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Tesi7
- 1. Design and development of the Visualization Module within the TERENCE project Correlatore: Prof. Pierpaolo Vittorini Matricola: 207193 Anno accademico 2012-2013 Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica e Automatica Relatore: Prof. Serafino Cicerone Laureando: Mattia Caputo
- 2. Progetto europeo multidisciplinare ◦ Data inizio: 1 Ottobre 2010 ◦ Consorzio ◦ Diverse discipline Primo Adaptive Learning System (ALS) ◦ Materiale di apprendimento (L.M.) E.g. Storie, giochi intelligenti ◦ Basato sul livello di comprensione dell’utente
- 3. Utenti ◦ “Poor comprehenders”, udenti, non udenti (età compresa tra 7 e 11 anni ) ◦ Educatori ◦ Esperti Obiettivi ◦ Stimolare comprensione e ragionamento ◦ Sistema per supporto tecnico ◦ Piattaforma per l’analisi
- 4. Tecnologie ◦ Standard software: Java WORA ◦ Servizi Web: REST Jersey REST vs SOAP ◦ Memorizzazione dei dati: RDF Web semantico Sesame RDF vs DBMS ◦ Macchina virtuale: VirtualBox
- 5. Architettura
- 6. Tasks: ◦ Creatore di materiale di apprendimento (L.M.) Storie a carico di S. Manager, NLP e Reasoning Modules Giochi (Smart e Relaxing) a carico del G. Manager Informazioni visuali a carico del V.M. ◦ Erogatore di L.M. A carico del V.M.
- 7. Erogazione di L.M. ◦ Interagisce con GUIs ◦ Interroga l’A.E. ◦ Aggiunge informazioni visuali al L.M. ◦ Restituisce XML alle GUIs
- 8. Risorse Web ◦ Login/Logout ◦ Richiesta degli Avatars ◦ Richiesta dei Books ◦ Richiesta delle Stories ◦ Richiesta degli Episodes ◦ Richiesta degli Smart Games ◦ Richiesta dei Relaxing Games ◦ Memorizzazione dei dati
- 10. Esempio: Richiesta dei Books ◦ Il V.M. chiede i Books all’A.E. ◦ L’A.E. restituisce i Books adatti all’utente ◦ Il V.M. aggiunge informazioni visuali ai Books Icone Immagini dei personaggi ... ◦ Il V.M. invia i Books in XML alle GUIs
- 11. Richiesta dei Books: risultato in XML
- 12. Richiesta dei Books: risultato in Flash
- 14. Recupero del Learning Material ◦ Interazione con A.E. A.E. Client ◦ Interazione con i managers Chiamata diretta (bypassando l‘A.E.) ◦ Richiesta su file system locale Senza interazione con l’A.E.
- 15. Mantenimento dei dati ◦ Sessioni Java HTTP stateless ◦ Java Thread Safe (Soluzione iniziale) Multithreading su risorse Web condivise Sincronizzazione (“Synchronized”) Problemi nel caso di elevato numero di threads ◦ Applicativo Flash (Soluzione finale)
- 16. Metodo della regressione lineare
- 17. Robustezza ◦ Recupero Learning Material: 3 soluzioni ◦ Mantenimento dati: a carico dell’applicativo Flash Performance ◦ Risorse molto dipendenti dal numero di clients: checkLogin, getStories ◦ Risorse poco dipendenti dal numero di clients getEpisodes ◦ A.E. team conosce le risorse Web da migliorare ◦ Flash team conosce i tempi di risposta di TERENCE Test, Sviluppo di feedback grafici ad hoc ◦ Articolo scientifico sottomesso alla CHItaly 2013
Editor's Notes
- Tesi scritta in inglese; tesi nell’ambito del Progetto Terence; traduzione del titolo; correlatore: Vittorini
- Progetto che riguarda diverse discipline: Medicina, Psicologia, Informatica, Linguistica, ecc… Data inizio.. durata 3 anni, Consorzio: membri, coordinamento a l’Aquila Obiettivo: ALS , sistema di apprendimento adattativo, nel senso che adatta (sceglie) materiale di apprendimento, quale storie (che hanno varie versioni di diversa difficoltà) e giochi intelligenti (di diversa difficoltà) al livello di comprensione dell’utente (bambino tra i 7-11 anni)
- Utenti: Destinato a bambini con difficoltà di comprensione, udenti ecc … 7-11 anni perché in quel periodo il bambino sviluppa la capacità di comprendere un testo autonomamente e di una certa difficoltà Educatori seguono quotidianamente i bambini Esperti di logica, di linguistica, psicologi, etc… studiano l’evoluzione del livello di apprendimento dell’utente Obiettivi diversi a seconda dell’utente
- Java è genearl purpose, class-based, orientato agli oggetti Perché è WORA = meno dipendenze possibili = cross platform, ma anche per ragione di performances e di garbage collection REST = REpresentational State Transfer, resource-oriented (Web), risorsa utilizzabile tramite URI (Uniform Resource Identifier) + azione (GET, PUT etc..nel caso di HTTP) Jersey = Java framework per implementare REST service. Di base contiene un client ed un server REST REST vs SOAP = R basato su risorsa – S su servizio/oggetto (ROA - SOA); R HTTP – S non è detto consegenze: non sfrutta sicurezza HTTP, deriva da CORBA e si adatta al Web quindi ad hoc (aggiunge sovrastrutte al Web che non sono necessarie per servizi distribuiti), mentre Web è gia adatto per app. distribuite via HTTP senza aggiungere sovrastrutture ed altro RDF = resource description framework (Web resources) ; soggetto-predicato-oggetto / entità-attributo-relazione Web sema. = estensione del web di pagine human-readable con machine-readble metadata e concetto di ontologie Sesame = Java framework per mantenere triplette e modelli RDF RDF vs DBMS (SQL) = semantic based – tabel based (-> coerente con Web semantico e REST); store RDF interrogati via HTTP mentre DBMS no; portabilità e flessibilità;
- GUIs per bambini, educatori, esperti .. Implementate in Flash Managers: creare e gestire utenti, storie, giochi, illustrazioni A.E. = core di Terence, adatta versione storie e smart games ai bambini a seconda del loro livello VM: modellato come un RESTful Web service, come tutti gli altri moduli NLP: natural language processing, annotazione dei nessi causali e temporali, concetti chiave, cronologia eventi, personaggi M. di ragiona. = collabora con NLP, fornisce feedback sulla base delle annotazioni fatte dai moduli NLP Livello dati (data layer): user/story.. Model class diagram per modellare relativi repository, che mantengono dati sottoforma di triplette secondo RDF
- Dal punto di vista del LM TERENCE si divide in due tasks: a- creatore di materiale didattico: le storie a carico di story manager, vengono annotate dal modulo NLP, checkate e enriched dal reasoner, quindi derivati i giochi, quindi le illustrazioni corrispondenti generate con il V.M. Ovviamente la scelta adattativa di storie e giochi viene sempre fatta dall’AE in collaborazione con i managers Io mi sono occupato essenzialmente del V.M. per il task (b)
- erogatore di materiale didattico: il V.M. chiede all'AE di dargli libri,storie, ecc, li arricchisce con le illustrazioni, e le passa alla GUI -L'interfaccia nel progetto è in Flash, ma il fatto che il VM gestisce file XML rende possibile nel futuro di passare ad interfacce e.g. HTML5
- Books (disponibile per l’utente) Stories (book, learner) Episodes (story, learner) per una particolare versione della storia Smart games (story) sulla base della prestazione nella lettura della storia Relaxing Games (sbloccati nel caso di buon punteggio) Memorizzazione dati (Store data) invocata ogni volta che bisogna mantenere dati. Gestita ora dall applicativo Flash
- la richiesta è andata all'AE, il quale ha restituito i libri adatti all'utente, e il VM ha aggiunto tutte le informazioni visuali a contorno (i.e. l'icone, le immagini dei personaggi
- le icone sono usate qui per mostrare i thumb dei libri
- Robust. del VM e quindi di Terence AE potrebbe non rispondere o problemi di traffico su Web Managers stessi problemi Richiesta in locale: ottiene LM ma non salva activities perché non interagisce con TERENCE
- Test da 0 a 100 threads, mette in relazione il numero di threads (clients) in esecuzione con i tempi di risposta delle varie risorse del VM Media, deviazione standard, min , max Grafico verde = valori osservati – Grafico blu = approssimazione lineare secondo il metodo della regressione lineare
- L’analisi ci ha permesso di capire quali risorse sono più o meno dipendenti dal numero di clients AE team e Flash team sono stati messi al corrente dei risultati dei tests affichè… Feedback grafici ad hoc: più o meno lunghi e diversi a seconda dei tempi di risposta della risorsa