User crowdsourced and crowdsensed data and artificial intelligence enhanced mobile apps for Smart Tourism and Smart Cities

Abstract

΄Εξυπνος Τουρισμός αποτελεί μια έννοια που απαντάται στην διεθνή και εγχώρια βιβλιογραφία τις τελευταίες δύο δεκαετίες, με την δημοτικότητά της να ενισχύεται τα τελευταία δέκα χρόνια. Πιο συγκεκριμένα, η έννοια του «΄Εξυπνου Τουρισμού» συναντάται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία στα τέλη της δεκαετίας του ΄90 αλλά θα χρειαστεί να παρέλθει τουλάχιστον μια δεκαετία ώστε να αρχίσει να προσελκύει αξιοσημείωτο ακαδημαϊκό ενδιαφέρον. ΄Εκτοτε, τόσο ερευνητές όσο και επαγγελματίες από πληθώρα κλάδων εστιάζουν όλο και περισσότερο στον τομέα του ΄Εξυπνου Τουρισμού, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται σταδιακά πιο συντονισμένες προσπάθειες για την προώθηση και την εξέλιξή του. Τι καταδεικνύει όμως ο όρος «΄Εξυπνος Τουρισμός»; Στη σχετική βιβλιογραφία, ως «΄Εξυπνος Τουρισμός» προσδιορίζεται ο τουρισμός που δίνει προτεραιότητα στην καινοτομία και εκμεταλλεύεται ψηφιακά εργαλεία για να αυξήσει την αποδοτικότητα, την ανταγωνιστικότητα, να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και να οδηγήσει στην ευμάρεια και στην κοινωνική ευημερία ενός τουριστικού προορισμού. Παρά το ιδιαίτερο ενδιαφέρον στον τομέα αυτό, πολλά κύρια χαρακτηριστικά του παραμένουν ασαφή, σε κάποιες περιπτώσεις κακώς ορισμένα, ενώ διάφορες προσεγγίσεις στερούνται καινοτομίας και πρακτικής εφαρμογής. Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση του πεδίου του «΄Εξυπνου Τουρισμού» σε βάθος προκειμένου να εδραιωθεί αρχικά και προωθηθεί, εν συνεχεία, η ανάπτυξη μιας κουλτούρας που σχετίζεται με τον τομέα αυτό. Επιπλέον, παρέχονται εξειδικευμένες λύσεις αξιοποιώντας προηγμένες τεχνολογικές προσεγγίσεις για την ανάπτυξη εφαρμογών έξυπνου τουρισμού. Ακόμη, η διατριβή μας μελετά και σκιαγραφεί τις μελλοντικές κατευθύνσεις, καθώς και τις προκλήσεις που καλούνται οι ερευνητές στο κλάδο να επιλύσουν. Πιο αναλυτικά στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναλύεται η έννοια του «΄Εξυπνου Τουρισμού», όπως ορίζεται στην υφιστάμενη βιβλιογραφία σε συνδυασμό με τις διάφορες τεχνολογικές προσεγγίσεις που υφίστανται την παρούσα χρονική στιγμή. Πιο συγκεκριμένα, μετά από πολυετή έρευνα και μελέτη προσεγγίζουμε τους τεχνολογικούς τομείς στους οποίους εστιάζουν οι ερευνητές στο πεδίο αυτό, αναλύοντας καθέναν εξ’ αυτών, τονίζοντας τη συσχέτισή τους με τον «΄Εξυπνο Τουρισμό» καθώς και τις έρευνες και εφαρμογές που έχουν αναπτυχθεί. Παρουσιάζουμε καινοτόμες τεχνολογικές προσεγγίσεις και αλγόριθμους που έχουν προταθεί και μπορούν να οδηγήσουν στην παροχή της επονομαζόμενης «΄Εξυπνης Τουριστικής Εμπειρίας» και την δημιουργία «΄Εξυπνων Τουριστικών Προορισμών». Παράλληλα, προσδιορίζουμε τις πολυάριθμες προκλήσεις που έχουν ήδη προκύψει στην εκάστοτε προσέγγιση, τονίζοντας τα σημεία που χρήζουν ιδιαίτερη προσοχή. Με τον τρόπο αυτό, παρέχουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα των τρεχουσών ερευνητικών κατευθύνσεων, εννοιών και μεθοδολογιών στον «΄Εξυπνο Τουρισμό», καταφέρνοντας να θέσουμε ένα αυστηρό πλαίσιο, στο οποίο θα καταστεί εφικτό να στηριχτούν μελλοντικές μελέτες. Επιπλέον, ερευνούμε ενδελεχώς τον αντίκτυπο στον τομέα του «΄Εξυπνου Τουρισμού» δύο ιδιαίτερα δημοφιλών τεχνολογιών, της Τεχνητής Νοημοσύνης και του Blockchain. Σε αυτό το πλαίσιο, διερευνούμε, εντοπίζουμε και αναλύουμε πιθανές εφαρμογές των τεχνολογιών αυτών στο προαναφερθέν ερευνητικό πεδίο, σε συνδυασμό με τις προκλήσεις που ήδη υπάρχουν ή εκτιμούμε ότι θα προκύψουν. Καταφέρνουμε έτσι να οργανώσουμε την υπάρχουσα γνώση καθώς και να εντοπίσουμε την επίδραση που έχουν οι τεχνολογίες αυτές την τρέχουσα χρονική περίοδο, αλλά και μελλοντικά θεωρώντας ως προαπαιτούμενο την κάλυψη ορισμένων προϋποθέσεων, ίσως και πολιτικών, οι οποίες θα δημιουργούσαν εύφορο έδαφος για την περαιτέρω ανάπτυξη «΄Εξυπνων Τουριστικών Προορισμών» και «΄Εξυπνων Τουριστικών Εφαρμογών». Στη συνέχεια, προτείνουμε την αρχιτεκτονική μιας εφαρμογής για κινητές συσκευές που αξιοποιεί το λεγόμενο “context-awareness”,τεχνητή νοημοσύνη και τεχνολογίες blockchain ώστε να ώστε να γίνει εφικτή μια υβριδική διαδικτυακή έξυπνη τουριστική εμπειρία Ακολούθως, εξετάζουμε πως η τεχνολογία μπορεί να οδηγήσει στην επαναφορά του τουρισμού και να εξαλείψει το πλήγμα που υπέστη η τουριστική βιομηχανία λόγω της πανδημίας του COVID-19. Στη συνέχεια, εργαστήκαμε για τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη μιας σειράς εφαρμογών και πλαισίων λογισμικού (frameworks) που συμβάλουν στην επίτευξη μιας έξυπνης τουριστική εμπειρίας αξιοποιώντας σύγχρονες τεχνολογικές προσεγγίσεις. Πιο συγκεκριμένα, επικεντρωθήκαμε στην ανάπτυξη εφαρμογών που αξιοποιούν την crowdsourcing τεχνική και σε καινοτόμες προσεγγίσεις μοντελοποίησης χρηστών στο πλαίσιο των έξυπνων πόλεων και του έξυπνου τουρισμού. Συγκεκριμένα, διερευνήσαμε τον πιθανό ρόλο των κινητών συσκευών στην ανάπτυξη των έξυπνων πόλεων και του έξυπνου τουρισμού. Η έρευνά μας οδήγησε στον σχεδιασμό και την παρουσίαση τριών frameworks που βασίζονται κυρίως στο crowdsourcing και το crowdsensing μέσω κινητών τηλεφώνων και θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν στο πλαίσιο του έξυπνου τουρισμού και των έξυπνων πόλεων. Ως εκ τούτου, μπορέσαμε να προτείνουμε έξυπνες τουριστικές λύσεις και στρατηγικές που δεν απαιτούν κοστοβόρες υλικοτεχνικές υποδομές, ενδέχεται να βελτιώσουν το βιοτικό επίπεδο για τους ντόπιους και να προσφέρουν μια έξυπνη τουριστική εμπειρία στους τουρίστες. Επιπλέον, διερευνήσαμε πώς η συμπεριφορά των χρηστών που σχετίζεται με τα κινητά τους τηλεφωνά όσο και αυτή στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης μπορεί να οδηγήσει στη μοντελοποίηση χρηστών και σε εξατομικευμένες προτάσεις στο πλαίσιο του έξυπνου τουρισμού. Ως εκ τούτου, μελετήσαμε νέες προσεγγίσεις για την ανάπτυξη ενός συστήματος συστάσεων έξυπνου τουρισμού για φορητές συσκευές, συνδυάζοντας δεδομένα από διάφορα μέσα κοινωνικής δικτύωσης με αυτά που μπορούν να εξαχθούν από ένα κινητό τηλέφωνο, όπως δεδομένα αισθητήρων και εφαρμογών. Στόχος μας είναι να καθορίσουμε ποια ακατέργαστα δεδομένα μπορούν να ληφθούν παθητικά, χωρίς να εμπλακεί ενεργά ο χρήστης, από διάφορες πηγές. Ο στόχος μας είναι να οικοδομήσουμε ένα framework που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως από πλήθος έξυπνων τουριστικών συστημάτων. Μια από τις κυριότερες συνεισφορές μας είναι η ανάπτυξη εφαρμογών και frameworks έξυπνου τουρισμού που αξιοποιούν τεχνολογίες Τεχνητής Νοημοσύνης. Πιο συγκεκριμένα, αξιοποιώντας «image labeling» μέσω αλγορίθμων «βαθιάς μάθησης» σε συνδυασμό με μεθόδους συνεργατικής μάθησης βασισμένες σε νευρωνικά δίκτυα, αναπτύσσουμε και προτείνουμε δύο φραμεωορκς που μπορούν να αξιοποιηθούν σε εφαρμογές έξυπνου τουρισμού για την επίτευξη εξατομικευμένων συστάσεων. Μελετάμε την αξιοποίηση δεδομένων διαφορετικής φύσεως σε αλγορίθμους Τεχνητής Νοημοσύνης, τον συνδυασμό διαφορετικών προσεγγίσεων, περιγράφουμε τις μεθοδολογίες και τα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία των μοντέλων μας, την αξιολόγηση της απόδοσής τους, και τελικά την παραμετροποίηση που οδήγησε στην εξαγωγή των βέλτιστων αποτελεσμάτων. Ως εκ τούτου, πιστεύουμε ακράδαντα ότι η εργασία μας συνεισφέρει εξαιρετικά στην εκ βαθέως μελέτη, ανάλυση, οριοθέτηση και εξέλιξη ενός πεδίου που βρίσκεται ακόμα στις απαρχές του και δεν έχει εδραιωθεί στον βαθμό που του αρμόζει, αυτό του «΄Εξυπνου Τουρισμού». Εν συνεχεία, παρουσιάζουμε φραμεωορκς που δύναται να οδηγήσουν στην επίτευξη μιας έξυπνης τουριστικής εμπειρίας, τα οποία μπορούν να προσελκύσουν παράλληλα το ενδιαφέρον ερευνητών διαφορετικών τομέων καθώς παρόμοιες προσεγγίσεις θα μπορούσαν να ενσωματωθούν και σε άλλους τομείς, πέρα από τον υπό μελέτη κλάδο. Παράλληλα, οι καινοτόμες προσεγγίσεις που αναπτύχθηκαν και παρουσιάζονται ανοίγουν το δρόμο για περαιτέρω μελέτη των εφαρμογών μηχανικής μάθησης στο πεδίο αυτό.