Intelligent decision system with predictive model in smart environments
Ευφυές σύστημα απόφασης με μοντέλο πρόβλεψης σε έξυπνα περιβάλλοντα
Doctoral Thesis
Author
Matzavela, Vasiliki
Ματζαβέλα, Βασιλική
Date
2023Advisor
Alepis, EfthimiosΑλέπης, Ευθύμιος
View/ Open
Keywords
Artificial intelligence ; Machine learning ; Predictive algorithms ; Intelligent decision tree learning ; Data mining ; Binary tree ; Mathematic assessment ; Τεχνητή νοημοσύνη ; Μηχανική μάθηση ; Προβλεπτικοί αλγόριθμοι ; Ευφυής μάθηση δέντρων απόφασης ; Εξόρυξη δεδομένων ; Δυαδικό δέντρο ; Μαθηματική αξιολόγησηAbstract
Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή παρουσιάζεται μια νέα προσέγγιση της ψηφιακής
εκπαίδευσης και της υβριδικής εκπαίδευσης, προσαρμόζοντας όλους τους γνωστικούς
τομείς της εκπαίδευσης στις ανάγκες και την πορεία του μαθητή μέσω ενός μοντέλου
πρόβλεψης που υποστηρίζεται από ένα δυαδικό δέντρο αποφάσεων. Η διατριβή βασίζεται
σε εργασίες άλλων ερευνητών που έχουν δημοσιευτεί σε διεθνή περιοδικά, καθώς και σε
εργασίες της συγγραφέως που δημοσιεύτηκαν σε έγκυρα περιοδικά με πληθώρα παραπομπών.
Η παρουσιαζόμενη προσέγγιση μοντελοποιεί την πορεία μάθησης σε περιβάλλοντα
m-learning ή πώς προχωρά η γνώση του μαθητή και πως μπορεί να αυξηθεί. Συγκεκριμένα,
υλοποιεί μοντελοποίηση εντοπίζοντας και επικαιροποιώντας δυναμικά τις γνώσεις του
μαθητή για όλες τις έννοιες του γνωστικού τομέα. Η λειτουργία του βασίζεται στην
τεχνητή νοημοσύνη και σε ένα προγνωστικό μοντέλο αξιολόγησης των μαθητών (Fig. 1).
Η παρουσιαζόμενη νέα προσέγγιση εφαρμόστηκε πλήρως και αξιολογήθηκε. Συγκεκριμένα,
αναπτύχθηκε ένα πρωτότυπο ολοκληρωμένο περιβάλλον για ψηφιοποιημένη m-leaning
περιβάλλον και τη γλώσσα προγραμματισμού JAVA, η οποία η εφαρμογή ονομάζεται
D-Quest. Ο συγκεκριμένος τομέας γνώσης στα Μαθηματικά επιλέχθηκε λόγω του γεγονότος
ότι στον τομέα του προγραμματισμού υπολογιστών, υπάρχουν πολλές προκλήσεις σε
διαφορετικές περιοχές προγραμματισμού και οι εκπαιδευόμενοι έχουν ποικίλα
διαφορετικά υπόβαθρα και χαρακτηριστικά. Συμπληρωματικά, η πληροφορική και τα
μαθηματικά έχουν τον καλύτερο συνδυασμό υποβάθρου γνώσης και βασικής εφαρμογής. Ως
εκ τούτου, είναι κατάλληλο για την υλοποίηση και αξιολόγηση του θέματος της
διπλωματικής εργασίας.
Το D-Quest ενσωματώνει την παρουσιαζόμενη προσέγγιση μοντελοποίησης αξιολόγησης
μαθητών. Έτσι, δυναμικά το μοντέλο πρόβλεψης του δέντρου αποφάσεων οπτικοποιεί τη
διαδρομή για μια νέα έννοια τομέα που είναι εντελώς άγνωστη στον εκπαιδευόμενο ή
όταν είναι εν μέρει γνωστή λόγω του ότι ο εκπαιδευόμενος έχει προηγούμενη σχετική
γνώση. Επιπλέον, αναγνωρίζει πότε μια προηγουμένως γνωστή έννοια τομέα έχει ξεχαστεί
εντελώς ή εν μέρει από τον εκπαιδευόμενο. Η εφαρμογή αυτής της προσέγγισης δεν
περιορίζεται σε περιβάλλοντα m-learning, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε
άλλα συστήματα με μεταβαλλόμενες καταστάσεις χρήστη, όπως ηλεκτρονικά καταστήματα,
έξυπνες πόλεις, μετεωρολογικές προβλέψεις, όπου οι προβλέψεις διαφέρουν με την
πάροδο του χρόνου και επηρεάζουν η μία την άλλη. Ως εκ τούτου, η συγκεκριμένη
προσέγγιση αποτελεί ένα νέο μοντέλο πρόβλεψης για την αξιολόγηση των μεγάλων συνόλων
δεδομένων, τα οποία συλλέγουμε καθημερινά και προσφέρει μια δυναμική προσαρμογή στις
ανάγκες και τις προτιμήσεις των χρηστών για ευφυή συστήματα.