A Literature Review on Intelligent Services Applied to Distance Learning

Distance learning has assumed a relevant role in the educational scenario. The use of Virtual Learning Environments contributes to obtaining a substantial amount of educational data. In this sense, the analyzed data generate knowledge used by institutions to assist managers and professors in strategic planning and teaching. The discovery of students’ behaviors enables a wide variety of intelligent services for assisting in the learning process. This article presents a literature review in order to identify the intelligent services applied in distance learning. The research covers the period from January 2010 to May 2021. The initial search found 1316 articles, among which 51 were selected for further studies. Considering the selected articles, 33% (17/51) focus on learning systems, 35% (18/51) propose recommendation systems, 26% (13/51) approach predictive systems or models, and 6% (3/51) use assessment tools. This review allowed for the observation that the principal services offered are recommendation systems and learning systems. In these services, the analysis of student profiles stands out to identify patterns of behavior, detect low performance, and identify probabilities of dropouts from courses.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Applications of ontology in the internet of things: A systematic analysis

Ontology has been increasingly implemented to facilitate the Internet of Things (IoT) activities, such as tracking and information discovery, storage, information exchange, and object addressing. However, a complete understanding of using ontology in the IoT mechanism remains lacking. The main goal of this research is to recognize the use of ontology in the IoT process and investigate the services of ontology in IoT activities. A systematic literature review (SLR) is conducted using predefined protocols to analyze the literature about the usage of ontologies in IoT. The following conclusions are obtained from the SLR. (1) Primary studies (i.e., selected 115 articles) have addressed the need to use ontologies in IoT for industries and the academe, especially to minimize interoperability and integration of IoT devices. (2) About 31.30% of extant literature discussed ontology development concerning the IoT interoperability issue, while IoT privacy and integration issues are partially discussed in the literature. (3) IoT styles of modeling ontologies are diverse, whereas 35.65% of total studies adopted the OWL style. (4) The 32 articles (i.e., 27.83% of the total studies) reused IoT ontologies to handle diverse IoT methodologies. (5) A total of 45 IoT ontologies are well acknowledged, but the IoT community has widely utilized none. An in-depth analysis of different IoT ontologies suggests that the existing ontologies are beneficial in designing new IoT ontology or achieving three main requirements of the IoT field: interoperability, integration, and privacy. This SLR is finalized by identifying numerous validity threats and future directions

3D Information Technologies in Cultural Heritage Preservation and Popularisation

This Special Issue of the journal Applied Sciences presents recent advances and developments in the use of digital 3D technologies to protect and preserve cultural heritage. While most of the articles focus on aspects of 3D scanning, modeling, and presenting in VR of cultural heritage objects from buildings to small artifacts and clothing, part of the issue is devoted to 3D sound utilization in the cultural heritage field

Evolution of Water Supply Through the Millennia

Evolution of Water Supply Through the Millennia presents the major achievements in the scientific fields of water supply technologies and management throughout the millennia. It provides valuable insights into ancient water supply technologies with their apparent characteristics of durability, adaptability to the environment, and sustainability. A comparison of the water technological developments in several civilizations is undertaken. These technologies are the underpinning of modern achievements in water engineering and management practices. Naturally, intensification of unresolved problems led societies to revisit the past and to reinvestigate the successful past achievements. To their surprise, those who attempted this retrospect, based on archaeological, historical, and technical evidence were impressed by two things: the similarity of principles with present ones and the advanced level of water engineering and management practices

Group Recommendations with Responsibility Constraints

Sosiaalisen median laajeneminen on johtanut siihen, että yhä useammin ihmiset muodostavat ryhmiä erilaisia aktiviteetteja varten, ja peräkkäisiä ryhmäsuositteluja tuottavat järjestelmät ovat nousseet suosituksi tutkimusalueeksi. Ryhmälle tehtävät suositukset ovat huomattavasti monimutkaisempia kuin yksittäiset suositukset, koska suosittelujärjestelmät joutuvat vastaamaan kaikkien ryhmän jäsenten usein ristiriitaisten etujen tasapainottamisesta. Ottaen huomioon suositusten vaikutus käyttäjien kokemaan järjestelmän suorituskykyyn (esim. elokuvasuositukset) ja suositustehtävien usein varsin arkaluontoinen luonne (esim. sähköisen terveydenhuollon suositukset), suositusten luomisprosessia tulee harkita huolellisesti. Näistä seikoista johtuen on tullut entistä tarpeellisemmaksi kehittää erilaisia vastuullisuusrajoitteita noudattavia suosituksia. Tällaisia vastuullisuusrajoitteita ovat muun muassa reiluus eli puolueettomuus, ja läpinäkyvyys , joka helpottaa järjestelmän prosessien ymmärtämistä. Jos näitä rajoituksia noudatetaan, niin ryhmäsuosittelijoista tulee monimutkaisempia. On edelleen haastavampaa, jos suosittelijat käsittelevät suositusten jonoa sen sijaan, että jokainen suositus käsitellään erillään muista. Intuitiivisesti järjestelmän tulee ottaa huomioon itsensä ja ryhmän välisen vuorovaikutuksen historia ja mukauttaa suosituksiaan aikaisempien suositusten vaikutuksen mukaisesti. Tämä havainto johtaa uuden suositusjärjestelmätyypin, peräkkäisten ryhmäsuositusjärjestelmien , syntymiseen. Tavalliset ryhmäsuositusmenetelmät ovat tehottomia, kun niitä käytetään peräkkäisessä skenaariossa. Ne tuottavat usein suosituksia, joita ei ole edes tarkoitettu reiluksi kaikkia ryhmän jäseniä kohtaan, eli kaikki ryhmän jäsenet eivät ole yhtä tyytyväisiä suosituksiin. Käytännössä, kun jokaista suositusprosessia tarkastellaan erikseen, aina löytyy vähiten tyytyväinen jäsen. Vähiten tyytyväisimmän jäsenen ei kuitenkaan pitäisi aina olla sama, kun järjestelmän käyttö kattaa useamman kuin yhden suosituskierroksen. Tämä johtaisi oikeudenmukaisuuden rajoitteen rikkomiseen, koska järjestelmä olisi puolueellinen yhtä ryhmän jäsentä vastaan. Suositusjärjestelmien monimutkaisuuden vuoksi käyttäjät eivät ehkä pysty ymmärtämään ehdotuksen perusteluja. Tämän torjumiseksi monet järjestelmät tarjoavat selityksiä ja suosituksia avoimuusrajoituksen mukaisesti. Keskustelu siitä, miksi kohdetta ei ehdoteta, on arvokasta erityisesti järjestelmänvalvojille. Selitykset tällaisiin kyselyihin ovat heille korvaamatonta palautetta, kun he ovat kalibroimassa tai korjaamassa järjestelmäänsä. Kaiken kaikkiaan tämän opinnäytetyön tavoitteena on vastata seuraaviin tutkimuskysymyksiin (RQ). RQ1. Kuinka määritellä peräkkäiset ryhmäsuositukset ja miksi niitä tarvitaan? Kuinka suunnitella ryhmäsuositusmenetelmiä niiden pohjalta? Tässä opinnäytetyössä määritellään formaalisti peräkkäinen ryhmäsuositusjärjestelmä ja mitä tavoitteita sen tulee noudattaa. Lisäksi ehdotetaan kolmea uutta ryhmäsuositusmenetelmää oikeudenmukaisten peräkkäisten ryhmäsuositusten tuottamiseksi. RQ2. Kuinka hyödyntää vahvistusoppimista ryhmäsuositusmenetelmän valinnassa, kun järjestelmän ympäristö muuttuu jokaisen suosituskierroksen jälkeen? RQ1:n laajennuksessa tässä opinnäytetyössä ehdotetaan vahvistukseen perustuvaa mallia, joka valitsee sopivimman ryhmäsuositusmenetelmän käytettäväksi koko sarjassa, samalla pyrkien reiluuteen. RQ3. Kuinka suunnitella kysymyksiä ja tuottaa selityksiä sille, miksi jokin joukko ei näkynyt suosituslistalla tai tietyssä paikassa? Tässä väitöskirjassa määritellään miksi-ei- kysymys ja esitetään näiden kysymysten rakenne. Lisäksi työssä ehdotetaan mallia, jolla luodaan selityksiä näihin miksi-ei-kysymyksiin. RQ4. Kuinka sisällyttää erilaisia terveyteen liittyviä näkökohtia ryhmäsuosituksiin? Näissä on tärkeää antaa oikeudenmukaisia suosituksia, koska terveyssuositukset ovat erittäin arkaluontoisia. Mahdollisimman oikeudenmukaisen suosituksen tuottamiseksi tässä opinnäytetyössä ehdotetaan mallia, joka sisältää erilaisia terveysnäkökohtia.The expansion of social media has led more people to form groups for specific activities, and, consecutively, group recommender systems have emerged as popular research. In contrast to single recommendations, group recommendations involve a much greater degree of complexity since the systems are responsible for balancing the often conflicting interests of all group members. Due to the impact of recommendations on users’ perceived performance (e.g., movie recommendations) and the often inherently sensitive nature of recommendation tasks (e.g., e-health recommendations), the process by which recommendations are generated should be carefully considered. As a result, it has become increasingly necessary to develop recommendations that adhere to various responsibility constraints. Such responsibility constraints include fairness , which corresponds to a lack of bias, and transparency , which facilitates an understanding of the processes of the system. Nevertheless, if these constraints are followed, group recommender systems be- come more complex. It is even more challenging if they are to consider a sequence of recommendations rather than each recommendation as a separate process. Intuitively, the system should take into account the historical interactions between itself and the group and adjust its recommendations in accordance with the impact of its previous suggestions. This observation leads to the emergence of a new type of recommender system, called sequential group recommendation systems. However, standard group recommendation approaches are ineffective when applied in a sequential scenario. They often produce recommendations that are not even intended to be fair to all group members, i.e., not all group members are equally satisfied with the recommendations. In practice, when each recommendation process is considered in isolation, there is always going to be a least satisfied member. However, the least satisfied member should not always be the same when the scope of the system encompasses more than one recommendation round. This will result in the fairness constraint being broken since the system is biased against one group member. As a result of the complex nature of recommender systems, users may be unable to understand the reasoning behind a suggestion. To counter this, many systems provide explanations along with their recommendations in adherence to the transparency constraint. Discussing why not suggesting an item is valuable, especially for system administrators. Explanations to such queries are invaluable feedback for them when they are in the process of calibrating or debugging their system. Overall, this thesis aims to answer the following Research Questions (RQ). RQ1. How to define sequential group recommendations, and why are they needed? How to de- sign group recommendation methods based on them? This thesis formally defines a sequential group recommender system and what objectives it should observe. Additionally, it proposes three novel group recommendation methods to produce fair sequential group recommendations. RQ2. How to exploit reinforcement learning to select a group recommendation method when the system’s environment changes after each recommendation round? In an extension of the RQ1, this thesis proposes a reinforcement-based model that selects the most appropriate group recommendation method to apply throughout a series of recommendations while aiming for fair recommendations. RQ3. How to design questions and produce explanations for why a set of items did not appear in a recommendation list or at a particular position? This dissertation defines what a Why-not question is, as well as presents a structure for them. Additionally, it proposes a model to generate explanations for these Why-not questions. RQ4. How to incorporate various health-related aspects in group recommendations? It is important to make fair recommendations when dealing with extremely sensitive health-related information. In order to produce as fair a recommendation as possible, this thesis proposes a model that incorporates various health aspects