A Multidisciplinary Approach to the Reuse of Open Learning Resources

Educational standards are having a significant impact on e-Learning. They allow for better exchange of information among different organizations and institutions. They simplify reusing and repurposing learning materials. They give teachers the possibility of personalizing them according to the student’s background and learning speed. Thanks to these standards, off-the-shelf content can be adapted to a particular student cohort’s context and learning needs. The same course content can be presented in different languages. Overall, all the parties involved in the learning-teaching process (students, teachers and institutions) can benefit from these standards and so online education can be improved. To materialize the benefits of standards, learning resources should be structured according to these standards. Unfortunately, there is the problem that a large number of existing e-Learning materials lack the intrinsic logical structure required, and further, when they have the structure, they are not encoded as required. These problems make it virtually impossible to share these materials. This thesis addresses the following research question: How to make the best use of existing open learning resources available on the Internet by taking advantage of educational standards and specifications and thus improving content reusability?In order to answer this question, I combine different technologies, techniques and standards that make the sharing of publicly available learning resources possible in innovative ways. I developed and implemented a three-stage tool to tackle the above problem. By applying information extraction techniques and open e-Learning standards to legacy learning resources the tool has proven to improve content reusability. In so doing, it contributes to the understanding of how these technologies can be used in real scenarios and shows how online education can benefit from them. In particular, three main components were created which enable the conversion process from unstructured educational content into a standard compliant form in a systematic and automatic way. An increasing number of repositories with educational resources are available, including Wikiversity and the Massachusetts Institute of Technology OpenCourseware. Wikivesity is an open repository containing over 6,000 learning resources in several disciplines and for all age groups [1]. I used the OpenCourseWare repository to evaluate the effectiveness of my software components and ideas. The results show that it is possible to create standard compliant learning objects from the publicly available web pages, improving their searchability, interoperability and reusability

Towards multilingual domain module acquisition

Máster y Doctorado en Sistemas Informáticos Avanzados, Informatika Fakultatea - Facultad de InformáticaDOM-Sortze is a framework for Semi-Automatic development of Domain Modules, i.e., the pedagogical representation of the domain to be learnt. DOM-Sortze generates Domain Modules for Technology Supported Learning Systems using Natural Language Processing Techniques, Ontologies and Heuristic Reasoning. The framework has been already used over textbooks in Basque language. This work presents the extension that adds English support to the framework, which is achieved with the modification of ErauzOnt. This is the tool that enables the acquisition of learning resources, definitions, examples, exercises, etc. used in the learning process. Moreover, some tests have been made to evaluate the performance of the tool with this new language. Principles of Object-Oriented Programming textbook for Object-Oriented Programming university subject is used for evaluation purposes. The results of this tests show that DOM-Sortze is not tight to a particular domain neither language

Enforcing Customization in e-Learning Systems: an ontology and product line-based approach

In the era of e-Learning, educational materials are considered a crucial point for all the stakeholders. On the one hand, instructors aim at creating learning materials that meet the needs and expectations of learners easily and effec-tively; On the other hand, learners want to acquire knowledge in a way that suits their characteristics and preferences. Consequently, the provision and customization of educational materials to meet the needs of learners is a constant challenge and is currently synonymous with technological devel-opment. Promoting the personalization of learning materials, especially dur-ing their development, will help to produce customized learning materials for specific learners' needs. The main objective of this thesis is to reinforce and strengthen Reuse, Cus-tomization and Ease of Production issues in e-Learning materials during the development process. The thesis deals with the design of a framework based on ontologies and product lines to develop customized Learning Objects (LOs). With this framework, the development of learning materials has the following advantages: (i) large-scale production, (ii) faster development time, (iii) greater (re) use of resources. The proposed framework is the main contribution of this thesis, and is char-acterized by the combination of three models: the Content Model, which addresses important points related to the structure of learning materials, their granularity and levels of aggregation; the Customization Model, which con-siders specific learner characteristics and preferences to customize the learn-ing materials; and the LO Product Line (LOPL) model, which handles the subject of variability and creates matter-them in an easy and flexible way. With these models, instructors can not only develop learning materials, but also reuse and customize them during development. An additional contribution is the Customization Model, which is based on the Learning Style Model (LSM) concept. Based on the study of seven of them, a Global Learning Style Model Ontology (GLSMO) has been con-structed to help instructors with information on the apprentice's characteris-tics and to recommend appropriate LOs for customization. The results of our work have been reflected in the design of an authoring tool for learning materials called LOAT. They have described their require-ments, the elements of their architecture, and some details of their user inter-face. As an example of its use, it includes a case study that shows how its use in the development of some learning components.En la era del e¿Learning, los materiales educativos se consideran un punto crucial para todos los participantes. Por un lado, los instructores tienen como objetivo crear materiales de aprendizaje que satisfagan las necesidades y ex-pectativas de los alumnos de manera fácil y efectiva; por otro lado, los alumnos quieren adquirir conocimientos de una manera que se adapte a sus características y preferencias. En consecuencia, la provisión y personaliza-ción de materiales educativos para satisfacer las necesidades de los estudian-tes es un desafío constante y es actualmente sinónimo de desarrollo tecnoló-gico. El fomento de la personalización de los materiales de aprendizaje, es-pecialmente durante su desarrollo, ayudará a producir materiales de aprendi-zaje específicos para las necesidades específicas de los alumnos. El objetivo fundamental de esta tesis es reforzar y fortalecer los temas de Reutilización, Personalización y Facilidad de Producción en materiales de e-Learning durante el proceso de desarrollo. La tesis se ocupa del diseño de un marco basado en ontologías y líneas de productos para desarrollar objetos de aprendizaje personalizados. Con este marco, el desarrollo de materiales de aprendizaje tiene las siguientes ventajas: (i) producción a gran escala, (ii) tiempo de desarrollo más rápido, (iii) mayor (re)uso de recursos. El marco propuesto es la principal aportación de esta tesis, y se caracteriza por la combinación de tres modelos: el Modelo de Contenido, que aborda puntos importantes relacionados con la estructura de los materiales de aprendizaje, su granularidad y niveles de agregación, el Modelo de Persona-lización, que considera las características y preferencias específicas del alumno para personalizar los materiales de aprendizaje, y el modelo de Línea de productos LO (LOPL), que maneja el tema de la variabilidad y crea ma-teriales de manera fácil y flexible. Con estos modelos, los instructores no sólo pueden desarrollar materiales de aprendizaje, sino también reutilizarlos y personalizarlos durante el desarrollo. Una contribución adicional es el modelo de personalización, que se basa en el concepto de modelo de estilo de aprendizaje. A partir del estudio de siete de ellos, se ha construido una Ontología de Modelo de Estilo de Aprendiza-je Global para ayudar a los instructores con información sobre las caracterís-ticas del aprendiz y recomendarlos apropiados para personalización. Los resultados de nuestro trabajo se han plasmado en el diseño de una he-rramienta de autor de materiales de aprendizaje llamada LOAT. Se han des-crito sus requisitos, los elementos de su arquitectura, y algunos detalles de su interfaz de usuario. Como ejemplo de su uso, se incluye un caso de estudio que muestra cómo su empleo en el desarrollo de algunos componentes de aprendizaje.En l'era de l'e¿Learning, els materials educatius es consideren un punt crucial per a tots els participants. D'una banda, els instructors tenen com a objectiu crear materials d'aprenentatge que satisfacen les necessitats i expectatives dels alumnes de manera fàcil i efectiva; d'altra banda, els alumnes volen ad-quirir coneixements d'una manera que s'adapte a les seues característiques i preferències. En conseqüència, la provisio' i personalitzacio' de materials edu-catius per a satisfer les necessitats dels estudiants és un desafiament constant i és actualment sinònim de desenvolupament tecnològic. El foment de la personalitzacio' dels materials d'aprenentatge, especialment durant el seu desenvolupament, ajudarà a produir materials d'aprenentatge específics per a les necessitats concretes dels alumnes. L'objectiu fonamental d'aquesta tesi és reforçar i enfortir els temes de Reutilització, Personalització i Facilitat de Producció en materials d'e-Learning durant el procés de desenvolupament. La tesi s'ocupa del disseny d'un marc basat en ontologies i línia de productes per a desenvolupar objec-tes d'aprenentatge personalitzats. Amb aquest marc, el desenvolupament de materials d'aprenentatge té els següents avantatges: (i) produccio' a gran esca-la, (ii) temps de desenvolupament mes ràpid, (iii) major (re)ús de recursos. El marc proposat és la principal aportacio' d'aquesta tesi, i es caracteritza per la combinacio' de tres models: el Model de Contingut, que aborda punts im-portants relacionats amb l'estructura dels materials d'aprenentatge, la se-ua granularitat i nivells d'agregació, el Model de Línia de Producte, que ges-tiona el tema de la variabilitat i crea materials d'aprenentatge de manera fàcil i flexible. Amb aquests models, els instructors no solament poden desenvolu-par materials d'aprenentatge, sinó que també poden reutilitzar-los i personalit-zar-los durant el desenvolupament. Una contribucio' addicional és el Model de Personalitzacio', que es basa en el concepte de model d'estil d'aprenentatge. A partir de l'estudi de set d'ells, s'ha construït una Ontologia de Model d'Estil d'Aprenentatge Global per a ajudar als instructors amb informacio' sobre les característiques de l'aprenent i recomanar els apropiats per a personalitzacio'. Els resultats del nostre treball s'han plasmat en el disseny d'una eina d'autor de materials d'aprenentatge anomenada LOAT. S'han descrit els seus requi-sits, els elements de la seua arquitectura, i alguns detalls de la seua interfície d'usuari. Com a exemple del seu ús, s'inclou un cas d'estudi que mostra com és el desenvolupament d'alguns components d'aprenentatge.Ezzat Labib Awad, A. (2017). Enforcing Customization in e-Learning Systems: an ontology and product line-based approach [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90515TESI

On the use of case-based planning for e-learning personalization

This is the author’s version of a work that was accepted for publication in Expert Systems with Applications. Changes resulting from the publishing process, such as peer review, editing, corrections, structural formatting, and other quality control mechanisms may not be reflected in this document. Changes may have been made to this work since it was submitted for publication. A definitive version was subsequently published in Expert Systems with Applications, 60, 1-15, 2016. DOI:10.1016/j.eswa.2016.04.030In this paper we propose myPTutor, a general and effective approach which uses AI planning techniques to create fully tailored learning routes, as sequences of Learning Objects (LOs) that fit the pedagogical and students’ requirements. myPTutor has a potential applicability to support e-learning personalization by producing, and automatically solving, a planning model from (and to) e-learning standards in a vast number of real scenarios, from small to medium/large e-learning communities. Our experiments demonstrate that we can solve scenarios with large courses and a high number of students. Therefore, it is perfectly valid for schools, high schools and universities, especially if they already use Moodle, on top of which we have implemented myPTutor. It is also of practical significance for repairing unexpected discrepancies (while the students are executing their learning routes) by using a Case-Based Planning adaptation process that reduces the differences between the original and the new route, thus enhancing the learning process. © 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.This work has been partially funded by the Consolider AT project CSD2007-0022 INGENIO 2010 of the Spanish Ministry of Science and Innovation, the MICINN project TIN2011-27652-C03-01, the MINECO and FEDER project TIN2014-55637-C2-2-R, the Mexican National Council of Science and Technology, the Valencian Prometeo project II/2013/019 and the BW5053 research project of the Free University of Bozen-Bolzano.Garrido Tejero, A.; Morales, L.; Serina, I. (2016). On the use of case-based planning for e-learning personalization. Expert Systems with Applications. 60:1-15. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2016.04.030S1156

SEMA4A : a knowledge base for accessible evacuation and alert notifications in emergencies

When an emergency occurs or is going to occur, the aim of organizations and agencies involved in the response phase is to restore quickly a safe situation and reduce the number of victims and damages. The notification of information about the kind of emergency, its characteristics, the location of safe places and available procedures for reaching them has a crucial role in order to facilitate the evacuation of citizens. Several organizations and agencies have been promoting the development of Information Technology (IT) tools, called Emergency Response Information Systems (ERIS) for the management of the activities performed in response to the emergencies. In particular, these systems provide modules for collecting, updating and notifying information about imminent disasters to potential affected people. Such notifications can be communicated through different channels, like websites, emails, text or voice messages. But to effectively inform people about an emergency, the notifications should be adapted automatically to each user’s profile (e.g. functional or contextual disabilities, elderly, children), the kind of emergency (e.g. typhoon, earthquake, tornado), the communication channel (e.g. PDAs, smartphones, pagers) and any other exceptional circumstances (e.g. interrupted roads, collapsed exit, dangerous area). For example, when a fire occurs in a building, a blind person should be alerted by audio signals or text messages (assuming she has a text-to-speech software on her device). Moreover, information can guide her to an assistant that can help her in reaching the exit. The efficacy of emergency notifications depends also on how different Emergency Notification Systems (ENS) communicate and interoperate with each other in order to share information even with different terminologies and types of disasters. For avoiding semantic incompatibilities, a common language is needed to improve the coordination not only among systems, but also among users. In fact, codifying the semantics of shared information in an accessible way could help citizens in interpreting notifications without misunderstandings and emergency operators in communicating among them. Modelling knowledge on alerting and evacuation processes, using expert systems, neural networks or ontologies, can help in personalizing emergency notifications and evacuation procedures. In particular, we posit that the knowledge base required for the personalization mechanism should cover at least four domains: accessibility, technology, emergency and evacuation procedures. These domains cover the factors to take into account for adapting the notifications. Consequently, the accessibility is considered a representation for the user’s profile, technology for the interactive devices and the communication channel, emergency for the characteristics of the situation and evacuation procedures for the escaping measures. In this thesis, we propose the design of an ontology called SEMA4A (Simple Emergency Alerts 4 [for] All). The ontology is a knowledge representation based on semantic rules that allows to model articulated knowledge through the definition of complex relations among concepts from different domains. This choice is also related to the possibility of using specific tools based on first order logic for verifying the validity and the integrity of the proposed representation. The development of the ontology has to meet the objectives that motivated this research work: consistency, completeness, understandability and interoperability with existent systems and protocols. For the consistency, we have run a reasoner tool called Pellet obtaining that there are not redundancies and the mapping is syntactically coherent. Concerning completeness and understandability, we have performed a quantitative and a qualitative evaluation. The goal of the quantitative evaluation is to compute three well-known functions in the domain of ontological engineering: precision, coverage and accuracy. These three measures evaluate how much the ontology is representative respect to the domains of interest (i.e. accessibility, emergency, evacuation and technology). In the qualitative evaluation, we have involved international experts in accessibility, evacuation and emergency to test the validity of the proposed mapping with respect to their expertise. Finally, the interoperability has been guaranteed codifying SEMA4A with a standard language called OWL (Ontology Web Language) and following formal recommendations published as an initiative of the W3C (World Wide Web Consortium). Taking into account the results obtained from the evaluations, we posit that the proposed ontology addresses needed information for sharing and integrating alert notifications about emergencies and evacuation procedures into existent solutions (i.e. notification mechanisms, information systems, communication protocols). As proof of this, we have developed three use cases in collaboration with the DEI Group of the University Carlos III of Madrid. SEMA4A has been applied for adapting available information considering several factors: the user’s profile, the kind of emergency, the communication channel and other exceptional circumstances. The first use case, called CAPONES, sends emergency alerts adapting the content and the visualization to the needs of involved users. The second system is NERES which aims at generating and notifying personalized evacuation routes. The last case is the EmergenSYS platform that provides three different mobile tools for sending alerts in two directions: from citizens to emergency operators and from emergency operators to citizens. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Durante una emergencia, el objetivo de las organizaciones y agencias involucradas es de responder a la misma para restaurar rápidamente una situación segura y reducir el número de las víctimas y los daños. En este ámbito es fundamental enviar a los ciudadanos afectados notificaciones sobre la emergencia especificando el tipo, las características, la ubicación de los lugares seguros y cómo llegar a ellos. De esta forma se pueden facilitar el desalojo y la evacuación de la área peligrosa. Varias organizaciones y agencias han estado colaborando en el desarrollo de los Sistemas Informativos para la Gestión de Emergencias (SIGEs). Estos sistemas proporcionan deferentes servicios basados en las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Uno de ellos es la gestión de la información relacionada con la situación y su consecuente notificación a los ciudadanos a través de diferentes canales, como por ejemplo sitios web, correos electrónicos, mensajes de voz y texto. Para que las notificaciones sean efectivas, es necesario proporcionar un mecanismo de personalización que adapte automáticamente la información a enviar teniendo en cuenta el perfil de cada usuario (por ejemplo, discapacidades funcionales o contextuales, ancianos y niños), el tipo de emergencia (por ejemplo, incendios, terremotos y tornados), el canal de comunicación (por ejemplo dispositivos móviles, dispositivos inteligentes y correo electrónicos) y cualquier otra circunstancia que se pueda considerar relevante (por ejemplo, carreteras cortadas o colapsadas y zonas peligrosas). Por ejemplo, cuando se produce un incendio en un edificio, una persona invidente puede ser alertada por una señal audio o un mensaje de texto si tiene instalado en su teléfono un convertidor de texto a voz. No solo el tipo de alerta, si no también el contenido de la misma tiene que adaptarse. En el caso del invidente, la información recibida le guiará hacia un asistente que le pueda ayudar a llegar a la salida. La eficacia de las notificaciones de emergencia depende también de cómo los diferentes SIGEs comunican y colaboran entre sí con el fin de compartir información. En este caso, hay que tener en cuenta que cada sistema podría utilizar una terminología diferente. Para evitar cualquier incompatibilidad semántica, se necesita un lenguaje común con el objetivo de mejorar la comunicación no sólo entre los SIGEs, sino también hacia los usuarios. De esta forma, se evitarían posibles malentendidos en la interpretación de la información recibida por parte de los ciudadanos y compartida entre los operadores de emergencia. Una posible solución a esta necesidad consiste en modelar el conocimiento sobre las alertas de emergencias y los procesos de evacuación desarrollando un sistema basado en la inteligencia artificial, como por ejemplo sistemas expertos, redes neuronales u ontologías. En particular, se considera que el conocimiento a modelar necesario para definir el mecanismo de personalización debería cubrir por lo menos lo siguientes cuatros dominios: accesibilidad , tecnología, emergencia y evacuación. Cada uno de estos dominios representa un factor especifico de la personalización. La accesibilidad se refiere a las características definidas en el perfil del usuario. La tecnología contiene los tipos de dispositivos y el canal utilizados para recibir información. La emergencia representa todo lo que se conoce sobre la situación critica mientras la evacuación incluye los procedimientos y las medidas a tomar para evacuar. En esta tesis, se propone el diseño de una ontología llamada SEMA4A (Simple Emergency Alerts 4 [for] All, Alertas de Emergencias Simples para Todos). La ontología es una representación de una área de conocimiento basada en la definición de reglas semánticas. A través de estas reglas, es posible definir modelos complejos que relacionen conceptos provenientes de diferentes dominios. Además, el uso de ontologías nos permite aplicar una serie de herramientas basadas en la lógica del primer orden para verificar la validez y la integridad de la representación resultante. El diseño de la ontología tiene que cumplir con los objetivos que han motivado este trabajo: la coherencia, la integridad, la comprensión y la interoperabilidad con los sistemas y los protocolos existentes. Cada una de estas propiedades ha sido evaluada utilizando técnicas especificas. Para la coherencia, se ha utilizado un razonador llamado Pellet. El resultado obtenido confirma que la definición de los conceptos y de las relaciones incluidas en SEMA4A ses semanticamente coherente. En cuanto a la integridad y la comprensión, hemos realizado dos tipos de evaluación: una cuantitativa y otra cualitativa. El objetivo de la evaluación cuantitativa es calcular tres funciones ya conocidas en el campo de la ingeniería ontológica: cover, accuracy y precision. Estas funciones nos permiten medir cuanto la ontología es representativa para los dominios de interés. En el ámbito de la evaluación cualitativa, hemos involucrado a expertos internacionales en materia de accesibilidad, evacuación y emergencia para qué opinen sobre SEMA4A y su valor respecto a la experiencia propia de cada uno. Por último, se ha cumplido con la interoperabilidad implementando SEMA4A con un lenguaje estándar llamado OWL (Ontology Web Language, Lenguaje Web para Ontologías) y siguiendo las lineas guías publicadas como iniciativa de la W3C (World Wide Web Consortium). Teniendo en cuenta los resultados obtenidos al finalizar las evaluaciones, finalmente podemos afirmar que la ontología propuesta en esta tesis puede ser utilizada por otros SIGEs para personalizar y compartir la información disponible sobre situaciones de emergencia y procedimientos de evacuación. Como prueba de ello, hemos desarrollado tres casos de uso en colaboración con el Grupo de DEI de la Universidad Carlos III de Madrid. SEMA4A se ha aplicado como parte del mecanismo de adaptación de la información disponible teniendo en cuenta el perfil del usuario, el tipo de emergencia, el canal de comunicación y otras circunstancias excepcionales. El primer caso de uso, llamado CAPONES, envía alertas de emergencia personalizando el contenido y la visualización del mensaje (texto, imágenes o realidad aumentada) para mejor cumplir con las necesidades de los usuarios involucrados. El segundo sistema es NERES cuyo objetivo es adaptar y notificar las rutas de evacuación respecto al plano de emergencia oficial. El último caso es la plataforma EmergenSYS que ofrece tres aplicaciones móviles diferentes. La primera permite a los ciudadanos de notificar incidentes al centro de operaciones en calidad de testigos o victimas. La segunda es un botón de pánico que el ciudadano puede presionar para que automáticamente llegue una notificación al centro de operaciones. La tercera permite a los ciudadanos recibir información útil acerca de una emergencia cercana, incluyendo también la ruta de evacuación personalizada

Personalizing the web: A tool for empowering end-users to customize the web through browser-side modification

167 p.Web applications delegate to the browser the final rendering of their pages. Thispermits browser-based transcoding (a.k.a. Web Augmentation) that can be ultimately singularized for eachbrowser installation. This creates an opportunity for Web consumers to customize their Web experiences.This vision requires provisioning adequate tooling that makes Web Augmentation affordable to laymen.We consider this a special class of End-User Development, integrating Web Augmentation paradigms.The dominant paradigm in End-User Development is scripting languages through visual languages.This thesis advocates for a Google Chrome browser extension for Web Augmentation. This is carried outthrough WebMakeup, a visual DSL programming tool for end-users to customize their own websites.WebMakeup removes, moves and adds web nodes from different web pages in order to avoid tabswitching, scrolling, the number of clicks and cutting and pasting. Moreover, Web Augmentationextensions has difficulties in finding web elements after a website updating. As a consequence, browserextensions give up working and users might stop using these extensions. This is why two differentlocators have been implemented with the aim of improving web locator robustness

Towards Designing and Generating User Interfaces by Using Expert Knowledge

[ES] La investigación reportada en la presente tesis doctoral se lleva a cabo a través de la metodología de la ciencia del diseño que se centra en la creación y evaluación de artefactos. En esta tesis, el principal artefacto es el novedoso enfoque para diseñar y generar interfaces de usuario utilizando el conocimiento experto. Con el fin de permitir el uso del conocimiento experto, el enfoque propuesto se basa en la reutilización de patrones de diseño que incorporan el conocimiento experto del diseño de la interfaz y proporcionan soluciones reutilizables a diversos problemas de diseño. El objetivo principal de dicho enfoque es abordar el uso de patrones de diseño a fin de garantizar que los conocimientos especializados se integren en el diseño y la generación de interfaces de usuario para aplicaciones móviles y web. Las contribuciones específicas de esta tesis se resumen a continuación: Una primera contribución consiste en el marco AUIDP que se define para apoyar el diseño y la generación de interfaces adaptativas para aplicaciones web y móviles utilizando patrones de diseño HCI. El marco propuesto abarca tanto la etapa de diseño como la de ejecución de dichas interfaces. En el momento del diseño, los modelos de patrones de diseño junto con la interfaz de usuario y el perfil de usuario se definen siguiendo una metodología de desarrollo específica. En tiempo de ejecución, los modelos creados se utilizan para permitir la selección de patrones de diseño de HCI y para permitir la generación de interfaces de usuario a partir de las soluciones de diseño proporcionadas por los patrones de diseño relevantes. La segunda contribución es un método de especificación para establecer un modelo de ontología que convierte la representación tradicional basada en texto en la representación formal del patrón de diseño de HCI. Este método adopta la metodología Neon para lograr la transición de las representaciones informales a las formales. El modelo de ontología creado se llama MIDEP, que es una ontología modular que captura el conocimiento sobre los patrones de diseño, así como la interfaz de usuario y el perfil del usuario. La tercera contribución es el IDEPAR, que es el primer sistema dentro del marco global del AUIDP. Este sistema tiene como objetivo recomendar automáticamente los patrones de diseño más relevantes para un problema de diseño dado. Se basa en un enfoque híbrido que utiliza una combinación mixta de técnicas de recomendación basadas en texto y ontología para producir recomendaciones de patrones de diseño que proporcionan soluciones de diseño apropiadas. La cuarta contribución es un sistema generador de interfaz llamado ICGDEP, que se propone para generar automáticamente el código fuente de la interfaz de usuario para aplicaciones web y móviles. El ICGDEP es el segundo sistema dentro del marco global de AUIDP y se basa en el uso de patrones de diseño de HCI que son recomendados por el sistema IDEPAR. Su objetivo principal es generar automáticamente el código fuente de la interfaz de usuario a partir de las soluciones de diseño proporcionadas por los patrones de diseño. Para lograr esto, el sistema ICGDEP utiliza un método que permite la generación de código fuente de interfaz de usuario para la aplicación de destino. Las contribuciones aportadas en la presente tesis han sido validadas a través de diferentes perspectivas. En primer lugar, la evaluación de la ontología MIDEP desarrollada se realiza utilizando preguntas de competencia, enfoques de evaluación basados en la tecnología y basados en aplicaciones. En segundo lugar, la evaluación del sistema IDEPAR se establece mediante un patrón producido por expertos y un estudio de evaluación centrado en el usuario. Luego, el sistema ICGDEP es evaluado en términos de ser utilizado efectivamente por los desarrolladores, considerando el factor de productividad. Por último, la evaluación del marco mundial de AUIDP se lleva a cabo mediante estudios de casos y estudios de usabilidad.[CA] La investigació reportada en aquesta tesi doctoral es duu a terme a través de la metodologia de la ciència del disseny que se centra en la creació i avaluació d'artefactes. En aquesta tesi, el principal artefacte és el nou enfocament per dissenyar i generar interfícies d'usuari utilitzant el coneixement expert. Per tal de permetre l'ús del coneixement expert, l'enfocament proposat es basa en la reutilització de patrons de disseny que incorporen el coneixement expert del disseny de la interfície i proporcionen solucions reutilitzables a diversos problemes de disseny. L'objectiu principal d'aquest enfocament és abordar l'ús de patrons de disseny per tal de garantir que els coneixements especialitzats s'integrin en el disseny i la generació d'interfícies d'usuari per a aplicacions mòbils i web. Les contribucions específiques d'aquesta tesi es resumeixen a continuació: Una primera contribució consisteix en el marc AUIDP que es defineix per donar suport al disseny i generació d'interfícies adaptatives per a aplicacions web i mòbils utilitzant patrons de disseny HCI. El marc proposat inclou tant l'etapa de disseny com la d'execució de les interfícies esmentades. En el moment del disseny, els models de patrons de disseny juntament amb la interfície d'usuari i el perfil d'usuari es defineixen seguint una metodologia de desenvolupament específica. En temps d'execució, els models creats s'utilitzen per permetre la selecció de patrons de disseny de HCI i per permetre la generació de interfícies d'usuari a partir de les solucions de disseny proporcionades pels patrons de disseny rellevants. La segona contribució és un mètode d'especificació per establir un model d'ontologia que converteix la representació tradicional basada en text en la representació formal del patró de disseny de HCI. Aquest mètode adopta la metodologia Neon per aconseguir la transició de les representacions informals a les formals. El model d'ontologia creat s'anomena MIDEP, una ontologia modular que captura el coneixement sobre els patrons de disseny, així com la interfície d'usuari i el perfil de l'usuari. La tercera contribució és l'IDEPAR, que és el primer sistema dins del marc global de l'AUIDP. Aquest sistema té com a objectiu recomanar automàticament els patrons de disseny més rellevants per a un problema de disseny donat. Es basa en un enfocament híbrid que utilitza una combinació mixta de tècniques de recomanació basades en text i ontologia per produir recomanacions de patrons de disseny que proporcionen solucions de disseny apropiades. La quarta contribució és un sistema generador d'interfície anomenat ICGDEP, que es proposa per generar automàticament el codi font de la interfície d'usuari per a aplicacions web i mòbils. L'ICGDEP és el segon sistema dins del marc global d'AUIDP i es basa en l'ús de patrons de disseny de HCI que són recomanats pel sistema IDEPAR. El seu objectiu principal és generar automàticament el codi font de la interfície d'usuari a partir de les solucions de disseny proporcionades pels patrons de disseny. Per aconseguir-ho, el sistema ICGDEP utilitza un mètode que permet generar codi font d'interfície d'usuari per a l'aplicació de destinació. Les contribucions aportades a la present tesi han estat validades a través de diferents perspectives. En primer lloc, l'avaluació de l'ontologia MIDEP desenvolupada es fa utilitzant preguntes de competència, enfocaments d'avaluació basats en la tecnologia i basats en aplicacions. En segon lloc, l'avaluació del sistema IDEPAR s'estableix mitjançant un patró produït per experts i un estudi d'avaluació centrat en l'usuari. Després, el sistema ICGDEP és avaluat en termes de ser utilitzat efectivament pels desenvolupadors, considerant el factor de productivitat. Finalment, l'avaluació del marc mundial d'AUIDP es fa mitjançant estudis de casos i estudis d'usabilitat.[EN] The research reported in the present PhD dissertation is conducted through the design science methodology that focuses on creating and evaluating artifacts. In the current thesis, the main artifact is the novel approach to design and generate user interfaces using expert knowledge. In order to enable the use of expert knowledge, the present approach is devoted to reuse design patterns that incorporate expert knowledge of interface design and provide reusable solutions to various design problems. The main goal of the proposed approach is to address the use of design patterns in order to ensure that expert knowledge is integrated into the design and generation of user interfaces for mobile and Web applications. The specific contributions of this thesis are summarized below: This first contribution is the AUIDP framework that is defined to support the design and generation of adaptive interfaces for Web and mobile applications using HCI design patterns. The proposed framework spans over design-time and run-time. At design-time, models of design patterns along with user interface and user profile are defined following a specific development methodology. At run-time, the created models are used to allow the selection of HCI design patterns and to enable the generation of user interfaces from the design solutions provided by the relevant design patterns. The second contribution is a specification method to establish an ontology model that turns traditional text-based representation into formal HCI design pattern representation. This method adopts the Neon methodology to achieve the transition from informal to formal representations. The created ontology model is named MIDEP, which is a modular ontology that captures knowledge about design patterns as well as the user interface and user's profile. The third contribution is the IDEPAR, which is the first system within the global AUIDP framework. This system aims to automatically recommend the most relevant design patterns for a given design problem. It is based on a hybrid approach that relies on a mixed combination of text-based and ontology-based recommendation techniques to produce design pattern recommendations that provide appropriate design solutions. The fourth contribution is an interface generator system called ICGDEP, which is proposed to automatically generate the user interface source code for Web and mobile applications. The proposed ICGDEP is the second system within the global AUIDP framework and relies on the use of HCI design patterns that are recommended by the IDEPAR system. It mainly aims at automatically generating the user interface source code from the design solutions provided by design patterns. To achieve this, the ICGDEP system is based on a generation method that allows the generation of user interface source code for the target application. The contributions provided in the present thesis have been validated through different perspectives. First, the evaluation of the developed MIDEP ontology is performed using competency questions, technology-based, and application-based evaluation approaches. Second, the evaluation of the IDEPAR system is established through an expert-based gold standard and a user-centric evaluation study. Then, the ICGDEP system is evaluated in terms of being effectively used by developers, considering the productivity factor. Finally, the evaluation of the global AUIDP framework is conducted through case studies and usability studies.Braham, A. (2022). Towards Designing and Generating User Interfaces by Using Expert Knowledge [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19092

End-User Development Success Factors and their Application to Composite Web Development Environments

The Future Internet is expected to be composed of a mesh of interoperable Web services accessed from all over the Web. This approach has not yet caught on since global user-service interaction is still an open issue. Successful composite applications rely on heavyweight service orchestration technologies that raise the bar far above end-user skills. The weakness lies in the abstraction of the underlying service front-end architecture rather than the infrastructure technologies themselves. In our opinion, the best approach is to offer end-to-end composition from user interface to service invocation, as well as an understandable abstraction of both building blocks and a visual composition technique. In this paper we formalize our vision with regard to the next-generation front-end Web technology that will enable integrated access to services, contents and things in the Future Internet. We present a novel reference architecture designed to empower non-technical end users to create and share their own self-service composite applications. A tool implementing this architecture has been developed as part of the European FP7 FAST Project and EzWeb Project, allowing us to validate the rationale behind our approach

An Ecosystem for Personal Knowledge Graphs: A Survey and Research Roadmap

This paper presents an ecosystem for personal knowledge graphs (PKG), commonly defined as resources of structured information about entities related to an individual, their attributes, and the relations between them. PKGs are a key enabler of secure and sophisticated personal data management and personalized services. However, there are challenges that need to be addressed before PKGs can achieve widespread adoption. One of the fundamental challenges is the very definition of what constitutes a PKG, as there are multiple interpretations of the term. We propose our own definition of a PKG, emphasizing the aspects of (1) data ownership by a single individual and (2) the delivery of personalized services as the primary purpose. We further argue that a holistic view of PKGs is needed to unlock their full potential, and propose a unified framework for PKGs, where the PKG is a part of a larger ecosystem with clear interfaces towards data services and data sources. A comprehensive survey and synthesis of existing work is conducted, with a mapping of the surveyed work into the proposed unified ecosystem. Finally, we identify open challenges and research opportunities for the ecosystem as a whole, as well as for the specific aspects of PKGs, which include population, representation and management, and utilization

LiDom builder: Automatising the construction of multilingual domain modules

136 p.Laburpena Lan honetan LiDOM Builder tresnaren analisi, diseinu eta ebaluazioa aurkezten dira. Teknologian oinarritutako hezkuntzarako tresnen Domeinu Modulu Eleaniztunak testuliburu elektronikoetatik era automatikoan erauztea ahalbidetzen du LiDOM Builderek. Ezagutza eskuratzeko, Hizkuntzaren Prozesamendurako eta Ikaste Automatikorako teknikekin batera, hainbat baliabide eleaniztun erabiltzen ditu, besteak beste, Wikipedia eta WordNet.Domeinu Modulu Elebakarretik Domeinu Modulu Eleaniztunerako bidean, LiDOM Builder tresna DOM-Sortze ingurunearen (Larrañaga, 2012; Larrañaga et al., 2014) bilakaera dela esan genezake. Horretarako, LiDOM Builderek domeinua ikuspegi eleaniztun batetik adieraztea ahalbidetzen duen mekanismoa dakar. Domeinu Modulu Eleaniztunak bi maila ezberdinetako ezagutza jasotzen du: Ikaste Domeinuaren Ontologia (IDO), non hizkuntza ezberdinetan etiketatutako topikoak eta hauen arteko erlazio pedagogikoak jasotzen baitira, eta Ikaste Objektuak (IO), hau da, metadatuekin etiketatutako baliabide didaktikoen bilduma, hizkuntza horietan. LiDOM Builderek onartutako hizkuntza guztietan domeinuaren topikoak adierazteko aukera ematen du. Topiko bakoitza lotuta dago dagokion hizkuntzako bere etiketa baliokidearekin. Gainera, IOak deskribatzeko metadatu aberastuak erabiltzen ditu hizkuntza desberdinetan parekideak diren baliabide didaktikoak lotzeko.LiDOM Builderen, hasiera batean, domeinu-modulua hizkuntza jakin batean idatzitako dokumentu batetik erauziko da eta, baliabide eleaniztunak erabiliko dira, gerora, bai topikoak bai IOak beste hizkuntzetan ere lortzeko. Lan honetan, Ingelesez idatzitako liburuek osatuko dute informazio-iturri nagusia bai doitze-prozesuan bai ebaluazio-prozesuan. Zehazki, honako testuliburu hauek erabili dira: Principles of Object Oriented Programming (Wong and Nguyen, 2010), Introduction to Astronomy (Morison, 2008) eta Introduction to Molecular Biology (Raineri, 2010). Baliabide eleaniztunei dagokienez, Wikipedia, WordNet eta Wikipediatik erauzitako beste hainbat ezagutza-base erabili dira. Testuliburuetatik Domeinu Modulu Eleaniztunak eraikitzeko, LiDOM Builder hiru modulu nagusitan oinarritzen da: LiTeWi eta LiReWi moduluak IDO eleaniztuna eraikitzeaz arduratuko dira eta LiLoWi, aldiz, IO eleaniztunak eraikitzeaz. Jarraian, aipatutako modulu bakoitza xehetasun gehiagorekin azaltzen da.¿ LiTeWi (Conde et al., 2015) moduluak, edozein ikaste-domeinutako testuliburu batetik abiatuta, Hezkuntzarako Ontologia bati dagozkion hainbat termino eleaniztun identifikatuko ditu, hala nola TF-IDF, KP-Miner, CValue eta Shallow Parsing Grammar. Hori lortzeko, gainbegiratu gabeko datu-erauzketa teknikez eta Wikipediaz baliatzen da. Ontologiako topikoak erauzteak LiTeWi-n hiru urrats ditu: lehenik hautagai diren terminoen erauzketa; bigarrenik, lortutako terminoen konbinatzea eta fintzea azken termino zerrenda osatuz; eta azkenik, zerrendako terminoak beste hizkuntzetara mapatzea Wikipedia baliatuz.¿ LiReWi (Conde et al., onartzeko) moduluak Hezkuntzarako Ontologia erlazio pedagogikoez aberastuko du, beti ere testuliburua abiapuntu gisa erabilita. Lau motatako erlazio pedagogikoak erauziko ditu (isA, partOf, prerequisite eta pedagogicallyClose) hainbat teknika eta ezagutza-base konbinatuz. Ezagutza-baseen artean Wikipedia, WordNet, WikiTaxonomy, WibiTaxonomy eta WikiRelations daude. LiReWi-k ere hiru urrats emango ditu erlazioak lortzeko: hasteko, ontologiako topikoak erlazioak erauzteko erabiliko diren ezagutza-base desberdinekin mapatuko ditu; gero, hainbat erlazio-erauzle, bakoitza teknika desberdin batean oinarritzen dena, exekutatuko ditu konkurrenteki erlazio hautagaiak erauzteko; eta, bukatzeko, lortutako emaitza guztiak konbinatu eta iragaziko ditu erlazio pedagogikoen azken multzoa lortuz. Gainera, DOM-Sortzetik LiDOM Buildererako trantsizioan, tesi honetan hobetu egin dira dokumentuen indizeetatik erauzitako isA eta partOf erlazioak, Wikipedia baliabide gehigarri bezala erabilita (Conde et al., 2014).¿ LiLoWi moduluak IOak -batzuk eleaniztunak- erauziko ditu, abiapuntuko testuliburutik ez ezik Wikipedia edo WordNet bezalako ezagutza-baseetatik ere. IDO ontologiako topiko bakoitza Wikipedia eta WordNet-ekin mapatu ostean, LiLoWi-k baliabide didaktikoak erauziko ditu hainbat IO erauzlez baliatuz.IO erauzketa-prozesuan, DOM-Sortzetik LiDOM Buildereko bidean, eta Wikipedia eta WordNet erabili aurretik, ingelesa hizkuntza ere gehitu eta ebaluatu da (Conde et al., 2012).LiDOM Builderen ebaluaziori dagokionez, modulu bakoitza bere aldetik testatua eta ebaluatua izan da bai Gold-standard teknika bai aditu-ebaluazioa baliatuz. Gainera, Wikipedia eta WordNet ezagutza-baseen integrazioak IOen erauzketari ekarri dion hobekuntza ere ebaluatu da. Esan genezake kasu guztietan lortu diren emaitzak oso onak direla.Bukatzeko, eta laburpen gisa, lau dira LiDOM Builderek Domeinu Modulu Eleaniztunaren arloari egin dizkion ekarpen nagusiak:¿ Domeinu Modulu Eleaniztunak adierazteko mekanismo egokia.¿ LiTeWiren garapena. Testuliburuetatik Hezkuntzarako Ontologietarako terminologia eleaniztuna erauztea ahalbidetzen du modulu honek. Ingelesa eta Gaztelera hizkuntzentzako termino-erauzlea eskura dago https://github.com/Neuw84/LiTe URLan.¿ LiReWiren garapena. Testuliburuetatik Hezkuntzarako Ontologietarako erlazio pedagogikoak erauztea ahalbidetzen du modulu honek. Erabiltzen duen Wikipedia/WordNet mapatzailea eskura dago https://github.com/Neuw84/Wikipedia2WordNet URLan.¿ LiLoWiren garapena. Testuliburua eta Wikipedia eta WordNet ezagutza-baseak erabilita IO eleaniztunak erauztea ahalbidetzen du modulu honek