9 research outputs found

    Evaluación de aplicaciones educativas de AR con estudiantes adultos

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    There is a growing interest in the educational applications of Augmented Reality (AR). While most applications of these technologies have been examined in the context of children education, our knowledge about their usefulness in adult education is deficient and particularly more in the category of Location-Based Augmented Reality (LBMAR) games, so the aim of this thesis is to examine the opinions of adult learners (young, middle-aged and elderly) about one particular LBMAR game, the “Ingress”. The main problems addressed by this research comprise questions relating to the usefulness of some key technological components of AR in education (secondarily) and to aspects of training adults by using AR (primarily). As concerns the technological aspects, i.e. "which one of the three types of AR (marker-based, markerless, location-based) is more often associated with naturalistic approaches and what are their relative advantages?”, this research showed that naturalistic approaches applied to marker-based AR enhance active participation in virtual environments, motivate learners, promote personal involvement in conquering new information, offer different perspectives of the content and arouse interest for knowledge. In the case of markerless AR, naturalistic designs foster participants’ collaboration in games, enhance interactivity, offer panoramic views, visualization, and the possibility to examine the role of visual controls. Moreover, naturalistic approaches applied to location-based AR are suitable for designing multidisciplinary applications, can be used for training and have the possibility to be designed so as to account for locality and context. The fact that, as appears from the peer-reviewed literature that was examined, the location-based AR technologies are more appropriate for education and for smartphones, hints that a deeper examination of their potential usefulness for education (and for adult education in particular) might be interesting. As concerns the educational aspects, which also constitute the main focus of the thesis, these focus on the exploration of the usefulness of the LBMAR game “Ingress” in adult education, by answering two intertwined questions: a) how to assess opinions of adult learners about the LBMAR game “Ingress”? and b) what do adult learners think about this game and how do they perceive its features? Providing answers to these questions is tantamount to receiving adequate results from quantitative and qualitative empirical research which would be designed so as to explore their opinions, views and attitudes with respect to this LBMAR game. Hence, 45 adult persons from Greece, aged 20 to 62,cooperated as subjects of this research. They followed a short introductory informal training (on AR, VR, MAR and the games that are relevant to these technologies) by the researcher of this thesis and were subsequently given the instructions of how to use “Ingress” on a smartphone. The quantitative research was carried out before and after training and all trainees participated by filling 31 Likert-type closed questions before and after training. The qualitative research was based on the analysis of their responses to two different sets of open-ended questions. The first set consisted in 5 such questions to which answered 24 participants and the second set had 2 broader questions to which responded 36 participants. This research showed the advantages for adult education of integrating the ARCS model into the learning phase of an LBMAR game. Specifically, it was shown that using Keller’s widely known “ARCS model” (Attention – Relevance – Confidence - Satisfaction) enabled the classification of users’ responses with respect to their interaction with the game and is therefore useful in evaluating adult education with LBMAR games. The players’ responses did not change linearly with their age and the training has had different impact on each age group of learners. Also, statistical analyses proved that training increased the scores of the factors of ARCS model. Other results of this research showed that those over 36 years old focused more on the facts that the play of “Ingress” is primarily a geographical game and its scenario reflects interesting discussions about the evolution of humanity. Participants in the age groups 20–35 and >52 agreed that the game does not have idle phases, that it combines excitement with insecurity, and that it is pleasant to play locally a game of planetary proportions.Another age-related observation concerned the answers to the question (“How do you feel when you endow the geographical space with personal preferences?”) between age groups with age groups agreeing in pairs: the first two age groups (20–30) and (30–40) agreed more than with the last two (40–50) and (50–60). Yet, in question “Do you think that the game offers opportunities for learning and teaching geography, building on your previous geographical knowledge?” , there was an overlap in the responses of participants among age groups. As for the first question, the most critical concept was: “the users feel a kind of nostalgia”, followed by the concept “the users consider portals as personal creations”. In the case of the second question, the most critical concept was that the participants believe that the game offers entirely new opportunities for education in geography, compared with their previous experiences. This fosters an evidence of constructivist approaches to adult education and, also, relevance of some other prominent theories of adult education such as humanism. Methodologically, this research it was shown that content analysis is a valuable method for exploring opinions and attitudes of adult users towards MAR games and Jaccard indices can be used to quantitatively explore themes emerging from content analysis. Content analysis was performed on the users’ responses qualitatively in order to identify characteristic sentences expressing attitudes and opinions. For the quantitative assessment of similarities between responses for each question and subconcept, the Jaccard similarity index was calculated pair-wise for every pair of participants. In addition to the Jaccard indices and furthering the scope of new methods for content analysis, this thesis shows how to use Social Network Analysis (SNA) to model concept maps, thus opening up excellent opportunities to create visualizations of concepts and their inter-relationships. Quantitative aspects of SNA analysis (i.e. by using radial centrality and information centrality) provide mechanisms suitable to measure internal relationships in concept maps (in addition to visual inspection) that would not otherwise be visible. Using SNA enabled the classification of users’ responses with respect to their interaction with the game and therefore was a fruitful approach for education that involves MAR games. Furthermore, with this novelty, it is shown how texts derived from interviews or from responses to open questions by different individuals can be analyzed both qualitatively and quantitatively with SNA. Concluding, this research has produced novelties at both the educational and the methodological levels. As concerns adult education, it was shown that i) LBMAR games are suitable for it, ii) adult education about them can be enhanced by following Keller’s ARCS model, iii) perception and satisfaction of adult learners depends on age, and iv) certain theories of adult education (i.e. constructivism and humanism) can be relevant when adult learners use LBMAR games such as “Ingress”. As concerns methods of educational research, this research suggested entirely new methods, for first time ever, for analyzing data that are derived from trainees' responses to open questions. These new methods are content analysis of the participants’ responses with the use of Jaccard indices and methods of SNA and can have a wider applicability to educational research.Existe un creciente interés por las aplicaciones educativas de la Realidad Aumentada (RA). Mientras que la mayoría de las aplicaciones de estas tecnologías se han examinado en el contexto de la educación infantil, nuestro conocimiento sobre su utilidad en la educación de adultos es deficiente y, en particular, más en la categoría de juegos de Realidad Aumentada Basada en la Localización (LBMAR), por lo que el objetivo de esta tesis es examinar las opiniones de los estudiantes adultos (jóvenes, de mediana edad y mayores) sobre un juego LBMAR, el "Ingress". Los principales problemas que aborda esta investigación comprenden cuestiones relacionadas con la utilidad de algunos componentes tecnológicos de la RA en la educación (secundariamente) y con aspectos de la formación de adultos mediante el uso de la RA (principalmente). En cuanto a los aspectos tecnológicos, es decir "¿cuál de los tres tipos de RA (basada en marcadores, sin marcadores, basada en la localización) se asocia más a los enfoques naturalistas y cuáles son sus ventajas relativas?", esta investigación demostró que los enfoques naturalistas aplicados a la RA basada en marcadores potencian la participación activa en entornos virtuales, motivan a los alumnos, promueven la implicación personal en la conquista de nueva información, ofrecen diferentes perspectivas del contenido y despiertan el interés por el conocimiento. En el caso de la RA sin marcadores, los diseños naturalistas fomentan la colaboración de los participantes en los juegos, mejoran la interactividad, ofrecen vistas panorámicas, visualización y la posibilidad de examinar los controles visuales. Además, los enfoques naturalistas aplicados a la RA basada en la localización son adecuados para el diseño de aplicaciones multidisciplinares, pueden utilizarse para la formación y tienen la posibilidad de diseñarse teniendo en cuenta la localidad y el contexto. El hecho de que, como se desprende de la literatura revisada por pares que se examinó, las tecnologías de RA basadas en la localización son más apropiadas para la educación y para los teléfonos smartphones, sugiere que podría ser interesante un examen más profundo de su utilidad potencial para la educación (y para la educación de adultos en particular). En cuanto a los aspectos educativos, que también constituyen el foco principal de la tesis, éstos se centran en la exploración de la utilidad del juego LBMAR "Ingress" en la educación de adultos, respondiendo a dos preguntas entrelazadas: a) ¿cómo evaluar las opiniones de los alumnos adultos sobre el juego LBMAR "Ingress"? y b) ¿qué piensan los alumnos adultos sobre este juego y cómo perciben sus características? Dar respuesta a estas preguntas equivale a recibir resultados adecuados de una investigación empírica, cuantitativa y cualitativa, que se diseñaría para explorar sus opiniones, puntos de vista y actitudes con respecto a este juego LBMAR. Por lo tanto, 45 personas adultas de Grecia, con edades entre 20 y 62 años, colaboraron como sujetos de esta investigación. Siguieron una breve formación informal introductoria por parte del investigador de esta tesis (sobre RA, realidad virtual, RA móvil, y sobre los juegos relacionados con estas tecnologías) y posteriormente se les dieron las instrucciones de cómo utilizar "Ingress" en un smartphone. La investigación cuantitativa se llevó a cabo antes y después de la formación y todos los alumnos participaron respondiendo a 31 preguntas cerradas del tipo Likert antes y después de la formación. La investigación cualitativa se basó en el análisis de sus respuestas a dos conjuntos diferentes de preguntas abiertas. El primer conjunto constaba de 5 preguntas de este tipo (a las que respondieron 24 participantes) y el segundo conjunto tenía 2 preguntas más amplias, a las que respondieron 36 participantes. La investigación cuantitativa mostró las ventajas para la educación de adultos de integrar el modelo ARCS en la fase de aprendizaje de un juego LBMAR. En concreto, se demostró que la utilización del conocido "modelo ARCS" de Keller (Atención - Relevancia - Confianza - Satisfacción) permitió clasificar las respuestas de los usuarios con respecto a sus interacciones con el juego y, también, es útil para evaluar la educación de adultos con juegos LBMAR. Las respuestas de los jugadores no cambiaron linealmente con su edad y el entrenamiento ha tenido un impacto diferente en cada grupo de edad de los alumnos. Además, los análisis estadísticos demostraron que el entrenamiento aumentó las puntuaciones de los factores del modelo ARCS. Otros resultados de esta investigación mostraron que los mayores de 36 años se centraron más en el hecho de que el juego "Ingress" es principalmente un juego geográfico y su escenario refleja interesantes debates sobre la evolución de la humanidad. Las opiniones de los participantes de los grupos de edad de 20-35 y >52 coincidieron en que el juego no tiene fases ociosas, que combina la emoción con la inseguridad y que es agradable jugar a nivel local a un juego de proporciones planetarias. Otra observación relacionada con la edad se refería a las respuestas a la pregunta ("¿Cómo te sientes cuando dotas al espacio geográfico de preferencias personales?") entre grupos de edad que coincidían: los dos primeros grupos de edad (20-30) y (30-40) estaban más de acuerdo que los dos últimos (40-50) y (50-60). Sin embargo, en la pregunta "¿Crees que el juego ofrece oportunidades para aprender y enseñar geografía, aprovechando tus conocimientos geográficos previos?" hubo un solapamiento en las respuestas de los participantes entre los grupos de edad. En cuanto a la primera pregunta, el concepto más crítico fue: "los usuarios sienten una especie de nostalgia", seguido del concepto "los usuarios consideran los portales como creaciones personales". En el caso de la segunda pregunta, el concepto más crítico fue que los participantes creen que el juego ofrece oportunidades totalmente nuevas para la educación en geografía en comparación con sus experiencias anteriores. Esto fomenta una evidencia de los enfoques constructivistas de la educación de adultos y, también, la relevancia de algunas otras teorías prominentes de la educación de adultos, como el humanismo. Metodológicamente, esta investigación demostró también que el análisis de contenido es un método valioso para explorar las opiniones y actitudes de los usuarios adultos hacia los juegos MAR y los índices de Jaccard pueden utilizarse para explorar cuantitativamente los temas que surgen del análisis de contenido. El análisis de contenido se realizó sobre las respuestas de los usuarios de forma cualitativa para identificar las frases características que expresan actitudes y opiniones. Para la evaluación cuantitativa de las similitudes entre las respuestas de cada pregunta y subconcepto, se calculó el índice de similitud de Jaccard por parejas para cada par de participantes. Además de los índices de Jaccard y de ampliar el alcance de los nuevos métodos de análisis de contenido, esta tesis muestra cómo utilizar el Análisis de Redes Sociales (Social Networks Analysis - SNA) para modelar los mapas conceptuales, abriendo así excelentes oportunidades para crear visualizaciones de los conceptos y sus interrelaciones. Los aspectos cuantitativos del análisis SNA (es decir mediante el uso de la centralidad radial y la centralidad de la información) proporcionan mecanismos adecuados para medir las relaciones internas en los mapas conceptuales (además de la inspección visual) que de otro modo no serían visibles. El uso del SNA permitió la clasificación de las respuestas de los usuarios con respecto a su interacción con el juego y, por lo tanto, fue un enfoque fructífero para la educación que involucra los juegos MAR. Además, con esta novedad, se muestra cómo los textos derivados de las entrevistas o de las respuestas a las preguntas abiertas de diferentes individuos pueden ser analizados tanto cualitativamente como cuantitativamente usando SNA. En conclusión, esta investigación ha aportado novedades, tanto a nivel educativo como metodológico. En lo que respecta a la educación de adultos, se ha demostrado que i) los juegos LBMAR son adecuados para ella, ii) la educación de adultos sobre ellos puede mejorarse siguiendo el modelo ARCS de Keller, iii) la percepción y la satisfacción de los alumnos adultos depende de la edad, y iv) ciertas teorías de la educación de adultos (es decir, el constructivismo y el humanismo) pueden ser relevantes cuando los alumnos adultos utilizan juegos LBMAR como "Ingress". En cuanto a los métodos de investigación educativa, esta investigación sugirió métodos totalmente nuevos para analizar los datos que se derivan de las respuestas de los alumnos a las preguntas abiertas. Estos nuevos métodos son el análisis de contenido de las respuestas de los participantes con el uso de los índices de Jaccard y los métodos de SNA y pueden tener una aplicabilidad más amplia a la investigación educativa

    CrowdPower: A Novel Crowdsensing-as-a-Service Platform for Real-Time Incident Reporting

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    Crowdsensing using mobile phones is a novel addition to the Internet of Things applications suite. However, there are many challenges related to crowdsensing, including (1) the ability to manage a large number of mobile users with varying devices’ capabilities; (2) recruiting reliable users available in the location of interest at the right time; (3) handling various sensory data collected with different requirements and at different frequencies and scales; (4) brokering the relationship between data collectors and consumers in an efficient and scalable manner; and (5) automatically generating intelligence reports after processing the collected sensory data. No comprehensive end-to-end crowdsensing platform has been proposed despite a few attempts to address these challenges. In this work, we aim at filling this gap by proposing and describing the practical implementation of an end-to-end crowdsensing-as-a-service system dubbed CrowdPower. Our platform offers a standard interface for the management and brokerage of sensory data, enabling the transformation of raw sensory data into valuable smart city intelligence. Our solution includes a model for selecting participants for sensing campaigns based on the reliability and quality of sensors on users’ devices, then subsequently analysing the quality of the data provided using a clustering approach to predict user reputation and identify outliers. The platform also has an elaborate administration web portal developed to manage and visualize sensing activities. In addition to the architecture, design, and implementation of the backend platform capabilities, we also explain the creation of CrowdPower’s sensing mobile application that enables data collectors and consumers to participate in various sensing activities

    Routage et gestion de la mobilité dans les réseaux personnels

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    L'objectif de cette thèse est d'étudier des méthodes et des stratégies efficaces pour le routage et la gestion de la mobilité dans le cadre des réseaux personnels. Dans un premier temps, nous proposons le cadre de nos études: Personal Ubiquitous Environments (PUE). Un PUE est constitué d'un ensemble d'utilisateurs ayant des terminaux disposant d'interfaces réseau hétérogènes, et dont l'objectif est de mettre en oeuvre des mécanismes de coopération et de partage des ressources de manière totalement distribuée. Dans ce cadre, la thèse a proposé des solutions innovantes contribuant à améliorer la communication inter et intra réseau personnels. La première contribution porte sur le protocole PNRP (Personal Network Routing Protocol) dont le but est de développer un routage à base de politiques (policy-based routing) pour les environnements personnels. La seconde, intitulée ADD (Adaptive Distributed gateway Discovery), est un mécanisme totalement distribué pour la découverte de multiples chemins vers une passerelle vers un réseau opéré. De plus, étant donné que ces environnements sont hétérogènes par leurs compositions (réseaux d'accès, terminaux ...), une architecture de gestion de la mobilité qui permet une gestion unifiée de la localisation et de la mobilité sans coutures appliquant lénsemble des noeuds a également été traitée. Les résultats d'évaluation par simulation démontrent l'applicabilité et léfficacité des ces protocoles.The aim of this thesis is to investigate methods and strategies for efficient routing and mobility management in personal environments. The concept of Personal Ubiquitous Environments (PUE) is introduced which accommodates heterogeneous devices and access networks of different users and sustain the notion of sharing resources in a distributed manner. A prerequisite for achieving the resource (devices, networks) sharing in personal environments is the deployment of suitable communication protocols which establish efficient multi-hop routes betweens the devices of the PUE. Personal Network Routing Protocol (PNRP) has been developed to perform policy-based routing in personal environments. Moreover, in certain personal networking scenarios, the infrastructure network components (i.e. gateways) are more than one-hop distance from the user's devices; Adaptive Distributed gateway Discovery (ADD) protocol is thereby proposed to efficiently discover the multi-hop routes towards the gateway in a totally distributed manner. All the more, since the personal environments regroups heterogeneous access networks, an efficient mobility management architecture is proposed which offers unified location management and seamless handover experience to dynamic personal nodes. The proposed protocols are assessed by means of numerous communication scenarios; the simulation results demonstrate the applicability of the proposed protocols

    Exploring traffic and QoS management mechanisms to support mobile cloud computing using service localisation in heterogeneous environments

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    In recent years, mobile devices have evolved to support an amalgam of multimedia applications and content. However, the small size of these devices poses a limit the amount of local computing resources. The emergence of Cloud technology has set the ground for an era of task offloading for mobile devices and we are now seeing the deployment of applications that make more extensive use of Cloud processing as a means of augmenting the capabilities of mobiles. Mobile Cloud Computing is the term used to describe the convergence of these technologies towards applications and mechanisms that offload tasks from mobile devices to the Cloud. In order for mobile devices to access Cloud resources and successfully offload tasks there, a solution for constant and reliable connectivity is required. The proliferation of wireless technology ensures that networks are available almost everywhere in an urban environment and mobile devices can stay connected to a network at all times. However, user mobility is often the cause of intermittent connectivity that affects the performance of applications and ultimately degrades the user experience. 5th Generation Networks are introducing mechanisms that enable constant and reliable connectivity through seamless handovers between networks and provide the foundation for a tighter coupling between Cloud resources and mobiles. This convergence of technologies creates new challenges in the areas of traffic management and QoS provisioning. The constant connectivity to and reliance of mobile devices on Cloud resources have the potential of creating large traffic flows between networks. Furthermore, depending on the type of application generating the traffic flow, very strict QoS may be required from the networks as suboptimal performance may severely degrade an application’s functionality. In this thesis, I propose a new service delivery framework, centred on the convergence of Mobile Cloud Computing and 5G networks for the purpose of optimising service delivery in a mobile environment. The framework is used as a guideline for identifying different aspects of service delivery in a mobile environment and for providing a path for future research in this field. The focus of the thesis is placed on the service delivery mechanisms that are responsible for optimising the QoS and managing network traffic. I present a solution for managing traffic through dynamic service localisation according to user mobility and device connectivity. I implement a prototype of the solution in a virtualised environment as a proof of concept and demonstrate the functionality and results gathered from experimentation. Finally, I present a new approach to modelling network performance by taking into account user mobility. The model considers the overall performance of a persistent connection as the mobile node switches between different networks. Results from the model can be used to determine which networks will negatively affect application performance and what impact they will have for the duration of the user's movement. The proposed model is evaluated using an analytical approac

    Towards automatic traffic classification and estimation for available bandwidth in IP networks.

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    Growing rapidly, today's Internet is becoming more difficult to manage. A good understanding of what kind of network traffic classes are consuming network resource as well as how much network resource is available is important for many management tasks like QoS provisioning and traffic engineering. In the light of these objectives, two measurement mechanisms have been explored in this thesis. This thesis explores a new type of traffic classification scheme with automatic and accurate identification capability. First of all, the novel concept of IP flow profile, a unique identifier to the associated traffic class, has been proposed and the relevant model using five IP header based contexts has been presented. Then, this thesis shows that the key statistical features of each context, in the IP flow profile, follows a Gaussian distribution and explores how to use Kohonen Neural Network (KNN) for the purpose of automatically producing IP flow profile map. In order to improve the classification accuracy, this thesis investigates and evaluates the use of PCA for feature selection, which enables the produced patterns to be as tight as possible since tight patterns lead to less overlaps among patterns. In addition, the use of Linear Discriminant Analysis and alternative KNN maps has been investigated as to deal with the overlap issue between produced patterns. The entirety of this process represents a novel addition to the quest for automatic traffic classification in IP networks. This thesis also develops a fast available bandwidth measurement scheme. It firstly addresses the dynamic problem for the one way delay (OWD) trend detection. To deal with this issue, a novel model - asymptotic OWD Comparison (AOC) model for the OWD trend detection has been proposed. Then, three statistical metrics SOT (Sum of Trend), PTC (Positive Trend Checking) and CTC (Complete Trend Comparison) have been proposed to develop the AOC algorithms. To validate the proposed AOC model, an avail-bw estimation tool called Pathpair has been developed and evaluated in the Planetlah environment

    Kontextbereitstellung in offenen, ubiquitären Systemen

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    Die Vision des "Ubiquotous Computing" verspricht schon lange eine Welt, in der jeder Dienst zu jeder Zeit an jedem Ort verfügbar ist. Darüber hinaus soll die Alltagswelt mit Rechnern durchsetzt sein, ohne dass die Benutzer diese als solche bewusst wahrnehmen. Durch Kooperation und Informationsaustausch sollen die Benutzer unaufdringlich bei ihren Aufgaben unterstützt werden, genau abgestimmt auf ihre jeweilige Situation. Dafür bedarf es kontextsensitiver Dienste. Kontextsensitive Dienste sind nicht neu: Das Licht im Auto wird automatisch angeschaltet, sobald es draußen dunkler wird. Hierzu sind Sensoren und Aktuatoren fest verknüpft. Um der Vision von ubiquitären Computersystemen näher zu kommen, ist es wichtig, dass Kontextinformationen auch in spontanen, dynamischen Konfigurationen bereitgestellt, gefunden, ausgetauscht und verstanden werden können. Dies ist die Ausgangssituation dieser Arbeit: Kontextbereitstellung in offenen, ubiquitären Systemen. Dazu werden mehrere Beiträge geliefert: Eine Modellierung für Kontextinformationen, eine darauf aufbauende, dynamische Beschreibung für Kontextinformationsdienste und die Einführung von Kontextkonstruktionsbäumen, mit denen auf nicht-verfügbare Kontextinformationen geschlossen werden kann, oder mit denen diese wenigstens abgeschätzt werden können

    Towards Flexible Service-aware Adaptation Management in Ambient Networks

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    Tratamiento de información contextual en entornos inteligentes

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    Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid. Escuela Politécnica Superior, Departamento de Ingeniería Informática.18-05-2006
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