Εκτίμηση της Ποιότητας Συνεργατικών Αλληλεπιδράσεων με Χρήση Νευροασαφούς Μοντέλου Πρόβλεψης Σοφία Ι. Χατζηλεοντιάδου Δρ. Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ., Μέλος ΣΕΠ Ε.Α.Π. Λεόντιος Ι. Χατζηλεοντιάδης Επίκουρος Καθηγητής ΤΗΜΜΥ Α.Π.Θ.

Δομή της παρουσίασης Θεωρία της δραστηριότητας (activity theory) - το μεθοδολογικό πλαίσιο Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίας με χρήση υπολογιστή Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική Αποτελέσματα Συζήτηση Συμπεράσματα

Το μεθοδολογικό πλαίσιο Ανάλυση της συνεργασίας σε επίπεδο δραστηριότητας Ανάλυση της συνεργασίας σε επίπεδο δραστηριότητας Σύστημα Δραστηριότητας (activity system) Σύστημα Δραστηριότητας (activity system) Θεωρία της δραστηριότητας (activity theory) Υποκείμενο (Άτομο ή ομάδα) (subject) Κανόνες Δράσης (rules) Εργαλεία (πραγματικά συμβολικά) (artifacts) Κοινότητα (community) Αντικείμενο (object) Καταμερισμός Εργασίας (division of labor) Αποτέλεσμα (outcome)

Το μεθοδολογικό πλαίσιο Σύστημα δραστηριότητας (activity system) Δραστηριότητα για την ανάπτυξη εργαλείων Δραστηριότητα για την παραγωγή του έργου Δραστηριότητα για την ανάπτυξη κανόνων

Το μεθοδολογικό πλαίσιο Ανάλυση συστήματος δραστηριότητας σε επίπεδο συνεργασίας των Α,Β με χρήση του Lin2k Ανάλυση συστήματος δραστηριότητας σε επίπεδο συνεργασίας των Α,Β με χρήση του Lin2k Περιβάλλον Lin2k, Ατομικής-κοινής θέασης επιφάνειες διεπαφής (ημιδομημένο σύστημα επικοινωνίας) Α Β Συμμετρία συνεργατικής δραστηριότητας (ΣΣΔ) Συνεργασία Κανόνες Κείμενο

Ανάλυση συστήματος υποστήριξης της συνεργατικής δραστηριότητας σε επίπεδο βήματος συνεργασίας Ανάλυση συστήματος υποστήριξης της συνεργατικής δραστηριότητας σε επίπεδο βήματος συνεργασίας Εργαλεία υποστήριξης (system support) Α+Β Σύστημα Σύστημα:Παρατηρητής Αλληλεπίδραση με Α+Β στο τέλος κάθε βήματος συνεργασίας s Συμμετρία συνεργατικής δραστηριότητας ΣΣΔ Κανόνες (π.χ, στην απεικόνιση ανάδρασης) Το μεθοδολογικό πλαίσιο

ΕπίπεδοΤύποςεργαλείου Βασικά χαρακτηριστικά 1ο1ο1ο1ο Τι (what) Παρέχει τα μέσα για την επίτευξη του κοινού έργου και στόχου 2ο2ο2ο2ο Πώς (how) Απτά και μη εργαλεία που περιλαμβάνουν διαδικασίες, κανόνες, νόρμες και μεθόδους που υποστηρίζουν τη χρήση των βασικών εργαλείων 3ο3ο3ο3ο Γιατί (why) Επεξηγηματικά μοντέλα που παρακινούν για την επίτευξη του κοινού στόχου/ έργου 4ο4ο4ο4ο Πρόβλεψη (where-to) Πρόβλεψη της επόμενης κατάστασης με στόχο την πλήρη ενεργοποίηση των στοιχείων του συστήματος δραστηριότητας προς τη βελτίωση του κοινού στόχου/ έργου Ταξινόμηση των διαμεσολαβούμενων εργαλείων (Engeström, 1999 Το μεθοδολογικό πλαίσιο

Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίας Σύγκλιση σε ΣΣΔ Σύστημα επικοινωνίας-κατάλληλα πλήκτρα κατηγοριοποίησης κάθε συμβολής (πρόταση, αντιπρόταση, σχόλιο κ.λ.π.) Σύστημα επικοινωνίας-κατάλληλα πλήκτρα κατηγοριοποίησης κάθε συμβολής (πρόταση, αντιπρόταση, σχόλιο κ.λ.π.) Επιφάνειες διεπαφής κοινής θέασης παρακολούθηση του ιστορικού της συνεργατικής δραστηριότητας Επιφάνειες διεπαφής κοινής θέασης παρακολούθηση του ιστορικού της συνεργατικής δραστηριότητας Βάση δεδομένων για την αποθήκευση και εξαγωγή του ιστορικού της συνεργατικής δραστηριότητας Βάση δεδομένων για την αποθήκευση και εξαγωγή του ιστορικού της συνεργατικής δραστηριότηταςΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Α Πρόταση (P) ΚείμενοΒ Σχόλιο (CΜ) Κείμενο Β Αντιπρόταση (CP) Κείμενο

Ενημερωτικό υλικό: Ενημερωτικό υλικό:  Συνεργατικές δεξιότητες  Τι είναι ΣΣΔ  Διάκριση των συμβολών (πρόταση, αντιπρόταση κλπ.) - Σύστημα βαρών  Κατανόηση της πληροφορίας ανάδρασης  Μεταγνωστικές δεξιότητες ΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίας Σύγκλιση σε ΣΣΔ

Ανατροφοδότηση Ανατροφοδότηση Εμπειρικά δεδομένα Εμπειρικά δεδομένα Δείκτες (κατάλληλοι μετασχηματισμοί δεδομένων) Δείκτες (κατάλληλοι μετασχηματισμοί δεδομένων)  Μέτρηση της συμμετρίας της συνεργατικής δραστηριότητας- κίνητρο  Παρακολούθηση της αλλαγής των ρόλων των συνεργαζόμενων  Εντοπισμός της εκτός ορίων ασυμμετρίας της συνεργατικής δραστηριότητας ΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Σύγκλιση σε ΣΣΔ Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίαςΑ Πρόταση (P) ΚείμενοΒ Σχόλιο (CΜ) Κείμενο Β Αντιπρόταση (CP) Κείμενο

Α Πρόταση (P) ΚείμενοΒ Σχόλιο (CΜ) Κείμενο Β Αντιπρόταση (CP) Κείμενο Έμπειρο σύστημα ασαφούς λογικής C/M-FIS Collaboration/metacogni tion fuzzy inference system Έμπειρο σύστημα ασαφούς λογικής C/M-FIS Collaboration/metacogni tion fuzzy inference system C s n (p) Φόρμα μεταγνωστικού στοχασμού M s n (p) p: η ομάδα s: το βήμα συνεργασίας n: Α, ΒΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Σύγκλιση σε ΣΣΔ Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίας

ΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίας Σύγκλιση σε ΣΣΔ

Α Πρόταση (P) ΚείμενοΒ Σχόλιο (CΜ) Κείμενο Β Αντιπρόταση (CP) Κείμενο Ανάλυση της πολυπλοκότητας της διαδοχής των ρόλων με τη μέθοδο Lebel-Ziv Ανάλυση της πολυπλοκότητας της διαδοχής των ρόλων με τη μέθοδο Lebel-Ziv Contribution number Turn-taking Peer B Peer A Peer A Peer B P CP CM CL AG LQ HQ P CP CM CL AG LQ HQΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίας P=ABAABBAABBAABAAABABAAAAA BABBABABBBBABB A*B*AA*BB*AABBAABA*AABAB*AA AA*ABABB*ABABBB*BABB

Ανάλυση Ποιοτικού έλεγχου (quality control analysis) της ασυμμετρίας της συνεργατικής δραστηριότητας ΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Εργαλεία υποστήριξης της συνεργασίας Σύγκλιση σε ΣΣΔ

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFM C/M-AFM Collaboration/Metacognition-Adaptive Fuzzy Model C/M-AFM Collaboration/Metacognition-Adaptive Fuzzy Model Αξιοποίηση δεικτών Αξιοποίηση δεικτών C s n (p) και Μ s n (p)ΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Στόχος

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFM μοντελοποίηση της σχέσης των δεικτών Eκτίμηση του δείκτη ποιότητας C s n (p) με βάση τη μοντελοποίηση της σχέσης των δεικτών C s n (p) και M s n (p) κατά μήκος της συνεργασίαςΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Στόχος

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFM Νευροασαφές μοντέλο (Neural Νetworks, ΝΝ-Fuzzy Logic, FL) Νευροασαφές μοντέλο (Neural Νetworks, ΝΝ-Fuzzy Logic, FL)ΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Διαδικασία εκπαίδευσης NN: Δομή νευρωνικού δικτύου FL: Περιγραφή με μορφή κανόνων τύπου IF/THEN Παράμετροι εισόδου-εξόδου Διαδικασία εκπαίδευσης NN: Δομή νευρωνικού δικτύου FL: Περιγραφή με μορφή κανόνων τύπου IF/THEN Παράμετροι εισόδου-εξόδου Δεδομένα εισόδου Δεδομένα εξόδου Δυνατότητα γενίκευσης-πρόβλεψης Δεδομένα εισόδου Εκτιμώμενες τιμές εξόδου Μοντελοποίηση

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFMΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Μοντελοποίηση C/M-AFM_1

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFMΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Αποτελέσματα εκπαίδευσης Πειραματικά δεδομένα: Πειραματικά δεδομένα: 14 ζεύγη μηχανικών ΑΠΘ, 6 βήματα συνεργασίας 14 ζεύγη μηχανικών ΑΠΘ, 6 βήματα συνεργασίας παρεμβολή 64 ζεύγη (50 για εκπαίδευση και 10 για τον έλεγχο της απόδοσης των σεναρίων C/M- AFM_1,2 παρεμβολή 64 ζεύγη (50 για εκπαίδευση και 10 για τον έλεγχο της απόδοσης των σεναρίων C/M- AFM_1,2Σενάριοmf/είσοδοΤύποςmf Μέθοδος συνεπαγω γής (AND) Πλήθος κανόνων RMSEεκπαίδευσης C/M- AFM_1 5Gaussianmin C/M- AFM_2 5Gaussianmin

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFMΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Αποτελέσματα ελέγχου  Μοντέλα γραμμικής παλινδρόμησης (Multiple Regression, MR)  Μοντέλα νευρωνικών δικτύων (Multilayer Perceptron, MLP)

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFMΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Αποτελέσματα ελέγχου  Μοντέλα γραμμικής παλινδρόμησης (Multiple Regression, MR)  Μοντέλα νευρωνικών δικτύων (Multilayer Perceptron, MLP) Υλοποίηση των μοντέλων σε περιβάλλον Μαtlab 6.5 (Mathworks, Inc.). Υλοποίηση των μοντέλων σε περιβάλλον Μαtlab 6.5 (Mathworks, Inc.).

Το προτεινόμενο μοντέλο C/M-AFMΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Το C/M-AFM λόγω της νευροασαφούς δομής του έχει τη δυνατότητα να παρέχει υποστήριξη σε πραγματικό χρόνο Το C/M-AFM λόγω της νευροασαφούς δομής του έχει τη δυνατότητα να παρέχει υποστήριξη σε πραγματικό χρόνο Απόκριση C/M-AFM λιγότερο από 1 sec σε PC Pentioum IV 2.8 GHz - Σύγχρονα περιβάλλοντα συνεργασίας Απόκριση C/M-AFM λιγότερο από 1 sec σε PC Pentioum IV 2.8 GHz - Σύγχρονα περιβάλλοντα συνεργασίας Βελτιστοποίηση C/M-AFM μέσα από περισσότερα εμπειρικά δεδομένα Βελτιστοποίηση C/M-AFM μέσα από περισσότερα εμπειρικά δεδομένα Συζήτηση

ΣυμπεράσματαΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to) Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική C/M-AFM διερευνά τη δυνατότητα υλοποίησης του ανώτερου επιπέδου εργαλείων, με δυνατότητα πρόβλεψης, που μπορεί να συμβάλλει στη βελτιστοποίηση της συνεργατικής δραστηριότητας σύγχρονης ή ασύγχρονης Αποτελέσματα από τη σύγκριση της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής C/M-AFM με άλλες (MR, MLP) αποδεικνύουν την καλύτερη απόδοσή του στην εκτίμηση κατάλληλου δείκτη της ποιότητας της επερχόμενης συνεργατικής δραστηριότητας

Συμπεράσματα Η θεωρία της δραστηριότητας (activity theory) παρέχει το μεθοδολογικό πλαίσιο για την ανάλυση των συνεργατικών περιβαλλόντων σε πολλαπλά επίπεδα Η εστίαση στο σύστημα δραστηριότητας (activity system) που σχετίζεται με την υποστήριξη της συμμετρίας της συνεργατικής δραστηριότητας παρείχε την ευκαιρία να αναλυθoύν διαφορετικά εργαλεία που διαμεσολαβούν μεταξύ των συνεργαζομένων και του υποστηρίζοντας συστήματος Στο πλαίσιο αυτό παρουσιάστηκαν εκδοχές εργαλείων που υλοποιήθηκαν ανά επίπεδο της ταξινομίας τους και μπορούν να αξιοποιηθούν για την κατάλληλη ανάδραση προς τους συνεργαζόμενους Το πεδίο σχεδιασμού και ανάπτυξης υποστηρικτικών μηχανισμών σε περιβάλλον CSCL είναι ανοικτό και αποτελεί περαιτέρω ερευνητική πρόκληση.ΕπίπεδαεργαλείωνΜέσα (what) Κατανόηση (how) Κίνητρο (why) Πρόβλεψη (where-to)