Kooperacyjne aplikacje do wspomagania zdalnego nauczania z wykorzystaniem ontologicznej integracji wiedzy w systemach P2P

Abstract

In this thesis, we explore new directions for future e-learning tools. The idea of dissertation is to use Peer-to-Peer (P2P) networks to disseminate learning objects that act as anchors for creating collaborative learning communities. The goal is to create collaborative spaces of learners with similar interests to exchange knowledge, opinions, and experience. The use of the P2P technology for disseminating learning objects requires several extensions to current P2P systems. First, we have defined a mutable complex structure of learning objects that can be represented in current P2P systems. Then, we have designed a scheme for precise indexing and searching in a BitTorrent network. Our approach takes advantage of attributes extracted from SCORM objects and of indexing concepts and terms added by the user from a domain ontology. To validate the proposed solutions, we have developed a prototype P2P client based on Azureus that uses OpenDHT, an open distributed storage service implemented over Planet Lab to store all needed associations: links between a learning object, its versions, and a torrent, as well as inverted indexes and the contact information of community members. The validation of the proposed schemes on a large-scale involved simulations in OMNet++ and OverSim representing the implementation over the tracker-less BitTorrent DHT. W niniejszej pracy rozważono problem utworzenia systemu edukacyjnego ułatwiającego tworzenie kooperacyjnych grup nauczania i propagację wiedzy sklasyfikowanej z wykorzystaniem ontologii i systemów P2P. Użycie systemów P2P wymagało rozszerzenia istniejących technologii i zdefiniowania obiektu nauczania jako narzędzia edukacyjnego umożliwiającego tworzenie grup kooperacyjnych na gruncie wspólnoty zainteresowań. Zdefiniowana została struktura złożonego obiektu nauczania przystosowana do rozpowszechniania różnych treści, nie tylko edukacyjnych, w systemie P2P i jego asocjacje z metadanymi. Relacje miedzy komponentami obiektu umieszczono w rozproszonej tablicy haszującej. Zaproponowano techniki indeksacji na bazie ontologii. Walidacja zaproponowanych rozwiązań została przeprowadzona poprzez implementacje prototypu na bazie BitTorrenta i jego aplikacji Azureus. Obiekt jest indeksowany słowami kluczowymi, a użytkownik może wprowadzić dodatkowe indeksujące pojęcia z ontologii dziedzinowej. Prototyp pozwolił na walidację proponowanych rozwiązań z punktu widzenia funkcjonalnego. Do oceny efektywności prototypu i badania zachowania rozwiązania w sieci o dużej liczbie węzłów użyto symulatorów OMNet++ i OverSim. Symulacje przedstawiają wpływ generacji znacznej ilości zapisów par danych w tablicy DHT na średni czas zapisu i wyszukiwania danych.