Στη διπλωματική μας παραθέτουμε ένα μεγάλο κομμάτι βιβλιογραφίας σχετικής με Τεχνικές Εξατομικευμένης Αναζήτησης στον Παγκόσμιο Ιστό. Επίσης περιγράφονται αναλυτικά οι εφαρμογές που κατασκευάστηκαν στην διπλωματική μας και οι τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν για την υλοποίησή τους. Συγκεκριμένα κατασκευάστηκε ένα σύστημα εξατομίκευσης, το οποίο καταγράφει την συμπεριφορά ενός χρήστη και στην συνέχεια του δίνει την δυνατότητα να εξατομικεύσει τα αποτελέσματα μιας μηχανής αναζήτησης(Google) με βάση την προηγούμενη συμπεριφορά του. Υλοποιήθηκαν τρεις διαφορετικοί αλγόριθμοι(ένας αλγόριθμος που βασίζεται στις ακμές του γράφου, ένας αλγόριθμος πρόσθεσης εικονικών κόμβων και ένας εκτεταμένος αλγόριθμος πρόσθεσης εικονικών κόμβων), οι οποίοι με βάση την προηγούμενη συμπεριφορά του χρήστη κατασκευάζουν ένα γράφημα συμπεριφοράς για αυτόν, το οποίο χρησιμοποιούν στη συνέχεια για να εξατομικεύσουν τα αποτελέσματα μιας ερώτησης. Οι αλγόριθμοι αυτοί καλούνται από το χρήστη μέσω του συστήματος εξατομίκευσης για μια ερώτηση και ταξινομούν τα αποτελέσματα της ερώτησης σύμφωνα με την νέα σειρά που υποδεικνύει το γράφημα συμπεριφοράς που έχει κατασκευαστεί για τον συγκεκριμένο χρήστη. Στη συνέχεια δίνονται αναλυτικά παραδείγματα λειτουργίας για κάθε αλγόριθμο, που αποδεικνύουν τους θεωρητικούς υπολογισμούς. Τέλος παρατίθενται βασικά κομμάτια του κώδικα που δημιουργήθηκε για την υλοποίηση του συστήματος εξατομίκευσης. / In our diplomatic we mention a big piece of bibliography relative with Techniques of Personalized Search in the World Wide Web. Also we describe analytically the applications that were manufactured in our diplomatic and the technologies that were used for their implementation. In particular, we construct a personalization system, which records the behaviour of user and then gives him the possibility of personalizing the results of a search engine (Google) with base his previous behaviour. They constructed three different algorithms(an algorithm that based on the edges of the graph, an algorithm that add virtual nodes and an extensive algorithm that add virtual nodes), which with base the previous behaviour of user construct a graph, which they use then in order to personalize the results of the query. These algorithms are called by the user via the personalization system for a query and they categorize the results of query according to the new order that indicates the graph of behaviour that has been constructed for the particular user. Then they are given analytic examples for each algorithm, which proves the theoretical calculations. Finally, they mentioned basic pieces of code that were created for the construction of the personalization system.

Πέραν από τις κλασσικές μεθόδους ηλεκτρονικής μάθησης που εφαρμόζονται σήμερα, προτείνεται ένας συνδυασμός εξελικτικών αλγορίθμων και τεχνητής νοημοσύνης για την δημιουργία έξυπνων προσαρμοστικών συστημάτων ηλεκτρονικής μάθησης. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία περιγράφονται και παρουσιάζονται οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι και ταυτόχρονα η προτεινόμενη πιλοτική εφαρμογή. Το προτεινόμενο σύστημα μπορεί να προβλέψει τις μαθησιακές ικανότητες του μαθητή, μέσα από εξεταστικές διαδικασίες οι οποίες προσφέρονται από το σύστημα, με αποτέλεσμα, το σύστημα να είναι σε θέση να προβλέψει τις επόμενες κινήσεις του μαθητή. Μέσα από την προτεινόμενη εφαρμογή αναπτύχθηκαν μηχανισμοί οι οποίοι συλλέγουν πληροφορίες για τον κάθε χρήστη ξεχωριστά και δημιουργούν ανεξάρτητα προφίλ χρήστη για τον κάθε ένα. Με την χρήση συνδυασμού εξελικτικών αλγορίθμων και αλγορίθμων μάθησης το σύστημα εκπαιδεύεται ώστε να μπορεί να προβλέπει τις μελλοντικές κινήσεις του χρήστη. Η εφαρμογή που αναπτύχτηκε είναι βασισμένη σε τεχνολογίες διαδικτύου, βάσεις δεδομένων και τεχνολογίες έξυπνων πρακτόρων. / As a step beyond the classic e-learning methods that are applied today, the combination of evolutionary programming with artificial intelligence has incorporated in order to create an intelligent adaptive e-learning system. In this thesis the theory of the proposed algorithms are presented and the proposed pilot application too. The proposed system can predict the learning possibilities of a student, concerning the knowledge that is provided to him by the system, thus providing the ability to the machine to predict and anticipate his reactions. We have developed applications that can collect information for the student’s history, thus creating concrete individual profiles. Then, using evolutionary programming techniques combined with machine learning algorithms the system is trained in order to can henceforth calculate and anticipate the student’s knowledge. The applications that have been developed are based on internet technologies, data bases and intelligent agents’ technology.

Ζούμε σε μια κοινωνία στην οποία η χρήση της τεχνολογίας έχει εισβάλει δυναμικά στην καθημερινότητα.Η εκπαίδευση δεν θα μπορούσε να μην επηρεαστεί απο τις Νέες Τεχνολογίες.Ήδη,όροι όπως “Ηλεκτρονική Μάθηση” και ”Ασύγχρονη Τηλε-εκπαίδευση” έχουν δημιουργήσει νέα δεδομένα στην κλασική Εκπαίδευση. Με τον όρο ασύγχρονη τηλε-εκπαίδευση εννοούμε μια διαδικασία ανταλλαγής μάθησης μεταξύ εκπαιδευτή - εκπαιδευομένων,που πραγματοποιείται ανεξάρτητα χρόνου και τόπου. Ηλεκτρονική Μάθηση είναι η χρήση των νέων πολυμεσικών τεχνολογιών και του διαδικτύου για τη βελτίωση της ποιότητας της μάθησης,διευκολύνοντας την πρόσβαση σε πηγές πληροφοριών και σε υπηρεσίες καθώς και σε ανταλλαγές και εξ'αποστάσεως συνεργασίες.Ο όρος καλύπτει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και διαδικασιών,όπως ηλεκτρονικές τάξεις και ψηφιακές συνεργασίες, μάθηση βασιζόμενη στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές και στις τεχνολογίες του παγκόσμιου ιστού. Κάποιες απο τις βασικές απαιτήσεις που θα πρέπει να πληρούνται για την δημιουργία μιας πλατφόρμας ηλεκτρονικής μάθησης είναι: Να υποστηρίζει τη δημιουργία βημάτων συζήτησης (discussion forums) και “δωματίων συζήτησης”(chat rooms),να υλοποιεί ηλεκτρονικό ταχυδρομείο,να έχει φιλικό περιβάλλον τόσο για το χρήστη/μαθητή όσο και για το χρήστη/καθηγητή,να υποστηρίζει προσωποποίηση(customization)του περιβάλλοντος ανάλογα με το χρήστη.Επίσης να κρατάει πληροφορίες(δημιουργία profiles)για το χρήστη για να τον “βοηθάει”κατά την πλοήγηση,να υποστηρίζει την εύκολη δημιουργία διαγωνισμάτων(online tests), να υποστηρίζει την παρουσίαση πολυμεσικών υλικών. Ως επεξεργασία φυσικής γλώσσας (NLP) ορίζουμε την υπολογιστική ανάλυση αδόμητων δεδομένων σε κείμενα, με σκοπό την επίτευξη μηχανικής κατανόησης του κειμένου αυτού.Είναι η επεξεργασία προτάσεων που εισάγονται ή διαβάζονται από το σύστημα,το οποίο απαντά επίσης με προτάσεις με τρόπο τέτοιο που να θυμίζει απαντήσεις μορφωμένου ανθρώπου. Βασικό ρόλο παίζει η γραμματική,το συντακτικό,η ανάλυση των εννοιολογικών στοιχείων και γενικά της γνώσης, για να γίνει κατανοητή η ανθρώπινη γλώσσα από τη μηχανή. Οι βασικές τεχνικές επεξεργασίας φυσικού κειμένου βασίζονται στις γενικές γνώσεις σχετικά με τη φυσική γλώσσα.Χρησιμοποιούν ορισμένους απλούς ευρετικούς κανόνες οι οποίοι στηρίζονται στη συντακτική και σημασιολογική προσέγγιση και ανάλυση του κειμένου.Ορισμένες τεχνικές που αφορούν σε όλα τα πεδία εφαρμογής είναι: ο διαμερισμός στα συστατικά στοιχεία του κειμένου (tokenization), η χρήση της διάταξης του κειμένου (structural data mining), η απαλοιφή λέξεων που δεν φέρουν ουσιαστική πληροφορία (elimination of insignificant words),η γραμματική δεικτοδότηση (PoS tagging), η μορφολογική ανάλυση και η συντακτική ανάλυση. Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι να περιγράψει και να αξιολογήσει πως οι τεχνικές επεξεργασίας της φυσικής γλώσσας (NLP), θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για την ενσωμάτωση τους σε πλατφόρμες ηλεκτρονικής μάθησης.Ο μεγάλος όγκος δεδομένων που παρέχεται μέσω μιας ηλεκτρονικής πλατφόρμας μάθησης, θα πρέπει να μπορεί να διαχειριστεί , να διανεμηθεί και να ανακτηθεί σωστά.Κάνοντας χρήση των τεχνικών NLP θα παρουσιαστεί μια καινοτόμα πλατφόρμα ηλεκτρονικής μάθησης,εκμεταλεύοντας τις υψηλού επιπέδου τεχνικές εξατομίκευσης, την δυνατότητα εξαγωγής συμπερασμάτων επεξεργάζοντας την φυσική γλώσσα των χρηστών προσαρμόζοντας το προσφερόμενο εκπαιδευτικό υλικό στις ανάγκες του κάθε χρήστη. / We live in a society in which the use of technology has entered dynamically in our life,the education could not be influenced by new Technologies. Terms such as "e-Learning" and "Asynchronous e-learning" have created new standards in the classical Education. By the term “asynchronous e-learning” we mean a process of exchange of learning between teacher & student, performed regardless of time and place. E-learning is the use of new multimedia technologies and the Internet to improve the quality of learning by facilitating access to information resources and services as well as remote exchanges .The term covers a wide range of applications and processes, such electronic classrooms, and digital collaboration, learning based on computers and Web technologies. Some of the basic requirements that must be met to establish a platform for e-learning are: To support the creation of forums and chat rooms, to deliver email, has friendly environment for both user / student and user / teacher, support personalization depending to the user . Holding information (creating profiles) for the user in order to provide help in the navigation, to support easy creating exams (online tests), to support multimedia presentation materials. As natural language processing (NLP) define the computational analysis of unstructured data in text, to achieve mechanical understanding of the text. To elaborate proposals that imported or read by the system, which also responds by proposals in a manner that reminds answers of educated man. A key role is played by the grammar, syntax, semantic analysis of data and general knowledge to understand the human language of the machine. The main natural text processing techniques based on general knowledge about natural language .This techniques use some simple heuristic rules based on syntactic and semantic analysis of the text. Some of the techniques pertaining to all fields of application are: tokenization, structural data mining, elimination of insignificant words, PoS tagging, analyzing the morphological and syntactic analysis. The aim of this study is to describe and evaluate how the techniques of natural language processing (NLP), could be used for incorporation into e-learning platforms. The large growth of data delivered through an online learning platform, should be able to manage, distributed and retrieved. By the use of NLP techniques will be presented an innovative e-learning platform, using the high level personalization techniques, the ability to extract conclusions digesting the user's natural language by customizing the offered educational materials to the needs of each user .

Στη παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματοποιείται μία ποιοτική επισκόπηση του όρου Σημαντικός Ιστός και των τεχνολογιών αναπαράστασης γνώσης και συμπερασμού που υπόκεινται σε αυτόν, όπως οντολογίες, μέθοδοι και εργαλεία ανάπτυξης οντολογιών, γλώσσες αναπαράστασης οντολογιών καθώς και η επέκταση της εκφραστικότητας των οντολογιών με την προσθήκη κανόνων. Επίσης, γίνεται εκτενής αναφορά σε μία άλλη εξελικτική τάση, που κυριαρχεί στο χώρο του Web, το Web 2.0. Στα πλαίσια του Web 2.0, αναλύονται έννοιες όπως mashups και Web APIs. Ειδικά για την έννοια των Web APIs, γίνεται αναφορά και ανάλυση συγκεκριμένων APIs, όπως αυτά της Amazon και του EBay. Οι έννοιες του Σημαντικού Ιστού και του Web 2.0 παρουσιάζονται πολλές φόρες ως ανταγωνιστικές για το μέλλον του Ιστού. Εντούτοις, γίνεται σαφές όλο και περισσότερο ότι οι δύο αυτές έννοιες είναι συμπληρωματικές. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, αναπτύχθηκε μια εφαρμογή η οποία θα συνδυάζει αυτές τις δύο κυρίαρχες τεχνολογικές τάσεις. Πιο συγκεκριμένα, η εφαρμογή αποτελεί ένα πλαίσιο αναζήτησης βιβλίων από το Amazon και το Half eBay με χαρακτήρα εξατομίκευσης. Για την εφαρμογή, κάθε χρήστης αποτελεί μία αυτόνομη οντότητα. Συνεπώς, το περιεχόμενο της εφαρμογής προσαρμόζεται ανάλογα με το προφίλ του χρήστη κάθε φορά. Η υλοποίηση της εφαρμογής στηρίζεται αποκλειστικά στην ανάπτυξη οντολογιών, στη συγγραφή κανόνων (για την εξατομίκευση), στη δημιουργία ενός mashup και στα Web APIs. Τέλος, να σημειωθεί ότι η εφαρμογή στηρίζεται σε μία κατανεμημένη αρχιτεκτονική 3-επιπέδων. / In the present diploma thesis, one qualitative review is realised for the concepts of Semantic Web and of technologies of representation of knowledge and reasoning that being in this, such as ontologies, methods and tools for ontology development, representation languages of ontologies as well as the extension of expressiveness of ontologies with the addition of rules. Also, it becomes an extensive report in an other evolutionary tendency, that dominates in the space of Web, Web 2.0. In the scope of Web 2.0, concepts such as mashups and Web APIs are analyzed. Specifically for the concept of Web APIs, we make a report and an analysis of concrete APIs, as those of Amazon and EBay. The concepts of Semantic Web and Web 2.0 are presented a lot of times as competitive for the future of Web. Nevertheless, it becomes more and more obvious that these two concepts are complemental. In the scope of these diploma thesis, was developed an application which combines these two dominant technological tendencies. In particular, the application constitutes a framework of searching books from Amazon and Half eBay with a personalised character. For the application, each user constitutes an autonomous entity. Consequently, the content of application is adapted depending on the profile of user each time. The implementation of application is supported exclusively in the ontology development, in the writing of rules (for the personalisation), in the creation of a mashup and in Web APIs. Finally, it is marked that the application is supported in a distributed 3-tier architecture.

Σήμερα, βρισκόμαστε ήδη στο στάδιο μετάβασης από τις παραδοσιακές επιτραπέζιες υπολογιστικές τεχνολογίες στα διάχυτα (ubiquitous) υπολογιστικά περιβάλλοντα που θα μας υποστηρίζουν σχεδόν σε κάθε καθημερινή μας λειτουργία ή δραστηριότητα. Παράλληλα, υπάρχει μία αυξανόμενη τάση για τοποθέτηση του χρήστη στο κέντρο των υπηρεσιών. Αυτό σημαίνει ότι οι υπηρεσίες θα προσαρμόζονται με βάση το στενό και ευρύτερο περιβάλλον διαβίωσης (context), τις ανάγκες και τις προτιμήσεις των χρηστών. Δύο από τις βασικότερες έννοιες στις οποίες βασίζεται η προσφορά διάχυτων εξατομικευμένων υπηρεσιών είναι η γνώση πλαισίου (context awareness) και η μοντελοποίηση χρηστών (user modeling). Η έλευση του διάχυτου υπολογισμού και η χρησιμοποίηση της διάχυτης μοντελοποίησης χρηστών (ubiquitous user modeling) έχει δημιουργήσει νέες προσδοκίες και προκλήσεις για την παροχή εξατομικευμένων υπηρεσιών σε πολλούς τομείς εφαρμογών μεταξύ των οποίων είναι και ο τομέας της υγείας. Η ιατρική αντιμετώπιση αλλάζει πλέον κατεύθυνση και γίνεται προστατευτική, προληπτική και εύκολα προσεγγίσιμη (π.χ. στη δουλειά, στο σπίτι, κλπ.), συνοδευόμενη από συνεχή και εμμένουσα παροχή υψηλής ποιότητας εξατομικευμένης ιατρικής συμβουλής και υποστήριξης. Οι σύγχρονες ιατρικές υπηρεσίες αναμένονται να είναι διαθέσιμες κάθε στιγμή, 7 ημέρες την εβδομάδα και να παρέχονται με έναν εξατομικευμένο τρόπο ώστε να απευθύνονται στις ιδιαίτερες ανάγκες και απαιτήσεις κάθε ατόμου. Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται μία μεθοδολογία παροχής διάχυτων υπηρεσιών σε εξελιγμένα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που συνδυάζει τη γνώση πλαισίου, τη μοντελοποίηση χρηστών και τα κοινωνικά δίκτυα (social networks). Η μεθοδολογία αυτή εφαρμόστηκε στον ιατρικό χώρο και ειδικότερα στις διαταραχές άγχους. Πιο συγκεκριμένα, στη διατριβή καθορίστηκαν πλήρως οι παράμετροι πλαισίου που σχετίζονται άμεσα με τις διαταραχές άγχους και προτάθηκε ένα μοντέλο πλαισίου που βασίζεται σε οντολογίες. Επίσης, μελετήθηκε η δομή και οι τεχνικές κατασκευής και ανανέωσης των μοντέλων χρηστών, ενώ μελετήθηκε η χρήση των κοινωνικών δικτύων για την παροχή ιατρικής φροντίδας και οι ρόλοι των μελών τους στις διαταραχές άγχους. Τέλος, προτάθηκε η αρχιτεκτονική ενός συστήματος γνώσης πλαισίου που ενσωματώνει τις ανωτέρω τεχνολογίες, τμήμα του οποίου αναπτύχθηκε, υλοποιήθηκε και αξιολογήθηκε από επαγγελματίες ιατρούς. Κατά την εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας στις διαταραχές άγχους αναπτύχθηκε η εφαρμογή PerMed που αποτελεί ένα εργαλείο αρχειοθέτησης και επεξεργασίας των προσωπικών πληροφοριών των ασθενών και τέσσερις υπηρεσίες που στοχεύουν στην υποστήριξη της θεραπείας των διαταραχών άγχους. Οι τρεις εστιάζουν στην ανακάλυψη πιθανών συσχετίσεων στα δεδομένα πλαισίου, ενώ η τέταρτη στοχεύει στην πρόβλεψη του άγχους που θα παρουσιάσει ένας ασθενής σε ένα δεδομένο πλαίσιο. Τα σχόλια που λάβαμε από επαγγελματίες ψυχιάτρους είναι αρκετά ενθαρρυντικά και ευελπιστούμε ότι η προτεινόμενη προσέγγιση θα αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο υποστήριξης της θεραπείας των διαταραχών άγχους. / Today, we are already on the transition from the traditional desktop-based computing technologies towards ubiquitous computing environments that will enfold us in almost all our daily situations and activities. Simultaneously, there exists an increased tendency of putting the user into the center of service delivery. This means that the services in the ubiquitous environments should be adapted to the context, the needs and the preferences of users. Two of the key-concepts, based on which the delivery of ubiquitous personalized services is realized, are context-awareness and user modeling. The emergence of ubiquitous computing and ubiquitous user modeling has created new expectations and challenges for the delivery of personalized services in a considerable amount of application domains, among which is the healthcare domain. Healthcare provision changes direction becoming protective, proactive and more reachable (e.g. at home or at work), accompanied by continuous and persistent provision of personalized high-quality health advice and assistance. Modern healthcare services are expected to be available around the clock, seven days a week and delivered in a personalized manner addressing the specific needs and preferences of each individual. The present dissertation presents a methodology of providing ubiquitous services at advanced telecommunication networks, which combines context-awareness, user modeling and social networks. This methodology was implemented in the healthcare domain and more specifically in anxiety disorders. In particular, in this dissertation, the contextual aspects that are directly associated with anxiety disorders were defined and an ontology-based context model was proposed. In addition, the user models’ structure was determined and the techniques for the processing of their content were developed. Furthermore, the use of social networks in anxiety disorders and the role of their members were studied. Finally, the architecture of a context-aware system that integrates all the above technologies was proposed, a part of which was developed, implemented and evaluated by professional psychiatrists. During the implementation of the proposed methodology in anxiety disorders, the PerMed application that provides medical experts with a tool for archiving and processing the patient’s personal data and four treatment supportive services were developed. The three of them focus on the discovery of possible associations between the patient’s contextual data and the last service aims at predicting the stress level a patient might suffer from, in a given context. The feedback received from expertized psychiatrists was very encouraging and we hope that the proposed approach will constitute a powerful treatment supportive tool for anxiety disorders.