Η πιο σημαντική εξέλιξη της τελευταίας δεκαετίας στον τομέα της εκπαιδευτικής τεχνολογίας αφορά την αλλαγή προσανατολισμών για τη θέση των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών (ΤΠΕ) στην εκπαιδευτική διαδικασία. Απομακρυνόμαστε πλέον από τη λογική του υπολογιστή ως μεμονωμένη θέση εργασίας, προς τη λογική της χρήσης υπολογιστικών συστημάτων. Η εξάπλωση του Διαδικτύου (Web. 2.0), η εμφάνιση των εποικοδομιστικών και κοινωνικοπολιτισμικών θεωριών μάθησης, καθώς και η γνώση γενικότερα, και η επιστημονική γνώση ειδικότερα, συνθέτουν σήμερα ένα σύγχρονο τεχνολογικό και παιδαγωγικό πλαίσιο μέσα στο οποίο διδασκαλία και μάθηση αποκτούν νέες διαστάσεις και δημιουργούν καινοτόμες εκπαιδευτικές πρακτικές. Όλο και περισσότεροι μαθητές χρειάζονται να αποκτήσουν πρόσβαση στην εκπαίδευση οποτεδήποτε και οπουδήποτε. Τα διαδικτυακά Συστήματα Διαχείρισης της Μάθησης παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση ενώ χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε συνθήκες παραδοσιακής διδασκαλίας. Τα Συστήματα Διαχείρισης της Μάθησης διαφοροποιούνται από τα «κλασσικά» περιβάλλοντα διδασκαλίας, ως προς το βαθμό χρήσης της τεχνολογίας και τη μετατόπιση του ελέγχου και της ευθύνης της μαθησιακής πορείας στους μαθητές. Η μετατόπιση του ελέγχου προς τους μαθητές επιδρά θετικά στη μαθησιακή αποτελεσματικότητα (Chou και Liu, 2005). Σκοπός των Συστημάτων Διαχείρισης της Μάθησης είναι η κάλυψη της απόστασης ανάμεσα στο εκπαιδευτικό περιεχόμενο και τον εκπαιδευόμενο και η ρύθμιση των κοινωνικών αλληλεπιδράσεων ώστε να καταστούν οι χρήστες τους ενεργοί συμμετέχοντες και όχι απλοί δέκτες πληροφοριών. Τα Συστήματα Διαχείρισης της Μάθησης αναπτύσσονται ραγδαία και εφαρμόζονται σε ποικίλες μαθησιακές καταστάσεις σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης και ιδιαίτερα στην τριτοβάθμια (Concannon et al., 2005). Η χρήση τους ανέδειξε νέες εκπαιδευτικές πρακτικές όπως το μεικτό ή συνδυαστικό μοντέλο μάθησης (blended learning) (Garrison και Kanuca, 2004), που χρησιμοποιεί συνδυασμό παραδοσιακών παραδόσεων, διαδικτυακών εφαρμογών και μαθησιακού περιεχομένου, ώστε να αξιοποιούνται ταυτόχρονα τα πλεονεκτήματα πραγματικής και εικονικής τάξης. Στην συγκεκριμένη εργασία παρουσιάζεται αρχικά το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο απαντώντας σε ερευνητικά ερωτήματα όπως τι είναι το Ελεύθερο Λογισμικό, πως οι Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών σχετίζονται με την Εκπαίδευση, ποια είναι τα σημερινά δεδομένα στο χώρο της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης, ποιες είναι συνοπτικά οι θεωρίες μάθησης που σχετίζονται με την εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση, ποιες είναι οι πιο γνωστές εφαρμογές Ανοιχτού Κώδικα που χρησιμοποιούνται για τη Διαχείριση της Μάθησης από απόσταση καθώς και το αν υποστηρίζουν οι πιο διαδεδομένες πλατφόρμες κατάλληλο εκπαιδευτικό υλικό που να συμβάλλει στην ποιοτική εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση. Μιας και υπάρχουν ήδη πολλές συγκριτικές μελέτες που εξετάζουν τα υπάρχοντα Συστήματα Διαχείριση της Μάθησης από πλευράς τεχνικών χαρακτηριστικών, δυνατοτήτων ή κόστους, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη σχέση τεσσάρων συγκεκριμένων συστημάτων με τις θεωρίες μάθησης χωρίς ωστόσο να παραβλέπεται και η τεχνική όψη της σύγκρισης. Τα αποτελέσματα της εργασίας συνεισφέρουν στο πεδίο της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης και συγκεκριμένα στην ένταξη των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών στην εκπαιδευτική διαδικασία με την αξιοποίηση των κατάλληλων Συστημάτων Διαχείρισης της Μάθησης. Στη συνέχεια σχεδιάζεται και περιγράφεται ένα Εικονικό Σύστημα Μάθησης που απευθύνεται σε μαθητές των πρώτων τάξεων του Δημοτικού σχολείου, ενώ έχει προηγηθεί μια έρευνα σε Δημοτικά Σχολεία για να συγκεντρωθούν οι απαραίτητες πληροφορίες από όλα τα εμπλεκόμενα μέρη. Η αρχιτεκτονική του συστήματος και τα use cases παρουσιάζονται στο τέλος της εργασίας. / -

Με αυτή την εργασία προτείνουμε και υποστηρίζουμε ένα νέο πρότυπο για τα συστήματα αρχείων νέας γενιάς. Σε αυτό το πρότυπο, η παραδοσιακή άποψη ενός αρχείου αντικαθίσταται από την έννοια της πληροφοριακής μονάδας (information unit) και η παραδοσιακή αντίληψη των ιεραρχικών συστημάτων αρχείων αντικαθίσταται από ένα συνεχώς εξελισσόμενο χώρο δυναμικά αλληλένδετων πληροφοριακών μονάδων. Ένα Οργανικό Σύστημα Αρχείων (OFS) ορίζεται ως ένα σύστημα το οποίο αναπτύσσεται φυσικά και δεν υπόκειται σε τεχνητούς κανόνες και προκαθορισμένους, στατικούς τρόπους προβολής προς τους χρήστες του. Στο επίκεντρο του OFS βρίσκονται νέες αφαιρέσεις που υποστηρίζουν ένα συνεχώς εξελισσόμενο σύνολο πληροφοριακών μονάδων, χαρακτηρισμών των χρηστών για αυτές, και σχέσεων που δημιουργούνται μεταξύ τους από την πρόσβαση των χρηστών σε αυτές. Οι αφαιρέσεις αυτές επιτρέπουν το ίδιο σύστημα και το περιεχόμενό του να είναι ορατό με διαφορετικό τρόπο από διαφορετικούς τύπους χρηστών, σύμφωνα με τις τρέχουσες πληροφοριακές τους ανάγκες. Το OFS είναι ανθρωποκεντρικό, καθώς απαιτείται ανθρώπινη συνεισφορά για το χαρακτηρισμό των πληροφοριακών μονάδων και για την ανακάλυψη και το σχολιασμό των μεταξύ τους σχέσεων. Δεδομένου αυτού, στην καρδιά του OFS βρίσκονται αλγόριθμοι για την αναζήτηση βάσει περιεχομένου στα αποθηκευμένα αρχεία. Στην εργασία αυτή εκθέτουμε τα αποτελέσματα της μέχρι τώρα έρευνάς μας, συμπεριλαμβανομένης μιας υλοποίησης σε επίπεδο πυρήνα του λειτουργικού συστήματος, των βασικών χαρακτηριστικών του OFS, καθώς και τις σχετικές μετρήσεις απόδοσης προς απόδειξη της βιωσιμότητας της προσέγγισής μας. Συζητάμε στη συνέχεια, τις προκλήσεις που παραμένουν και τον αντίκτυπο που μπορεί να έχει το OFS στις σχετικές προσπάθειες έρευνας και ανάπτυξης, επισημαίνοντας τη σχετική έρευνα από άλλους τομείς, όπως η Ανάκτηση Πληροφορίας, το Κοινωνικό Λογισμικό, οι Διεπαφές Χρηστών, και η Διαχείριση Δεδομένων. / We propose and advocate a new paradigm for the next-generation file systems. In it, the traditional view of a file is replaced by the notion of an information unit and the traditional notion of hierarchical filesystems is replaced by an ever-evolving space of dynamically inter-related information units. An Organic File System (OFS) is defined as a system, which develops naturally and which does not conform to artificial rules and predefined, static ways of being viewed by its users. At the core of OFS lie novel abstractions which support a continuously evolving set of information units, users' characterizations of them, and relationships established between them by users accessing them. The abstractional also facilitate the same system and its contents to be viewed differently by different types of users, based on the current information needs. OFS is human-centered, as human input is used to characterize information units and to discover and annotate relationships between units. Given this, at the heart of OFS lie algorithms for content-based search of stored files. We report our R&D efforts so far, including a kernel-level architecture and implementation of the basic features of OFS and relevant performance measures establishing the viability of our approach. We then discuss the large number of challenges that remain and the impact OFS can have in relevant R\&D efforts, highlighting relevant research from other fields, such as Information Retrieval, Social Software, User Interfaces, and Data Management.

Οι μηχανές αναζήτησης είναι ένα ανεκτίμητο εργαλείο για την ανάκτηση πληροφοριών από το διαδίκτυο. Απαντώντας στα ερωτήματα του χρήστη, επιστρέφουν μια λίστα με αποτελέσματα, ταξινομημένα κατά σειρά, με βάση τη συνάφεια του περιεχομένου τους προς το ερώτημα. Ωστόσο, αν και οι μηχανές αναζήτησης είναι σίγουρα αρκετά καλές στην αναζήτηση συγκεκριμένων ερωτημάτων, όπως είναι η εύρεση μιας συγκεκριμένης ιστοσελίδας, αντίθετα μπορούν να είναι λιγότερο αποτελεσματικές όσον αφορά την αναζήτηση ασαφών, προς αυτές, ερωτημάτων, όπως για παράδειγμα όταν συναντούμε το φαινόμενο της αμφισημίας, όπου μια λέξη μπορεί να πάρει περισσότερες από μία έννοιες μέσα στα συμφραζόμενα διαφορετικής πρότασης. Άλλο ένα παράδειγμα ερωτήματος είναι όταν υπάρχουν περισσότερες από δύο υποκατηγορίες και νοήματα σ’ ένα ερώτημα, πράγμα που σημαίνει ότι ο χρήστης θα πρέπει να διατρέξει έναν μεγάλο αριθμό αποτελεσμάτων για να βρει αυτά που τον ενδιαφέρουν. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός έμπειρου συστήματος, που θα μετά-επεξεργάζεται τις απαντήσεις μας κλασικής μηχανής αναζήτησης και θα ομαδοποιεί τα αποτελέσματα σε μια ιεραρχία από κατηγορίες με βάση το περιεχόμενο τους. Οι σημαντικότερες σημερινές λύσεις πάνω στο πρόβλημα της αντιστοίχησης των αποτελεσμάτων σε συστάδες είναι τα συστήματα Vivisimo, Carrot, CREDO και SnakeT. Η συνεισφορά που προτείνεται στη παρούσα εργασία, είναι η χρήση μίας σειράς τεχνικών που βελτιώνουν την ποιότητα των ομάδων απάντησης. Μία πρωτότυπη τεχνική που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι η αναδιατύπωση των ερωτημάτων (query reformulation) μέσω διαφόρων στρατηγικών. Ο λόγος που παρουσιάζονται τέτοιες στρατηγικές, είναι επειδή συχνά οι χρήστες τροποποιούν ένα προηγούμενο ερώτημα αναζήτησης ώστε να ανακτήσουν καλύτερα αποτελέσματα ή κι επειδή πολλές φορές δεν μπορούν να διατυπώσουν σωστά ένα ερώτημα λόγω της μη γνώσης επιθυμητών αποτελεσμάτων. Επιπλέον, επωφεληθήκαμε από τη Wikipedia αντλώντας δεδομένα από τους τίτλους των σελίδων αλλά κι από τις κατηγορίες στις οποίες ανήκουν αυτές οι σελίδες. Αυτό γίνεται μέσω της σύνδεσης των συχνών όρων που ανήκουν στα κείμενα των αποτελεσμάτων αναζήτησης με τη σημασιολογική εγκυκλοπαίδεια Wikipedia, με σκοπό την εξαγωγή των διαφορετικών εννοιών και νοημάτων του κάθε όρου. Ειδικότερα, αναζητείται στη Wikipedia η ύπαρξη σελίδας (ή σελίδων για το φαινόμενο της αμφισημίας) που αντιστοιχίζονται στους όρους αυτούς με αποτέλεσμα τη χρησιμοποίηση του τίτλου και της κατηγορίας ως επιπρόσθετη πληροφορία. Τέλος η Wikipedia χρησιμοποιείται και στην ανάθεση ετικετών στις τελικές συστάδες ως επιπρόσθετη πληροφορία κάθε ξεχωριστού κειμένου που βρίσκεται στη συστάδα. / -

Ο 20ος αιώνας θεωρείται ως ο αιώνας της ακμής αλλά και του τέλους της βιομηχανικής κοινωνίας, ενώ ο 21ος ως η απαρχή μιας καινούργιας εποχής η οποία κυριαρχείται από μια νέα μορφή οικονομικής και κοινωνικής οργάνωσης και λειτουργίας. Η νέα αυτή μορφή της κοινωνίας χαρακτηρίζεται ως Κοινωνία της Γνώσης. Το νόημα, όμως, που λαμβάνει το εκφώνημα Κοινωνία της Γνώσης δεν αφορά σε μία μορφωτική διαδικασία που απευθύνεται σε όλα τα μέλη της κοινωνίας και συνιστά συλλογική ευθύνη της κρατικά οργανωμένης κοινωνίας. Η ανάδυση αυτού του νέου τύπου κοινωνίας σχετίζεται άμεσα με το πέρασμα από τις βιομηχανικές κοινωνίες στις μεταβιομηχανικές και τις αλλαγές που εκτυλίσσονται όσον αφορά τις βασικές αξίες τους, την κοινωνική και πολιτική δομή τους καθώς και τους βασικούς θεσμούς τους. Η παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει ως στόχο να διερευνήσει το ρόλο της γνώσης στις μεταβιομηχανικές κοινωνίες μέσα από τις απόψεις τόσο των υπέρμαχων της Κοινωνίας της Γνώσης όσο και των υπερασπιστών του προτάγματος του Διαφωτισμού ώστε να καταδειχθεί στο τέλος η ανάγκη για μια γενική παιδεία έναντι της απόλυτης εξειδίκευσης. / The 20th century is considered as the century of prosperity and the end of industrial society, and the 21st as the beginning of a new era dominated by a new form of economic and social organization and operation. This new form of society is characterized as a knowledge society. The point, however, received the Society of Knowledge broadcasters does not relate to a cultural process that appeals to all members of society and a collective responsibility of government organized society. The emergence of this new type of society is directly related to the transition from post-industrial societies and the changes taking place in basic values, social and political structure and the key institutions. The present thesis aims to investigate the role of knowledge in postindustrial societies through the views of proponents of the knowledge society and the defenders of the Enlightenment project to show in the end the need for a general education versus absolute specialization .

Σε έναν κόσμο που κατακλύζεται από δεδομένα, καθίσταται αναγκαία η αποδοτική οργάνωσή τους και η μετέπειτα επεξεργασία τους, με σκοπό την εύρεση και την ανάκτηση πληροφορίας για λήψη αποφάσεων. Στα πλαίσια της προσπάθειας αυτής έχουν δημοσιευθεί διάφορες μελέτες που στοχεύουν στην ανεύρεση σχέσεων μεταξύ των δεδομένων, οι οποίες μπορούν να αναδείξουν άγνωστες μέχρι πρότινος εξαρτήσεις και να επιτρέψουν την πρόγνωση και την πρόβλεψη μελλοντικών αποτελεσμάτων και αποφάσεων. Στην εργασία αυτή μελετάμε τους πιο διαδεδομένους αλγορίθμους εύρεσης κανόνων συσχετίσεων και ακολούθως προτείνουμε ένα σχήμα που χρησιμοποιεί ως βασική δομή για την ανάκτηση πληροφορίας από βάσεις δεδομένων συναλλαγών τα αντεστραμμένα αρχεία. Στόχος μας είναι η εύκολη παραγωγή κανόνων συσχέτισης αντικειμένων, βασιζόμενη στην αποδοτική αποθήκευση και ανάκτηση των Συχνών Συνόλων Αντικειμένων (Frequent Itemsets). Αρχικά επικεντρωνόμαστε στον τρόπο εύρεσης και αποθήκευσης ενός ελάχιστου συνόλου συναλλαγών, εκμεταλλευόμενοι την πληροφορία που εμπεριέχουν τα Κλειστά Συχνά Σύνολα Αντικειμένων (Closed Frequent Itemsets) και τα Μέγιστα Συχνά Σύνολα Αντικειμένων (Maximum Frequent Itemsets). Στη συνέχεια, αξιοποιώντας την αποθηκευμένη πληροφορία στα MFI και με ελάχιστο υπολογιστικό κόστος, προτείνουμε τον αλγόριθμο MFI-drive που απαντάει σε ερωτήματα εύρεσης υπερσυνόλου και υποσυνόλου αντικειμένων, καθώς και συνόλων αντικειμένων με προκαθορισμένο βαθμό ομοιότητας σε σχέση με ένα δεδομένο σύνολο. / --

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της αποτελεσματικής σχεδίασης ιστοτόπων που υποστηρίζουν την εύχρηστη διαδραστική αναζήτηση. Με τον όρο διαδραστική αναζήτηση περιγράφεται η διερευνητική αλληλεπίδραση ενός χρήστη με έναν ιστότοπο, με στόχο την εύρεση πληροφορίας στο πλαίσιο μίας εργασίας του, χωρίς τη χρήση διαδικτυακών μηχανών αναζήτησης. Η διατριβή εντάσσεται στην περιοχή της ευχρηστίας του Διαδικτύου και γενικότερα της μελέτης αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή και ειδικότερα αλληλεπίδρασης χρηστών με πληροφορία. Ένας ιστότοπος είναι συχνά, όχι μόνο μια εφαρμογή με την οποία αλληλεπιδρά ο χρήστης αλλά και ένας πληροφοριακός χώρος, του οποίου η κατάλληλη δόμηση και διασύνδεση του περιεχομένου επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την ευχρηστία του. Συνεπώς, η ανάπτυξη μεθοδολογιών για τον επιτυχή σχεδιασμό της πληροφοριακής αρχιτεκτονικής (information architecture) ενός ιστοτόπου παραμένει μία σημαντική σχεδιαστική πρόκληση. Η διατριβή προτείνει μία νέα μεθοδολογία σχεδιασμού και αξιολόγησης της πληροφοριακής αρχιτεκτονικής ιστοτόπων, τη MEDIAMIS (Methodology for the Efficient Design of Information Architectures based on Models of Interactive Search). Η συνεισφορά της έγκειται στο γεγονός ότι βελτιστοποιεί και συστηματοποιεί τη διαδικασία σχεδιασμού ή αξιολόγησης. Η MEDIAMIS είναι εμπνευσμένη από εδραιωμένες χρηστοκεντρικές τεχνικές και πρόσφατα μοντέλα της συμπεριφοράς των ανθρώπων κατά τη διαδραστική αναζήτηση. Η μεθοδολογία απευθύνεται σε μηχανικούς του Διαδικτύου και αποσκοπεί στη δημιουργία ιστοτόπων που υποστηρίζουν την εύχρηστη διαδραστική αναζήτηση από τους χρήστες τους. Προκειμένου να υποστηριχθεί η MEDIAMIS αναπτύχθηκαν δύο πρωτότυπα εργαλεία, το AutoCardSorter (Automated Card Sorting Tool) και το ISEtool (InfoScent Evaluator Tool). Το πρώτο υποστηρίζει τη διαδικασία δόμησης του περιεχομένου ενός ιστοτόπου, ενώ το δεύτερο τη δημιουργία σημασιολογικά κατάλληλων λεκτικών περιγραφών για τους υπερσυνδέσμους ενός ιστοτόπου. Τέλος, στο πλαίσιο της διατριβής, εξετάζεται η εγκυρότητα και αποδοτικότητα της MEDIAMIS και των υποστηρικτικών εργαλείων, μέσα από έξι πειραματικές μελέτες. Στις μελέτες αυτές συγκρίθηκαν εκτενώς τα αποτελέσματα της προτεινόμενης προσέγγισης με αυτά καθιερωμένων χρηστοκεντρικών τεχνικών και μετρικών της παρατηρούμενης συμπεριφοράς των χρηστών. Τα συμπεράσματα των μελετών έδειξαν ότι η MEDIAMIS παράγει αποτελέσματα εφάμιλλης ποιότητας με εδραιωμένες χρηστοκεντρικές τεχνικές, αλλά με σημαντικά αποδοτικότερο τρόπο. / This thesis addresses the problem of effective design of websites that enhance findability of information during interactive search. The term interactive search is used to describe the exploratory, goal−directed browsing activity of a user, while seeking information in a website. Seeking information using a search engine is not an object of study in this thesis. The thesis falls into the field of human computer interaction, and the subfields of Web usability and human information interaction. A website should be treated both as a user interface as well as a hypertext information space, whose structural design has a significant influence on intuitive access to content, task completion and overall user experience. In today’s information explosion, one of the biggest challenges in web design is the effective design of its information architecture. The latter constitutes the research objective of this thesis. The thesis proposes a new methodology to design and evaluate the information architecture of websites, the MEDIAMIS (Methodology for the Efficient Design of Information Architectures based on Models of Interactive Search). The contribution of the proposed approach is that is optimizes and systemizes the information architecture design or evaluation process. MEDIAMIS is inspired by established user-centered techniques and recent cognitive models of user’s interactive search behavior. MEDIAMIS is addressed to Web practitioners and deals with the design or evaluation of a website’s information structure and labeling system. In the context of the proposed methodology, two innovative tools have been developed. The first tool, AutoCardSorter (Automated Card Sorting Tool), supports the structural design of a website. The second tool, ISEtool (InfoScent Evaluator Tool), facilitates the production of semantically appropriate hyperlink labels for the typical goals of a website. The applicability of the proposed methodology and the effectiveness and efficiency of the associated tools were examined through six experimental studies. These studies compared both quantitavely and qualitatively the results of the proposed methodology against the ones derived from established user-centered design approaches, such as card sorting, and against observed and subjective user data. It was found that the proposed methodology lead to a substantial efficiency gain, without expense in the quality of results.

Τα τελευταία χρόνια η ανάπτυξη της τεχνολογίας καθιέρωσε όρους όπως εξ αποστάσεως εκπαίδευση και ηλεκτρονική μάθηση συμπληρώνοντας την συμβατική εκπαίδευση με μια μορφή επικοινωνίας. Έτσι η νέα αυτή μορφή εκπαίδευσης προσαρμόζεται σε προγράμματα της πρωτοβάθμιας, δευτεροβάθμιας και τριτοβάθμιας εκπαίδευσης. Η εισαγωγή των Τ.Π.Ε στην εκπαίδευση και κατ επέκταση στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση λειτούργησε ως εργαλείο μάθησης, ως εποπτικό μέσο διδασκαλίας, ως γνωστικό και διερευνητικό εργαλείο αλλά και ως εργαλείο επικοινωνίας και αναζήτησης πληροφοριών. Στην παρούσα διπλωματική εργασία θα δημιουργηθεί, θα χρησιμοποιηθεί και θα παρουσιαστεί μια πλατφόρμα ηλεκτρονικής μάθησης για τις ανάγκες του μαθήματος πληροφορικός γραμματισμός -Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών <Τ.Π.Ε> στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Στα πλαίσια της διπλωματικής θα γίνει συγκριτική μελέτη των διαθέσιμων πλατφορμών ηλεκτρονικής μάθησης όπου μια από τις οποίες θα επιλεγεί για την υλοποίηση του μαθήματος. Στη συνέχεια θα υλοποιηθεί μία σειρά θεωρητικών μαθημάτων, test αξιολόγησης, σετ ασκήσεων καθώς και θα δημιουργηθεί ένα εικονογραφημένο λεξικό με όρους πληροφορικής για την καλύτερη διεξαγωγή του μαθήματος μέσω της πλατφόρμας αλλά και ένα πλαίσιο με συμβολές χρήσης διαδικτύου ώστε οι μαθητές να είναι πάντα ενήμεροι για το τι πρέπει να αποφεύγουν στο διαδίκτυο. Το τελικό προϊόν θα αποτελεί ένα εργαλείο στα χέρια του εκπαιδευτικού μιας και θα τον βοηθάει στη διαδικασία της εκπαίδευσης του μαθήματος Τ.Π.Ε. και στην προσαρμογή του ανάλογα με τις ανάγκες του. Αλλά και για τους μαθητές θα αποτελεί μία νέα εμπειρία μιας και θα δίνει νέα διάσταση στον παραδοσιακό τρόπο μάθησης. Οι μαθητές θα μπορούν μέσα από τεστ να μαθαίνουν να απασχολούνται δημιουργικά και να αξιολογούν την πρόοδό τους. Έτσι το μάθημα θα πάρει έναν διαδραστικό χαρακτήρα και θα γίνει πιο ελκυστικό για αυτούς. Η συνεχής ανάπτυξη των τεχνολογιών επιδρά και στον τομέα της εκπαίδευσης με την εισαγωγή νέων μεθόδων όπως η κινητή μάθηση μέσω της οποίας οι μαθητές θα έχουν πρόσβαση σε πολλές πηγές μάθησης, όπου κι αν βρίσκονται, οποιαδήποτε στιγμή. Έτσι η εκπαιδευτικής μας πλατφόρμα θα μεταφερθεί και για συσκευές mobile ώστε οι μαθητές να έχουν πρόσβαση στο εκπαιδευτικό υλικό ανά πάσα στιγμή. Τέλος, η πλατφόρμα θα δοκιμαστεί από εκπαιδευτικούς και από μαθητές για να παρατεθούν αποτελέσματα και στατιστικές για την αξιολόγηση και βελτιστοποίηση του τελικού προϊόντος. Καθώς και θα παρουσιαστεί μια πολύ πρόσφατη τεχνολογία τα MOOCs, που στηρίζονται στη φιλοσοφία της ανοικτής μάθησης με βασική αρχή λειτουργίας τους τη συνεχή αναζήτησης πηγών από το περιβάλλον και την προσαρμογή τους στις πηγές ανατροφοδότησης από αυτό. / Recently, the development of technology has introduced terms such as distance education and computer literacy, thus complementing traditional learning with a form of communication. Hence, this new type of training is adapted to the curricula of primary and secondary schools as well as universities. The implementation of Technology of Information and Communication (Τ.I.C) in education and primary learning , in particular, worked as a learning tool, as a visual means of instruction, as a cognitive and exploratory tool, as well as a means to both communicate and to look for information. In this thesis a platform of electronic learning will be created, used and presented for the needs of the subject of T.I.C in primary education. Throughout the thesis a comparison will be made between the existing platforms of electronic learning whereas one will be selected in order to conduct the lesson. Furthermore, a series of theoretical lessons will take place, evaluation tests, a set of tasks and a picture dictionary will be created with computer terms in order for the lesson to be conducted in the best possible way by using the platform. Moreover, a context will also exist with advice on the use of the Internet in order for the students to always be informed as to what to avoid on the Internet. The final product will consist a tool in the hands of the instructor since it will assist him/her in the process of teaching the T.I.C subject and in the adaptation of it according to the needs. This will also be a new experience for the students since it will provide a new dimension to the traditional way of learning. The students through tests will be able to be creatively occupied and to evaluate their progress. Thus, the lesson will become interactive and more appealing to them. The ongoing progress of technology affects the field of education with the introduction of new methods such as mobile learning through which students will have access to many sources of learning wherever and whenever they wish. This way our educational platform can be applied to mobile devices so that the students can have access to the educational material at any moment. Finally, the platform will be tested by both educators as well as students so as to reach results and statistics concerning the evaluation and improvement of the final product. A really recent technology, that of MOOCs, will also be presented which is based on the concept of open learning. The basic principle of its function is the ongoing search of resources from the environment and their adaptation to the sources of feedback from it.

Τα ασύρματα δίκτυα μικροαισθητήρων είναι μια πρόσφατη κατηγορία αδόμητων υπολογιστικών δικτύων, τα οποία αποτελούνται από κόμβους με μικρό μέγεθος και περιορισμένους υπολογιστικούς και ενεργειακούς πόρους. Τέτοιοι κόμβοι έχουν δυνατότητες μέτρησης φυσικών μεγεθών (όπως πχ. θερμοκρασία, υγρασία, κ.α.), ασύρματης επικοινωνίας μεταξύ τους, και σε κάποιες περιπτώσεις αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον τους (μέσω κατάλληλων ηλεκτρομηχανικών μερών). Καθώς τα δίκτυα αυτά έχουν αρχίσει να γίνονται πιο προσιτά (από άποψη κόστους και διαθεσιμότητας hardware), το πεδίο εφαρμογής και η φιλοσοφία χρήσης τους συνεχώς εξελίσσεται και διευρύνεται. Έτσι, έχουμε παραδείγματα εφαρμογών από παρακολούθηση της βιοποικιλότητας μιας περιοχής έως την παρακολούθηση στατικότητας κατασκευών, και δίκτυα με πλήθος κόμβων από δεκάδες έως και εκατοντάδες ή και χιλιάδες κόμβων. Κατά την εκπόνηση της διδακτορικής διατριβής ασχοληθήκαμε με τις εξής βασικές ερευνητικές κατευθύνσεις που αφορούν στα συγκεκριμένα δίκτυα: α) την εξομοίωσή τους, β) την ανάπτυξη πρωτοκόλλων διάδοσης πληροφορίας κατάλληλων για αυτά τα δίκτυα και τη μελέτη της απόδοσής τους μέσω εξομοίωσης, γ) τη μοντελοποίηση εχθρικών συνθηκών («εμποδίων») σε ένα τέτοιο δίκτυο και την εφαρμογή τους στο επίπεδο της εξομοίωσης, δ) την ανάπτυξη εφαρμογών για τη διαχείρισή τους. Στο σκέλος της εξομοίωσης, δόθηκε αρχικά έμφαση στην αποδοτική εξομοίωση τέτοιου τύπου δικτύων με μέγεθος αρκετών χιλιάδων κόμβων, και στα πλαίσια της έρευνας μας αναπτύχθηκε ένα περιβάλλον εξομοίωσης (simDust), με δυνατότητα προσθήκης νέων πρωτοκόλλων καθώς και οπτικοποίησης. Το περιβάλλον αυτό χρησιμοποιήθηκε ακολούθως για την επέκταση και πειραματική αξιολόγηση ορισμένων χαρακτηριστικών υπαρχόντων πρωτοκόλλων διάδοσης πληροφορίας σε ασύρματα δίκτυα μικροαισθητήρων. Παράλληλα, αναπτύξαμε ένα νέο πρωτόκολλο και κάναμε μια σύγκριση της απόδοσής του με άλλα αντίστοιχα πρωτόκολλα. Η πειραματική μας αξιολόγηση έδειξε ότι το νέο πρωτόκολλο, το οποίο βασίζεται σε δυναμικές αλλαγές της ακτίνας μετάδοσης των κόμβων του δικτύου, συμπεριφέρεται αποδοτικότερα από άλλα πρωτόκολλα της υπάρχουσας βιβλιογραφίας, και συγκεκριμένα σε δίκτυα με εμπόδια και ανομοιογενή ανάπτυξη των αισθητήρων. Στη συνέχεια, δόθηκε έμφαση στην προσθήκη «ρεαλιστικών» συνθηκών κατά τη διάρκεια της εξομοίωσης τέτοιων πρωτοκόλλων, οι οποίες να λειτουργούν ανταγωνιστικά ως προς τα πρωτόκολλα αυτά. Σκοπός μας ήταν να προταθεί ένα μοντέλο, το οποίο να μπορεί να περιγράψει συνθήκες που περιορίζουν την αποτελεσματικότητά τους. Συγκεκριμένα, προτείναμε και υλοποιήσαμε ένα ολοκληρωμένο μοντέλο ``εμποδίων'', το οποίο εισάγει μικρή πρόσθετη υπολογιστική πολυπλοκότητα σε έναν εξομοιωτή, ενώ παράλληλα για να εξετάσουμε την επίδρασή του εστιάσαμε σε πρωτόκολλα τα οποία χρησιμοποιούν γεωγραφική γνώση (απόλυτη ή σχετική) για να δρομολογήσουν την πληροφορία μέσα σε ένα δίκτυο ασύρματων μικροαισθητήρων. Τέτοια πρωτόκολλα είναι σχετικά ευαίσθητα σε δυναμικές αλλαγές της τοπολογίας και των συνθηκών του δικτύου. Μέσω πειραματικής αξιολόγησης δείξαμε την σημαντική επίδραση που μπορούν να έχουν συγκεκριμένες αντίξοες συνθήκες μέσα στο δίκτυο στην απόδοση αυτών των πρωτοκόλλων. Στο σκέλος των εφαρμογών, προτείναμε αρχικά μια αρχιτεκτονική (WebDust/ShareSense) για ένα σύστημα διαχείρισης τέτοιων δικτύων, το οποίο να παρέχει βασικές δυνατότητες δημιουργίας εφαρμογών για τέτοια δίκτυα σε συνδυασμό με επεκτασιμότητα. Χαρακτηριστικά που ξεχωρίζουν είναι η δυνατότητα διαχείρισης πολλαπλών ετερογενών ασύρματων δικτύων μικροαισθητήρων, η ανοικτότητα, η χρήση peer-to-peer αρχιτεκτονικής για τη διασύνδεση πολλών διαφορετικών δικτύων. Υλοποιήθηκε μέρος του προτεινόμενου συστήματος, ενώ στη συνέχεια το σύστημα αναθεωρήθηκε σε ότι αφορά την αρχιτεκτονική του και εμπλουτίστηκε με πρόσθετες δυνατότητες παρουσίασης. / Wireless sensor networks are a recently introduced category of ad hoc computer networks, which are comprised by nodes of small size and limited computing and energy resources. Such nodes are able of measuring physical properties such as temperature, humidity, etc., wireless communication between each other and in some cases interaction with their surrounding environments (through the use of electromechanical parts). As these networks have begun to be widely available (in terms of cost and commercial hardware availability), their field of application and philosophy of use is constantly evolving. We have numerous examples of their applications, ranging from monitoring the biodiversity of a specific outdoor area to structural health monitoring of bridges, and also networks ranging from few tens of nodes to even thousands of nodes. In this PhD thesis we investigated the following basic research lines related to wireless sensor networks: a) their simulation, b) the development of data propagation protocols suited to such networks and their evaluation through simulation, c) the modelling of ``hostile'' circumstances (obstacles) during their operation and evaluation of their impact through simulation, d) the development of a sensor network management application. Regarding simulation, we initially placed an emphasis to issues such as the effective simulation of networks of several thousands of nodes, and in that respect we developed a network simulator (simDust), which is extendable through the addition of new data propagation protocols and visualization capabilities. This simulator was used to evaluate the performance of a number of characteristic data propagation protocols for wireless sensor networks. Furthermore, we developed a new protocol (VRTP) and evaluated its performance against other similar protocols. Our studies show that the new protocol, that uses dynamic changes of the transmission range of the network nodes, performs better in certain cases than other related protocols, especially in networks containing obstacles and in the case of non-homogeneous placement of nodes. Moreover, we emphasized on the addition of ``realistic'' conditions to the simulation of such protocols, that have an adversarial effect on their operation. Our goal was to introduce a model for obstacles that adds little computational overhead to a simulator, and also study the effect of the inclusion of such a model on data propagation protocols that use geographic information (absolute or relative). Such protocols are relatively sensitive to dynamic topology changes and network conditions. Through our experiments, we show that the inclusion of obstacles during simulation can have a significant effect on these protocols. Finally, regarding applications, we initially proposed an architecture (WebDust/ShareSense), for the management of such networks, that would provide basic capabilities of managing such networks and developing applications above it. Features that set it apart are the capability of managing multiple heterogeneous sensor networks, openess, the use of a peer-to-peer architecture for the interconnection of multiple sensor network. A large part of the proposed architecture was implemented, while the overall architecture was extended to also include additional visualization capabilities.

Οι Δομές Δεδομένων είναι ένας από τους σημαντικότερους και ιστορικότερους κλάδους της Επιστήμης των Υπολογιστών, με συνεχή εξέλιξη από τη δεκαετία του εβδομήντα μέχρι σήμερα, παρέχοντας λύσεις σε θεμελιώδη προβλήματα σε ταξινόμηση, οργάνωση, διαχείριση και αναζήτηση πληροφορίας. Παράλληλα, η ανάπτυξη σύγχρονων κλάδων της Επιστήμης των Υπολογιστών όπως τα Σύγχρονα, Δικτυοκεντρικά Πληροφοριακά Συστήματα και η Βιοπληροφορική, έφερε μαζί της την έκρηξη των δεδομένων. Η ανάγκη αποδοτικής διαχείρισης της παρεχόμενης πληροφορίας καθίσταται έτσι πιο επιτακτική από ποτέ. Στα πλαίσια αυτής της διατριβής αναγνωρίζοντας την ανάγκη για αποδοτική διαχείριση πληροφορίας σε όλα τα επίπεδα, παρουσιάζουμε τη μελέτη και την πρόταση λύσεων σε σύγχρονα προβλήματα στους χώρους: της Διαχείρισης Συμβολοσειρών, της Αναδιοργάνωσης Δικτυακών Τόπων, της Ανακάλυψης Web Services με υποστήριξη χαρακτηριστικών Ποιότητας Υπηρεσίας και της Προσωποποιημένης Ανάκτησης Πληροφορίας στο Διαδίκτυο. Σε αυτή την κατεύθυνση, στον τομέα της Διαχείρισης Συμβολοσειρών, παραθέτουμε αλγορίθμους σε θεμελιώδη προβλήματα στο χώρο της διαχείρισης Σταθμισμένων Ακολουθιών (weighted sequences), όπως ταίριασμα προτύπου, εύρεση επαναληπτικών δομών, και συνεχίζουμε δίνοντας απλοποιητικές αλλά βέλτιστες λύσεις σε προβλήματα περιοδικοτήτων σε συνήθεις συμβολοσειρές, όπως τα προβλήματα εύρεσης όλων των καλυμμάτων μιας συμβολοσειράς, εύρεσης της περιόδου μιας συμβολοσειράς και εύρεσης όλων των φύτρων μιας συμβολοσειράς. Στην Αναδιοργάνωση Δικτυακών Τόπων, παραθέτουμε δυο διαφορετικές μετρικές για την αποτίμηση της αντικειμενικής αξίας των ιστοσελίδων του κάθε ιστοτόπου. Αυτές οι μετρικές παραλλάζουν τις προσβάσεις που δέχεται κάποια ιστοσελίδα με τρόπο που καταδεικνύει την αντικειμενική αξία της ιστοσελίδας. Από πειραματική αποτίμηση των μετρικών, προκύπτει ότι παρέχουν ακριβή πληροφόρηση για τα σημεία του δικτυακού τόπου που χρήζουν αναδιοργάνωσης. Στη συνέχεια δίνουμε μια μέθοδο για τον εντοπισμό σημαντικών τμημάτων μεγαλύτερου μεγέθους στο δικτυακό τόπο και παρουσιάζουμε μια σειρά μεθόδων τόσο σε τεχνικό όσο και θεωρητικό επίπεδο για την αναδιοργάνωση ενός δικτυακού τόπου. Στον τομέα της Ανακάλυψης Web Services, εξετάζουμε την Ανακάλυψη που πληροί περιορισμούς ως προς την παρεχόμενη Ποιότητα Υπηρεσίας. Αρχικά, παρουσιάζονται δυο απλές μέθοδοι για την καταχώριση χαρακτηριστικών ποιότητας υπηρεσίας επεκτείνοντας υπάρχοντα πρότυπα υλοποίησης Web Service. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε έναν αλγόριθμο για την ανακάλυψη του σεναρίου εκτέλεσης μιας ακολουθίας (workflow) από συνεχόμενες Web Services, που ελαχιστοποιεί το συνολικό χρόνο εκτέλεσης. Μια σειρά από ευριστικές μεθόδους παρουσιάζονται επίσης, για την υλοποίηση σε πρακτικό επίπεδο του προτεινόμενου αλγορίθμου, οι οποίες αποτιμούνται πειραματικά. Τέλος, στον τομέα της Προσωποποιημένης Ανάκτησης Πληροφορίας στο Διαδίκτυο εξετάζουμε διαφορετικές τεχνικές προσωποποίησης των αποτελεσμάτων των μηχανών αναζήτησης. Η πρώτη τεχνική εφαρμόζει μετα-κατηγοριοποίηση των αποτελεσμάτων και παρουσίασή τους ανάλογα με τη σειρά ενδιαφέροντος του χρήστη ως προς τις κατηγορίες των αποτελεσμάτων. Η δεύτερη τεχνική, βασίζει την προσωποποίηση στην έμμεση απεικόνιση των ενδιαφερόντων χρήστη στις κατηγορίες του Open Directory Project, επεκτείνει μια τεχνική που έχει πρόσφατα προταθεί, τους ιδεατούς κόμβους συσχέτισης κατηγοριών, και χτίζει πολλαπλά επίπεδα ιδεατών κόμβων για την επίτευξη πιο εκλεπτυσμένης προσωποποίησης. Κλείνοντας, παρουσιάζουμε την επέκταση της λογικής της μεθόδου προσωποποίησης για την κατασκευή εστιασμένων συλλεκτών. / Data Structures is one of the most important and most historical sectors of Computer Science, being under continuous development since the seventies. Data Structuring has offered solutions to fundamental problems in sorting, organising, and retrieving information. Meanwhile, the development of the modern fields of Computer Science such as Modern, Net-centric Information Systems and Bioinformatics has signalled a data blow-up. Therefore, the need for efficient information management has become a necessity. In this Thesis, having recognized the need for efficient information management at every level, we present a study and solutions to contemporary problems in the areas of: String Processing, Website Reorganization, Web Service retrieval with support for Quality of Service characteristics, and Personalized Information Retrieval on the Web. In the area of String Processing, we present algorithms for solving fundamental problems in Weighted Sequence Processing, such as Pattern Matching, Repetitive Structures Detection and we continue by giving simplifying yet optimal solutions to periodicity problems in ordinary sequences, namely detecting all covers in a sequence, detecting the period of a sequence and detecting all the seeds of a sequence. In the area of Website Reorganization, we present two different metrics for evaluation of the objective importance of each website's pages. These metrics modify the accesses each page receives in order to present the actual page importance. We have seen from the experimental evaluation of those metrics that they provide accurate information about the areas inside the website in need of reorganization. Furthermore, we present a method to detect larger important parts inside the website and we present methods for website reorganisation both from a technical and from a theoretical viewpoint. In the area of Web Service Retrieval we are coping with retrieval under constraints for the provided Quality of Service (QoS). Firstly, we present two simple methods to register QoS information by extending existing Web Service protocols. Secondly, we present an algorithm to discover the execution scenario for a sequence of contiguous Web Services that minimizes the total execution time. A series of heuristics to implement the above algorithm is also presented. We also present an extensive experimental evaluation of those heuristics. Ultimately, we present different personalization techniques for personalized Web Information Retrieval. The first technique, applies post-categorization of search engine results and presents them according to user preferences with respect to the results' categories. The second technique is based on implicit mapping of user preferences to the categories of the Open Directory Project, it extends a recently proposed technique, namely virtual nodes for associating categories, and builds multiple layers of nodes to achieve more elaborate personalization. Finally, we present the extension of personalization methods in order to build focused crawlers.

Το αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η εισαγωγή ενός νέου πρωτοκόλλου (e-SCP-ECG+) με στόχο την μεταφορά και διαχείριση πολλαπλών τύπων πληροφορίας που προέρχονται από ιατρικές συσκευές συλλογής ζωτικών σημάτων, δεδομένα που αφορούν τις αλλεργίες από τις οποίες υποφέρει ο ασθενής, στοιχεία γεωτοποθεσίας, καθώς επίσης και δημογραφικών στοιχείων, από τους ασθενείς σε υπολογιστικούς σταθμούς επεξεργασίας, διαχείρισης και αποθήκευσής της. Ορίζεται επίσης η αρχιτεκτονική ενός Συστήματος Τηλεπαρακολούθησης Υγείας Ασθενούς (ΣΤΥΑ), το οποίο χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο e-SCP-ECG+ για τη μεταφορά, τη διαχείριση και την αρχειοθέτηση της συλλεγόμενης πληροφορίας. Η αρχιτεκτονική περιλαμβάνει, επίσης, τη δημιουργία ενός Δικτύου από ΣΤΥΑ, με στόχο την δικτυακή αναζήτηση πληροφορίας σχετικής με τον ασθενή, εξασφαλίζοντας έτσι τη δυνατότητα του ελέγχου της πορείας της υγείας ενός ασθενούς. Το ΣΤΥΑ πέρα από την λειτουργία του σε εργαστηριακό επίπεδο, δοκιμάστηκε πιλοτικά σε πραγματικές συνθήκες. / This dissertation introduces a new protocol named e-SCP-ECG+, which permits the transport and management of multiple information types collected from patients (vital signs, citizen demographic data, other information relative with the treated incident, allergy data, geolocation data, etc.), through a communication network to a Health Reception Center. The dissertation also defines the architecture of a Health Tele-monitoring System (HTS) aiming to protocol’s application and evaluation. The pilot HTS, uses the protocol e-SCP-ECG+, in order to transmit, manage and archive the collected information. The creation of an HTS’s Network is also included in this architecture. This network supports health continuity and gives doctor the ability to search information relative to the patient between different networked HTSs. The pilot HTS, has been tested both on laboratory conditions and in real-world operation.