Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η θεωρητική μελέτη της τεχνολογίας των πρακτόρων λογισμικού και ο τρόπος εφαρμογής τους στο ηλεκτρονικό εμπόριο. Για να γίνει εφικτή η κατανόηση του όρου «τεχνολογία πρακτόρων» ξεκινάμε με τον όρο «πράκτορας». Στην έρευνα η οποία πραγματοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των πρακτόρων λογισμικού, παρατηρήθηκε η ύπαρξη μιας πληθώρας διαφορετικών ορισμών, γεγονός το οποίο οφείλεται στην διαφορετική οπτική γωνία με την οποία ο καθένας τους αντιλαμβάνεται και τους μελετά. Ένας απλός ορισμός που θα μας εισάγει στην έννοια των πρακτόρων λογισμικού είναι ο ακόλουθος : «Ο πράκτορας είναι μια λογισμική οντότητα που ξέρει πώς να κάνει ενέργειες που θα μπορούσε να πραγματοποιήσει ένα λογικό ον (άνθρωπος) αν είχε το χρόνο.» Επιπλέον αναφέρουμε ποια χαρακτηριστικά πρέπει να συγκεντρώνουν για να λογίζονται ως ευφυείς πράκτορες λογισμικού. Η αντιδραστικότητα, ο προσανατολισμός στόχου, η δυνατότητα μάθησης, η αυτονομία, η δυνατότητα μεταφοράς, η επικοινωνία/συνεργασία και ο χαρακτήρας είναι τα χαρακτηριστικά εκείνα που είναι απαραίτητα για να θεωρηθεί μια λογισμική οντότητα ως ευφυής πράκτορας λογισμικού. Επίσης, μελετάμε και τις κατηγορίες των ευφυών πρακτόρων. Η κατηγοριοποίηση μπορεί να γίνει είτε με βάση τα χαρακτηριστικά τους, είτε με βάση τους ρόλους που καλούνται να διαδραματίσουν. Στη συνέχεια, προκειμένου να κατανοήσουμε την «τεχνολογία» τους, παρουσιάζουμε τον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζονται, μέσα από τις γλώσσες και τα εργαλεία κατασκευής. Ακολούθως αναφέρουμε τα περιβάλλοντα των πρακτόρων, τα οποία μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά τους καθώς αυτά έχουν άμεση επίδραση στο σχεδιασμό ενός πράκτορα και στη διαδικασία λήψης των αποφάσεών του. Στη συνέχεια μελετούμε την αρχιτεκτονική ενός πράκτορα, η οποία καθορίζει τα συστατικά του στοιχεία και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Με τη σειρά τους, τα συστατικά στοιχεία του πράκτορα και οι αλληλεπιδράσεις τους καθορίζουν τις ενέργειες του πράκτορα και τη μελλοντική του κατάσταση, σε σχέση με το ποια είναι τα δεδομένα που προσλαμβάνονται στα αισθητήρια όργανα του πράκτορα και το ποια είναι η τωρινή του εσωτερική του κατάσταση. Η παρούσα διπλωματική εργασία συνεχίζει με την μελέτη των πολυπρακτορικών συστημάτων, του τρόπου οργάνωσης τους, αλληλεπίδρασης και επικοινωνίας τους. Επιπλέον παρουσιάζουμε τις σημαντικότερες εφαρμογές ευφυών πρακτόρων, όπως η Διαχείριση Ηλεκτρονικών Μηνυμάτων (e–mail), η Αναζήτηση Πληροφοριών, τα Προσαρμοστικά Συστήματα Διεπαφής, το Ηλεκτρονικό Εμπόριο, η Διαχείριση Συστήματος και Δικτύου, η Απομακρυσμένη Πρόσβαση, η Συνεργασία και οι Ψυχαγωγικές εφαρμογές. Το ενδιαφέρον μας επικεντρώνεται περισσότερο, λόγω του θέματος της εργασίας μας, στο Ηλεκτρονικό Εμπόριο. Αναλύουμε τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα καθώς και τις μορφές του. Επίσης γίνεται λόγος για τις ηλεκτρονικές αγορές, τη σημασία και τον ρόλο τους. Επιπλέον, καταθέτουμε κάποια στοιχεία για τα νομικά πλαίσια που διέπουν τη δημιουργία πρακτόρων. Γίνεται, επίσης, μια σύντομη αναφορά για τα θέματα ασφαλείας που αφορούν τη λειτουργία των πρακτόρων. Τέλος, παρουσιάζουμε ένα σύστημα ηλεκτρονικού εμπορίου βασισμένο στην τεχνολογία των ευφυών πρακτόρων λογισμικού. Για την κατασκευή του συστήματος χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο κατασκευής πρακτόρων Zeus. Η εφαρμογή περιγράφει την υλοποίηση ενός απλού σεναρίου αγοράς, που ονομάζεται Ηλεκτρονική Αγορά. Σκοπός της εφαρμογής είναι να επιτρέπει στους συμμετέχοντες της αγοράς να ανταλλάσσουν ηλεκτρονικά αγαθά μέσω του διαδικτύου με χρήση ευφυών πρακτόρων λογισμικού. Η διπλωματική εργασία ολοκληρώνεται με τους προβληματισμούς που υπάρχουν γύρω από τη δημιουργία πραγματικών εφαρμογών πρακτόρων στο ηλεκτρονικό εμπόριο. / The aim of this diploma thesis is the theoretical study of the software agents technology and their way of application in e-commerce. In order to be feasible the comprehension of term “technology of agents” we begin with the term “agent”. In the research which was realised for the determination of software agents, existence of abundance of different definitions was observed, something which is owed in the different optical corner with which each one conceives them and studies them. A simple definition that will import us in the significance of agents of software is the attaché: “The agent is a computational entity that knows how to make energies that a reasonable being (person) could realise a if it had the time.” Moreover we report which characteristics they should assemble in order to characterize them as intelligent software agents. Reactiveness, the orientation of the goal, the possibility of learning, the autonomy, the possibility of transport, the communication/collaboration and the character are the characteristics that are essential in order to consider a computational entity as intelligent software agents. Also, we study the categories of intelligent software agents. The categorisation can be done either based to their characteristics, either based to the roles that they are called to play. Afterwards, in order to understand their “technology”, we present the way they are manufactured, through the languages and the tools of manufacture. Followingly we report the environments of agents, which can be categorized depending on the attributes and their characteristics, also they have direct effect in the planning of agent and in the process of his decision-making. Afterwards we study the architecture of agent, which determines his constitutive elements and the interactions from each other. At their time, the constitutive elements of an agent and their interactions determine the energies of agent and his future situation, in combination which are the data that are engaged in the sensory bodies of agent and which is his actual internal situation. The present diploma thesis continues with the study of multiagent systems, their way of organisation, interaction and their communication. Moreover we present the most important applications of intelligent software agents, as the Management of Electronic Messages (e-mail), the Search of Information, the Adoptive Systems of Contact, the Electronic Commerce, the Management of System and Network, the Removed Access, the Collaboration and the Recreational applications. Our interest is most focused, because of the subject of our diploma thesis, in the Electronic Commerce. We analyze the advantages, the disadvantages as well as his forms. Also, we report the electronic markets, their importance and their role. Moreover, we deposit certain elements for the legal frames that condition the creation of agents. Also, a short report, on the subjects of safety that concern the operation of agents, is done. Finally, we present a system of electronic commerce based on the technology of intelligent software agents. For the manufacture of system was used the tool of manufacture of agents Zeus. The application describes the concretisation of simple script of market, that is named Electronic Market. Aim of application is to allow in participating the market to exchange electronic goods via the internet with use of intelligent software agents. The diploma thesis is completed with the reflections that exist round the creation of real applications of agents in the electronic commerce.

Η πληροφοριακή υπερφόρτωση των χρηστών αποτελεί βασικό πρόβλημα ενός οργανισμού. Η συσσώρευση μεγάλου όγκου πληροφορίας στα πληροφοριακά συστήματα, προκαλεί στους χρήστες άγχος και υπερένταση, με αποτέλεσμα να δυσχεραίνει την ικανότητά τους για λήψη αποφάσεων. Λόγω αυτού, η επίδραση της πληροφοριακής υπερφόρτωσης στους οργανισμούς είναι καταστροφική και απαιτείται η αντιμετώπισή της. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι αντιμετώπισης της πληροφοριακής υπερφόρτωσης όπως τα συστήματα υποστήριξης λήψης αποφάσεων, τα συστήματα φιλτραρίσματος πληροφορίας, οι αποθήκες δεδομένων και άλλες τεχνικές της εξόρυξης δεδομένων και της τεχνητής νοημοσύνης, όπως είναι οι ευφυείς πράκτορες. Οι ευφυείς πράκτορες αποτελούν εφαρμογές που εφάπτονται της τεχνικής νοημοσύνης, οι οποίες έχουν την ικανότητα να δρουν αυτόνομα, συλλέγοντας πληροφορίες, εκπαιδεύοντας τον εαυτό τους και επικοινωνώντας με τον χρήστη και μεταξύ τους. Συχνά, υλοποιούνται πολυπρακτορικά συστήματα προκει-μένου να επιλυθεί ένα πρόβλημα του οργανισμού. Στόχος τους είναι να διευκολύνουν τη λήψη αποφάσεων των χρηστών, προτείνοντας πληροφορίες βάσει των προτιμήσεών τους. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να αναλύσει σε βάθος τους ευφυείς πράκτορες, σαν μία αποτελεσματική μέθοδο αντιμετώπισης της πληροφοριακής υπερφόρτωσης, να προτείνει πειραματικούς πράκτορες προτά-σεων και να εξετάσει επιτυχημένες υλοποιήσεις. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται ένα ευφυές σύστημα διδασκαλίας για την ενίσχυση του e-Learning/e-Teaching, προτείνεται ένα σύστημα πρακτόρων για τον οργανισμό Flickr, ενώ εξετάζεται το σύστημα προτάσεων του Last.fm και ο αλγόριθμος προτάσεων του Amazon. Τέλος, αναλύεται μια πειραματική έρευνα ενός ευφυούς πράκτορα προτάσεων, ο οποίος αντιμετώπισε με επιτυχία την αντιληπτή πληροφοριακή υπερφόρτωση των χρηστών ενός θεωρητικού ηλεκτρονικού καταστήματος. Τα αποτελέσματα του πειράματος παρουσίασαν την επίδραση της αντιληπτής πληροφοριακής υπερφόρτωσης και του φορτίου πληροφορίας στην ποιότητα επιλογής, στην εμπιστοσύνη επιλογής και στην αντιληπτή αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρονικού καταστήματος και χρήστη, ενώ παρατηρήθηκε η καθοριστική συμβολή της χρήσης των ευφυών πρακτόρων στην αντιμετώπιση της πληροφοριακής υπερφόρτωσης. / -

Τα ευφυή εκπαιδευτικά συστήματα (Intelligent Educational Systems) είναι μια συνεχώς αναπτυσσόμενη περιοχή και από πλευράς εφαρμογών αλλά και έρευνας. Τα συστήματα αυτά λέγονται «ευφυή» διότι μπορούν να προσαρμόζονται αυτόματα στις ανάγκες των εκπαιδευόμενων (χρηστών). Αυτό επιτυγχάνεται μέσω του μοντέλου χρήστη που διατηρεί το σύστημα. Τα ευφυή εκπαιδευτικά συστήματα τα βασισμένα στον παγκόσμιο ιστό (Web-Based Intelligent Educational Systems) είναι η υποπεριοχή αιχμής των συστημάτων αυτών. Το επί πλέον πλεονέκτημα τέτοιων συστημάτων είναι ότι πολλοί χρήστες από διαφορετικά γεωγραφικά σημεία μπορούν να τα χρησιμοποιήσουν. Μια δυσκολία που αντιμετωπίζουν τα συστήματα αυτά όμως είναι ότι οι χρήστες είναι πολύ διαφορετικοί μεταξύ τους (διαφορετικά ενδιαφέροντα, διαφορετικό επίπεδο, ηλικία κλπ). Έτσι, το μοντέλο χρήστη είναι δυσκολότερο να προσδιοριστεί και η προσαρμογή δυσκολότερο να γίνει. Μια από τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο σε διάφορες εφαρμογές και θεωρείται συνυφασμένη μ’ αυτό που ονομάζεται «Ευφυΐα Παγκόσμιου Ιστού» (Web Intelligence) είναι η τεχνολογία των Ευφυών Πρακτόρων (Intelligent Agents). Ενώ η χρήση της σε εφαρμογές όπως το Ηλεκτρονικό Εμπόριο είναι εκτεταμένη, φαίνεται ότι σε εκπαιδευτικά συστήματα είναι κάπως περιορισμένη. Παρόλα αυτά, στην εργασία αυτή θα ασχοληθούμε με την χρήση των ευφυών πρακτόρων σε αυτά τα συστήματα. Η εργασία χωρίζεται σε τρία μέρη. Στο πρώτο μέρος γίνεται μια γενική αναφορά στους ευφυείς πράκτορες. Παρουσιάζονται οι διάφοροι ορισμοί, οι κατηγορίες και η αρχιτεκτονική των ευφυών πρακτόρων. Στην συνέχεια περιγράφονται οι γλώσσες προγραμματισμού των ευφυών πρακτόρων καθώς και οι εφαρμογές τους. Στο δεύτερο μέρος γίνεται μια ανασκόπηση των υπαρχόντων ευφυών εκπαιδευτικών συστημάτων βασισμένων στον παγκόσμιο ιστό και των τεχνολογιών που χρησιμοποιούν, καθώς και ο τρόπος που εφαρμόζονται οι ευφυείς πράκτορες στην διαδικασία της εκπαίδευσης. Στο τρίτο μέρος παρουσιάζεται ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός εκπαιδευτικού συστήματος για την διδασκαλία θεμάτων Τεχνητής Νοημοσύνης με χρήση της τεχνολογίας των ευφυών πρακτόρων. / -

Στην εργασία αυτή επεκτείνουμε το μοντέλο των πρωτοκόλλων πληθυσμών που προτάθηκε από τους Angluin et al., ούτως ώστε να μοντελοποιήσουμε πιο ισχυρά δίκτυα αποτελούμενα από πολύ μικρά τεχνουργήματα περιορισμένων πόρων (πράκτορες), τα οποία είναι πιθανόν να ακολουθούν μη προβλέψιμη παθητική κίνηση. Οι πράκτορες αυτοί επικοινωνούν μόνο κατά ζεύγη σύμφωνα με τις επιλογές ενός εχθρικού δρομολογητή. Ένας κατευθυνόμενος (ή μη κατευθυνόμενος) γράφος επικοινωνίας αποτυπώνει την ακόλουθη πληροφορία: κάθε ακμή (u,υ) του γράφου υποδηλώνει ότι επιτρέπεται κατά τον υπολογισμό να συμβούν μία ή περισσότερες αλληλεπίδρασεις του u με τον υ στις οποίες ο u είναι ο μυητής και ο υ ο αποκρινόμενος. Το νέο χαρακτηριστικό του μοντέλου των πρωτοκόλλων πληθυσμών με διαμεσολαβητή το οποίο προτείνουμε στην παρούσα εργασία είναι η ύπαρξη ενός παθητικού παρόχου επικοινωνίας τον οποίο καλούμε διαμεσολαβητή. Ο διαμεσολαβητής είναι μία απλή βάση δεδομένων με δυνατότητες επικοινωνίας. Βασική δουλειά του είναι να διατηρεί τις επιτρεπόμενες αλληλεπιδράσεις σε κλάσεις επικοινωνίας, των οποίων ο αριθμός είναι σταθερός και ανεξάρτητος του μεγέθους του πληθυσμού. Για τον λόγο αυτό υποθέτουμε ότι κάθε πράκτορας του πληθυσμού έχει έναν μοναδικό προσδιοριστή (ίσως εργοστασιακό) τον οποίο ο ίδιος δεν μπορεί να γνωρίζει. Όταν δύο πράκτορες πρόκειται να αλληλεπιδράσουν αποστέλλουν τους μοναδικούς προσδιοριστές τους (ταυτότητες) στον διαμεσολαβητή ο οποίος τους κοινοποιεί την κλάση στην οποία ανήκει το μεταξύ τους κανάλι επικοινωνίας (δηλαδή, την κατάσταση του κατευθυνόμενου ή μη ζεύγους των προσδιοριστών τους) και οι πράκτορες ανανεώνουν την κατάστασή τους και την κατάσταση της μεταξύ τους ακμής βάσει μίας καθολικής συνάρτησης μετάβασης. Εάν η μεταξύ τους αλληλεπίδραση δεν επιτρέπεται ή, με άλλα λόγια, αν το ζεύγος αυτό δεν υπάρχει στη βάση δεδομένων του διαμεσολαβητή οι πράκτορες ενημερώνονται ότι θα πρέπει να ματαιώσουν την αλληλεπίδραση. Παρατηρούμε ότι με τον τρόπο αυτό αρχίζουμε να αποκτούμε κάποιον έλεγχο σχετικά με την ασφάλεια του δικτύου και επιπλέον μέσω του διαμεσολαβητή μπορούμε ανά πάσα στιγμή να γνωρίζουμε την τοπολογία του δικτύου. Ισοδύναμα, είναι σα να επιτρέπουμε στις ακμές του γράφου επικοινωνίας να διατηρούν καταστάσεις από ένα σύνολο καταστάσεων ακμών σταθερού πληθικού αριθμού. Ο εναλλακτικός αυτός τρόπος να δούμε το νέο μοντέλο έχει πολλά πλεονεκτήματα ως προς την τυπική μοντελοποίηση και τον σχεδιασμό πρωτοκόλλων, αφού μας επιτρέπει να παραβλέψουμε τις λεπτομέρειες υλοποίησης του διαμεσολαβητή. Επιπρόσθετα, επεκτείνουμε περαιτέρω το νέο μοντέλο επιτρέποντας στις ακμές να έχουν κόστη από ένα, επίσης, σταθερού πληθικού αριθμού σύνολο, τα οποία είναι μόνο προς ανάγνωση. Εν συνεχεία, επιτρέπουμε στους κανόνες μεταβάσεων των εκάστοτε πρωτοκόλλων να διαβάζουν τις καταστάσεις του ζεύγους πρακτόρων που αλληλεπιδρούν και την κατάσταση και το κόστος της ακμής μέσω της οποίας γίνεται η αλληλεπίδραση (αν, φυσικά, έχουμε ορίσει κόστη στο πρόβλημά μας) και να ανανεώνουν όλα αυτά τα στοιχεία πέραν από τα κόστη που είναι μόνο προς ανάγνωση. Παρατηρούμε, επομένως, ότι οι προδιαγραφές των πρωτοκόλλων του νέου μοντέλου συνεχίζουν, να είναι ανεξάρτητες του μεγέθους του πληθυσμού και συνεχίζουν να μην χρησιμοποιούν μοναδικούς προσδιοριστές, δηλαδή, το νέο μοντέλο διατηρεί τα χαρακτηριστικά της κλιμάκωσης, της ομοιομορφίας και της ανωνυμίας. Τα Πρωτόκολλα Πληθυσμών με Διαμεσολαβητή (Mediated Population Protocols - MPP) που προτείνουμε μπορούν να υπολογίσουν σταθερά ιδιότητες γράφων σχετικά με τον γράφο επικοινωνίας. Για να το δείξουμε αυτό παρουσιάζουμε πρωτόκολλα για το μεγιστοτικό ταίριασμα, την μεταβατική θήκη, τις ακμές ελαχίστου κόστους και το ελάχιστο μονοπάτι από τη ρίζα ως τα φύλλα ενός έξω-κατευθυνόμενου δέντρου και αποδεικνύουμε την ορθότητά τους. Εν συνεχεία, δείχνουμε ότι το μοντέλο των πρωτοκόλλων με διαμεσολαβητή αποτελεί ένα ισχυρότερο υπολογιστικά μοντέλο από το κλασικό μοντέλο των πρωτοκόλλων πληθυσμών. Πρώτα παρατηρούμε το προφανές, ότι, δηλαδή, το κλασικό μοντέλο των πρωτοκόλλων πληθυσμών είναι ειδική περίπτωση του νέου μοντέλου, άρα το νέο μοντέλο μπορεί να κάνει σίγουρα τουλάχιστον ότι και το κλασικό. Εν συνεχεία, παρουσιάζουμε ένα πρωτόκολλο με διαμεσολαβητή το οποίο υπολογίζει σταθερά το γινόμενο δύο θετικών ακέραιων στην περίπτωση που ο G (γράφος επικοινωνίας) είναι πλήρης κατευθυνόμενος και συνεκτικός. Τα κατηγορήματα που περιλαμβάνουν πολλαπλασιασμό δύο ακέραιων μεταβλητών δεν είναι ημιγραμμικά και έχει αποδειχθεί ότι τα κλασικά πρωτόκολλα πληθυσμών σε πλήρεις γράφους υπολογίζουν σταθερά μόνο ημιγραμμικά κατηγορήματα, άρα με τον τρόπο αυτό δείχνουμε ότι υπάρχει τουλάχιστον ένα κατηγόρημα που ενώ δεν υπολογίζεται σταθερά απ'' το βασικό μοντέλο υπολογίζεται σταθερά από το μοντέλο το οποίο προτείνουμε. Για τις ανάγκες της απόδειξης διατυπώνουμε και αποδεικνύουμε ένα γενικό Θεώρημα σχετικά με τη σύνθεση δύο πρωτοκόλλων πληθυσμών με διαμεσολαβητή, το ένα εκ των οποίων χρησιμοποιεί σταθεροποιούμενες εισόδους. Δείχνουμε, επίσης, ότι όλα τα κατηγορήματα που υπολογίζονται σταθερά απ'' το μοντέλο μας ανήκουν (μη ομοιόμορφα) στην κλάση NSPACE(m), όπου το m συμβολίζει το πλήθος των ακμών του γράφου επικοινωνίας. Τέλος, ορίζουμε τα πιθανοτικά πρωτόκολλα πληθυσμών με διαμεσολαβητή, στα οποία ο δρομολογητής επιλέγει σε κάθε βήμα την επόμενη αλληλεπίδραση ισοπίθανα μεταξύ των ακμών του γράφου επικοινωνίας και δείχνουμε ότι κάθε Peano κατηγόρημα που υπολογίζεται σταθερά από ένα πιθανοτικό MPP μπορεί να επαληθευτεί σε αιτιοκρατικό πολυωνυμικό χρόνο. / In this work we extend the population protocol model of Angluin et al., in order to model more powerful networks of very small resource limited artefacts (agents) that is possible to follow some unpredictable passive movement. These agents communicate in pairs according to the commands of an adversary scheduler. A directed (or undirected) communication graph encodes the following information: each edge (u,υ) denotes that during the computation it is possible for an interaction between u and υ to happen in which u is the initiator and υ the responder. The new characteristic of the proposed mediated population protocol model is the existance of a passive communication provider that we call mediator. The mediator is a simple database with communication capabilities. Its main purpose is to maintain the permissible interactions in communication classes, whose number is constant and independent of the population size. For this reason we assume that each agent has a unique identifier for whose existence the agent itself is not informed and thus cannot store it in its working memory. When two agents are about to interact they send their ids to the mediator. The mediator searches for that ordered pair in its database and if it exists in some communication class it sends back to the agents the state corresponding to that class. If this interaction is not permitted to the agents, or, in other words, if this specific pair does not exist in the database, the agents are informed to abord the interaction. Note that in this manner for the first time we obtain some control on the safety of the network and moreover the mediator provides us at any time with the network topology. Equivalently, we can model the mediator by communication links that are capable of keeping states from a edge state set of constant cardinality. This alternative way of thinking of the new model has many advantages concerning the formal modeling and the design of protocols, since it enables us to abstract away the implementation details of the mediator. Moreover, we extend further the new model by allowing the edges to keep readable only costs, whose values also belong to a constant size set. We then allow the protocol rules for pairwise interactions to modify the corresponding edge state by also taking into account the costs. Thus, our protocol descriptions are still independent of the population size and do not use agent ids, i.e. they preserve scalability, uniformity and anonymity. The proposed Mediated Population Protocols (MPP) can stably compute graph properties of the communication graph. We show this for the properties of maximal matchings (in undirected communication graphs), also for finding the transitive closure of directed graphs and for finding all edges of small cost. We demonstrate that our mediated protocols are stronger than the classical population protocols. First of all we notice an obvious fact: the classical model is a special case of the new model, that is, the new model can compute at least the same things with the classical one. We then present a mediated protocol that stably computes the product of two nonnegative integers in the case where G is complete directed and connected. Such kind of predicates are not semilinear and it has been proven that classical population protocols in complete graphs can compute precisely the semilinear predicates, thus in this manner we show that there is at least one predicate that our model computes and which the classical model cannot compute. To show this fact, we state and prove a general Theorem about the composition of two mediated population protocols, where the first one has stabilizing inputs. We also show that all predicates stably computable in our model are (non-uniformly) in the class NSPACE(m), where m is the number of edges of the communication graph. Finally, we define Randomized MPP and show that, any Peano predicate accepted by a Randomized MPP, can be verified in deterministic polynomial time.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναφέρεται σε μια ειδική κατηγορία Πληροφοριακών Συστημάτων, αυτή των Συστημάτων Ηλεκτρονικής Αγοράς. Πιο συγκεκριμένα, αποτελεί μια προσπάθεια ολοκλήρωσης υβριδικών Τεχνικών Συστάσεων και Τεχνικών Εξόρυξης Γνώσης, με παράλληλη ενσωμάτωσή τους σε ένα πλαίσιο διαχείρισης συνδυασμένων μεταφορών και αξιοποίηση σύγχρονων Τεχνολογιών Διαδικτύου. Λαμβάνοντας υπόψη τη διαπιστωμένη ανάγκη για την ανάπτυξη καινοτόμων συστημάτων διαχείρισης συνδυασμένων μεταφορών, η διατριβή παρουσιάζει αναλυτικά τις φάσεις ανάπτυξης ενός τέτοιου συστήματος. Το προτεινόμενο σύστημα δέχεται αιτήσεις μεταφορικών συναλλαγών και έχει τη δυνατότητα κατασκευής άμεσων ή τμηματικών λύσεων με την χρήση κατάλληλων αλγορίθμων Επιχειρησιακής Έρευνας. Στο συγκεκριμένο σύστημα ενσωματώνονται υβριδικές τεχνικές συστάσεων με σκοπό την παροχή υψηλού επιπέδου πληροφόρησης στους εμπλεκόμενους χρήστες. Επιπλέον η διατριβή προτείνει ένα πρωτότυπο υβριδικό μοντέλο συστάσεων με τη συνδυασμένη χρήση μεθόδων συστάσεων και τεχνικών εξόρυξης γνώσης. Η ανάπτυξη του παραπάνω μοντέλου αποσκοπεί στην αντιμετώπιση των μειονεκτημάτων που προκύπτουν από τη χρήση προηγούμενων τεχνικών και τη βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών. Στο προτεινόμενο σύστημα συμμετέχουν και αλληλεπιδρούν, μέσω αυστηρά ορισμένων πρωτοκόλλων, ένα σύνολο ευφυών πρακτόρων, αναλαμβάνοντας την διεκπεραίωση μιας σειράς απαραίτητων εργασιών για την πραγματοποίηση των μεταφορικών συναλλαγών. Το σύστημα βασίζεται στον Παγκόσμιο Ιστό και υλοποιήθηκε με τη χρήση σύγχρονων Τεχνολογιών Διαδικτύου. / This PhD thesis refers to a specific area of Information Systems called E-Market Systems. More specifically, it represents an attempt to integrate hybrid Recommendation techniques as well as data mining methods, encapsulating them at the same time, into an intermodal transportation transactions management framework, through the exploitation of innovative internet technologies. Taking into consideration the urgent need for the development of innovative intermodal transportations management systems, this thesis presents analytically all the phases of the development of such a system. The proposed system accepts requests for transportation transactions and is capable of constructing direct or modular transportation solutions exploiting suitable Operation Research Algorithms. The system encapsulates hybrid recommendation techniques – aiming at providing a high level of information to the involved users. Moreover, this thesis proposes an innovative hybrid recommendation model which combines recommendation methods and data mining techniques. The development of the above model, aims at facing up the problems that rise by the use of the recommendation methods mentioned before and at the enhancement of the provided services. In the proposed system, an agents’ community participate and interact with each others, through well defined communication protocols, with the responsibility of performing all the necessary tasks for the establishment of a transportation transaction. The proposed system is Web-based and implemented through the use of modern Web technologies.

Σκοπός της διατριβής είναι η ανάλυση, η μελέτη και η μοντελοποίηση της συμπεριφοράς τόσο των ευφυών πρακτόρων όσο και των χρηστών σε εικονικά περιβάλλοντα μάθησης, με τη χρήση τεχνικών υπολογιστικής νοημοσύνης. Το θεματικό αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής αποτελεί ένα σύγχρονο αντικείμενο βασικής έρευνας με μεγάλο εύρος πρακτικών εφαρμογών. Η βάση της ερευνητικής δραστηριότητας εστιάζεται σε δύο βασικούς τομείς: 1. Προσαρμόσιμη μοντελοποίηση συμπεριφορών ευφυών πρακτόρων σε εικονικά περιβάλλοντα μάθησης, σύμφωνα με κανόνες βελτιστοποίησης της μαθησιακής επίδρασης στο χρήστη μέσα στο εικονικό περιβάλλον μάθησης. 2. Μοντελοποίηση χρηστών εικονικών περιβαλλόντων μάθησης, με στόχο τη βελτιστοποίηση της μαθησιακής επίδρασης στο χρήστη. Για τη μοντελοποίηση, τόσο της συμπεριφοράς των ευφυών πρακτόρων, όσο και των χρηστών, χρησιμοποιήθηκαν προηγμένες τεχνικές υπολογιστικής νοημοσύνης (Bayesian Δίκτυα, Γενετικοί και Εξελικτικοί Αλγόριθμοι). Αυτές οι τεχνικές, εκτός από την ευφυΐα, ενσωματώνουν και το επιθυμητό χαρακτηριστικό της προσαρμοσιμότητας, με την έννοια ότι μπορούν να προσαρμόζονται στις αλλαγές του περιβάλλοντος. Τα παραπάνω αποτελέσματα αξιολογήθηκαν στη χρήση τους σε Ευφυή Εικονικά Συστήματα Μάθησης βασισμένα στο Web (Intelligent Virtual Learning Systems – IVLS), τα οποία αποτελούν ουσιαστικά το μέσον εξαγωγής συμπερασμάτων και υποστηρικτικού υλικού για τη μετρήσιμη συμπεριφορά τόσο των ευφυών πρακτόρων όσο και των χρηστών, μέσα σε τέτοια περιβάλλοντα. / The main objectives of the thesis are the analysis, study and the provision of a behavior modeling procedure of the intelligent agents and the students in virtual e-learning systems using computational intelligence techniques. The domain of the thesis is a topic of basic research with a large scale of applied results. The basis of the research is focused in two main sectors: 1. Adaptive behavior modeling of intelligent agents in virtual learning systems, according to specific optimization rules of the learning process during the interaction of the user/student with the e-learning environment. 2. User modeling of the users of virtual learning environments towards the optimization of the learning process. For the modeling procedure of the behavior of intelligent agents and of the users specific computational intelligence techniques have been applied (Bayesian Networks, Genetic και Evolutionary Algorithms). The specific techniques provide intelligence to the system and the most important the feature of adaptability. The aforementioned results have been evaluated on Intelligent Virtual Learning Systems, which constitute the medium for the inference of the results and the mean for supportive material for the measurable behavior of the intelligent agents and of the users in Intelligent Virtual Learning Systems.

Οι τεχνικές Υπολογιστικής Νοημοσύνης βρίσκουν σε μεγάλο βαθμό εφαρμογή σε Ηλεκτρονικά Συστήματα Μάθησης. Στην εργασία αυτή υιοθετείται η τεχνική των Bayesian δικτύων. Αναλυτικότερα υλοποιείται ένα έξυπνο σύστημα το οποίο αναλαμβάνει τη διαχείριση των ερωτηματολογίων ενός Ηλεκτρονικού Συστήματος Μάθησης. Σκοπός της των Bayesian δικτύων είναι η «έξυπνη» διαχείριση των ερωτηματολογίων. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιείται γραφική απεικόνιση των ερωτηματολογίων σε Bayesian γράφημα όπου κάθε ερώτηση αντιστοιχεί σε ένα κόμβο του γραφήματος. Στο γράφημα αυτό εφαρμόζονται οι εξισώσεις του Bayes σε κάθε κόμβο του γραφήματος ώστε να υπολογιστούν οι πιθανότητες επιτυχούς απάντησης μιας ερώτησης. Στη συνέχεια οι πιθανότητες συγκρίνονται με κατώφλια τα οποία ορίζει ο διαχειριστής του συστήματος ώστε να αποφευχθούν ερωτήσεις στις οποίες ο χρήστης έχει μεγάλη πιθανότητα να απαντήσει επιτυχώς. Επίτευγμα αυτής της υλοποίησης είναι η εξοικονόμηση ερωτήσεων και χρόνου εκ μέρους του χρήστη. Το δεύτερο μέρος της εργασίας αφορά στην επέκταση του παραπάνω συστήματος χρησιμοποιώντας την αρχιτεκτονική ευφυών πρακτόρων. Βασικός σκοπός της επέκτασης αυτής είναι η δυνατότητα διαχείρισης ενός μεγάλου αριθμού χρηστών και ερωτηματολογίων από απομακρυσμένα συστήματα. / In this contribution an innovative platform is being presented that integrates intelligent agents in legacy e-learning environments. It introduces the design and development of a scalable and interoperable integration platform supporting various assessment agents for e-learning environments. The agents are implemented in order to provide intelligent assessment services to computational intelligent techniques such as Bayesian Networks and Genetic Algorithms. The utilization of new and emerging technologies like web services allows integrating the provided services to any web based legacy e-learning environment.

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.