Esta pesquisa propõe uma abordagem na qual objetos de aprendizagem são construídos com base no paradigma de agentes. A fundamentação tecnológica desta abordagem é constituída por uma integração entre tecnologias desenvolvidas para Objetos de Aprendizagem e para Sistemas Multiagentes. O conceito central apresentado é o de Objeto Inteligente de Aprendizagem, entidade que corresponde a um agente que é capaz de gerar experiências de aprendizagem reutilizáveis, no mesmo sentido que os objetos de aprendizagem. É apresentada uma sociedade multiagente concebida com a finalidade de dar suporte a abordagem proposta, bem como a modelagem do processo de comunicação entre os agentes desta sociedade. Como forma de validar as propostas feitas, são apresentados uma arquitetura de agentes que implementa os conceitos definidos e um conjunto de recursos para a construção de agentes compatíveis com esta arquitetura. Através destes recursos é possível a implementação das entidades propostas neste trabalho.

Esta pesquisa propõe uma abordagem na qual objetos de aprendizagem são construídos com base no paradigma de agentes. A fundamentação tecnológica desta abordagem é constituída por uma integração entre tecnologias desenvolvidas para Objetos de Aprendizagem e para Sistemas Multiagentes. O conceito central apresentado é o de Objeto Inteligente de Aprendizagem, entidade que corresponde a um agente que é capaz de gerar experiências de aprendizagem reutilizáveis, no mesmo sentido que os objetos de aprendizagem. É apresentada uma sociedade multiagente concebida com a finalidade de dar suporte a abordagem proposta, bem como a modelagem do processo de comunicação entre os agentes desta sociedade. Como forma de validar as propostas feitas, são apresentados uma arquitetura de agentes que implementa os conceitos definidos e um conjunto de recursos para a construção de agentes compatíveis com esta arquitetura. Através destes recursos é possível a implementação das entidades propostas neste trabalho.

Esta pesquisa propõe uma abordagem na qual objetos de aprendizagem são construídos com base no paradigma de agentes. A fundamentação tecnológica desta abordagem é constituída por uma integração entre tecnologias desenvolvidas para Objetos de Aprendizagem e para Sistemas Multiagentes. O conceito central apresentado é o de Objeto Inteligente de Aprendizagem, entidade que corresponde a um agente que é capaz de gerar experiências de aprendizagem reutilizáveis, no mesmo sentido que os objetos de aprendizagem. É apresentada uma sociedade multiagente concebida com a finalidade de dar suporte a abordagem proposta, bem como a modelagem do processo de comunicação entre os agentes desta sociedade. Como forma de validar as propostas feitas, são apresentados uma arquitetura de agentes que implementa os conceitos definidos e um conjunto de recursos para a construção de agentes compatíveis com esta arquitetura. Através destes recursos é possível a implementação das entidades propostas neste trabalho.

Diferentes correntes da psicopedagogia apontam que a negociação é fundamental em interações de ensino-aprendizagem. No entanto, pouca pesquisa tem sido baseada em uma noção precisa do que é negociação e de como esta se relaciona com a aprendizagem. Este trabalho descreve um modelo para negociação pedagógica, aplicado a um ambiente multiagente de aprendizagem. Após discussão de exemplos ilustrativos e revisão bibliográfica de áreas de pesquisa relacionadas, a negociação é definida utilizando quatro características: o que está sendo negociado, os estados iniciais e finais de negociação e o processo de negociação em si. A tese concentra-se nos processos de negociação, para que um modelo seja desenvolvido baseado na interação argumentativa entre o sistema e o aluno, a partir da construção de redes bayesianas. É proposto que a atitude proposicional mais relevante para interações de negociação pedagógica está relacionada a um processo de equalização mútua de graus de confiança entre o professor e o aluno. Como conclusão, são apresentados os resultados alcançados, resumidos na implementação do Ambiente Multiagente ProbabiLístico Inteligente de Aprendizagem – AMPLIA. Os primeiros resultados da implementação do ambiente e o modelo geral da negociação pedagógica implantada puderam ser vistos durante um curso piloto realizado no Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

Diferentes correntes da psicopedagogia apontam que a negociação é fundamental em interações de ensino-aprendizagem. No entanto, pouca pesquisa tem sido baseada em uma noção precisa do que é negociação e de como esta se relaciona com a aprendizagem. Este trabalho descreve um modelo para negociação pedagógica, aplicado a um ambiente multiagente de aprendizagem. Após discussão de exemplos ilustrativos e revisão bibliográfica de áreas de pesquisa relacionadas, a negociação é definida utilizando quatro características: o que está sendo negociado, os estados iniciais e finais de negociação e o processo de negociação em si. A tese concentra-se nos processos de negociação, para que um modelo seja desenvolvido baseado na interação argumentativa entre o sistema e o aluno, a partir da construção de redes bayesianas. É proposto que a atitude proposicional mais relevante para interações de negociação pedagógica está relacionada a um processo de equalização mútua de graus de confiança entre o professor e o aluno. Como conclusão, são apresentados os resultados alcançados, resumidos na implementação do Ambiente Multiagente ProbabiLístico Inteligente de Aprendizagem – AMPLIA. Os primeiros resultados da implementação do ambiente e o modelo geral da negociação pedagógica implantada puderam ser vistos durante um curso piloto realizado no Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

Diferentes correntes da psicopedagogia apontam que a negociação é fundamental em interações de ensino-aprendizagem. No entanto, pouca pesquisa tem sido baseada em uma noção precisa do que é negociação e de como esta se relaciona com a aprendizagem. Este trabalho descreve um modelo para negociação pedagógica, aplicado a um ambiente multiagente de aprendizagem. Após discussão de exemplos ilustrativos e revisão bibliográfica de áreas de pesquisa relacionadas, a negociação é definida utilizando quatro características: o que está sendo negociado, os estados iniciais e finais de negociação e o processo de negociação em si. A tese concentra-se nos processos de negociação, para que um modelo seja desenvolvido baseado na interação argumentativa entre o sistema e o aluno, a partir da construção de redes bayesianas. É proposto que a atitude proposicional mais relevante para interações de negociação pedagógica está relacionada a um processo de equalização mútua de graus de confiança entre o professor e o aluno. Como conclusão, são apresentados os resultados alcançados, resumidos na implementação do Ambiente Multiagente ProbabiLístico Inteligente de Aprendizagem – AMPLIA. Os primeiros resultados da implementação do ambiente e o modelo geral da negociação pedagógica implantada puderam ser vistos durante um curso piloto realizado no Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

Esta dissertação apresenta a utilização de ontologias como um primeiro passo em direção à interoperabilidade, no nível semântico, entre agentes de diferentes domínios. O contexto de aplicação é um portal educacional chamado PortEdu. Este portal fornece a infra-estrutura e suporte para ambientes de aprendizagem baseados em agentes. O foco deste trabalho é em um agente específico, o agente social, no qual são acrescentadas todas as funcionalidades necessárias para que ele possa interagir com agentes fora de seu contexto. O agente social pertence a um ambiente de aprendizagem multi-agente projetado para apoiar o treinamento do raciocínio, diagnóstico e modelagem de domínios de conhecimento incerto e complexo, como a área médica. Esse ambiente de aprendizagem chama-se AMPLIA. O conhecimento do agente social é modelado através de redes bayesianas, as quais possibilitam ao agente representar seu conhecimento probabilístico e tomar decisões através dele. A representação através de redes bayesianas não foi desenvolvida para ser utilizada no processo de comunicação com outros agentes, o que dificulta a interoperabilidade do agente social com os demais agentes do portal educacional, no qual os ambientes de ensino aprendizagem encontram-se ancorados. A abordagem proposta para fornecer interoperabilidade amplia a arquitetura do agente social possibilitando-o representar seu conhecimento probabilístico através de OWL (Web Ontology Language) e também sua comunicação com agentes externos através de FIPA-ACL (Foundation for Intelligent Physical Agents – Agent Communication Language), linguagem para comunicação utilizada no PortEdu. A OWL não foi projetada para representar incerteza, sendo assim, também foi desenvolvida uma estrutura para possibilitar tal representação em OWL. / This dissertation presents the utilization of ontologies as a first step towards interoperability at the semantic level among agents of different domains. Our test bed is an Educational Portal (PortEdu). This portal provides the infra-structure and support for agent-based learning environments. We focus on a specific agent, the social agent, adding all the necessary functionality for him to interact with agents that aren’t fully aware of its context. The social agent belongs to a Multi-agent Learning Environment designed to support training of diagnostic reasoning and modeling of domains with complex and uncertain knowledge, such as the medical area. This learning environment is called AMPLIA. The knowledge of social agent is implemented with Bayesian networks, which allows the agent to represent its probabilistic knowledge and make its decisions. The representation through Bayesian networks was not designed to be used for communication with other agents, which makes it more difficult for the social agent to interoperate with the agents present in the portal. The approach proposed to supply interoperability extends the social agent’s architecture allowing the representation of his probabilistic knowledge through OWL (Web Ontology Language) and also allows this communication with external agents through FIPA-ACL (Foundation for Intelligent Physical Agents – Agent Communication Language), which is the communication language adopted in PortEdu. OWL was not designed to represent uncertain knowledge, thus, it was also developed a structure to allow such representation in OWL.

A presente tese de doutorado descreve uma pesquisa interdisciplinar nas áreas de criatividade computacional e agentes cognitivos. A motivação para a integração dessas áreas é o estudo da habilidade humana de utilizar suas experiências prévias e conhecimento geral para resolver problemas e lidar com situações a partir do momento em que as mesmas são apresentadas. Imbuídos dessa motivação, nosso propósito é ampliar a utilização do conhecimento de agentes, inspirado na forma como, nós, humanos entendemos e vivenciamos o mundo. Nossa abordagem para concretizar essa visão de pesquisa é adotar teorias e resultados das ciências cognitivas e neurociências como fundamentação para um modelo computacional de agentes capazes de atuar criativamente. Assim sendo, adotamos a teoria do concept blending (fusão conceitual – tradução do autor) (FAUCONNIER; TURNER, 1998), advinda da lingüística cognitiva e teoria da mente como a fundação de nosso modelo. O modelo de agentes criativos proposto integra uma implementação da fusão conceitual em uma estrutura BDI. Concretamente, utilizamos a implementação da linguagem AgentSpeak fornecida pelo framework Jason, para manipular o raciocínio teórico (crenças) e prático (desejos, planos e intenções) do agente. Logo, o objeto principal de estudo desta tese é a utilização da fusão conceitual em uma estrutura de agentes inteligentes visando contribuições em criatividade computacional e agentes. Considerando a área da criatividade computacional, especificamos um modelo da fusão conceitual que define explicitamente as regras necessárias para representar uma tipologia da fusão. Ademais, a integração de uma estrutura de agentes BDI ao modelo possibilita a construção automatizada das entradas e de informações de domínio para utilizar o processo de fusão. Focando na área de agentes, nossa contribuição é caracterizada pela aplicação do processo de raciocínio criativo para fornecer alternativas de uso do conhecimento prático e teórico. Dada a especificação da fusão aqui apresentada, é possível integrar diferentes estratégias de adaptação para lidar com a falha de intenções ou outras situações que requerem adaptação. Outra funcionalidade é a capacidade de utilizar diferentes representações de conhecimento, assumindo a disponibilidade de uma definição descritiva (na linguagem OWL) da representação. O modelo de fusão conceitual também é aplicado na modelagem do raciocínio de um sistema de recomendação educacional. Finalmente, nosso modelo de fusão representa um trabalho inicial em direção a um modelo cognitivo no qual fusão, agência e outras funções cognitivas (e.g. aprendizagem) interagem para simular diferentes funcionalidades do pensamento humano. / This PhD thesis describes an interdisciplinary research on computational creativity and cognitive agents. Our motivation to integrate these two areas is to study the human skill that uses previous experiences and knowledge to solve unpredicted problems and situations. Imbued by that motivation, our purpose is to improve the applicability of the agent’s knowledge, inspired in the way that we humans understand and experience the world. Our approach towards that research view is to adopt theories and results from cognitive and neural sciences as the grounding to a computational model of agents capable of acting creatively. Thus, we adopt the concept blending theory (FAUCONNIER; TURNER, 1998) – that originated from cognitive linguistics and theory of the mind – as the grounding of our model. Therefore, our proposal of creative agents integrates an implementation of concept blending into a BDI structure. In concrete terms, we use Jason’s implementation of AgentSpeak to manipulate the agent’s theoretical (beliefs) and practical (desires and intentions) reasoning. Hence, the main topic of study of this research is the utilization of concept blending in a structure of intelligent agents. Consequently, we observe our contributions under two perspectives. Regarding computational creativity, we specify a model for concept blending that explicitly defines rules to represent a blending typology. Furthermore, integrating a BDI structure to the model allows the automated construction of inputs and domain information to feed the blending process. Focusing on agents, our contribution is on the process of creative reasoning applied to supply alternative ways to use practical and theoretical knowledge. Given the blending specification defined here, it is possible to integrate different adaptation strategies to handle intention failure or other adaptation scenarios. Another feature is the possibility to work with different knowledge representations given its descriptive logics (using the OWL language) definition. The blending specification is also applied to model the reasoning of an educational recommender system. Finally, the defined model represents an initial work towards a cognition model where blending, agency and other cognitive operations (e.g. learning) interact together to simulate different features of the human thinking.

Até pouco tempo, o computador pessoal era o único dispositivo disponível para acesso a conteúdo digital. Com a introdução da TV digital interativa no Brasil e a evolução dos aparelhos celulares, essas plataformas se tornaram alternativas de acesso em momentos onde não está presente um computador e também como opção para a população de menor poder aquisitivo, visto que são dispositivos mais baratos. Porém, o desenvolvimento de objetos de aprendizagem ainda continua sendo pensado para uma única plataforma, desperdiçando grande parte do potencial de uso. Quando raramente são previstos para mais de uma plataforma, o desenvolvimento de cada versão é realizado de forma isolada, gerando redundância de conteúdo e elevando desnecessariamente o custo de criação e manutenção. Nesse contexto, este trabalho traz uma nova abordagem visando a criação de objetos de aprendizagem interoperáveis, ou seja, desenvolvidos de forma que o mesmo conteúdo possa ser executado nas plataformas Web, TV digital e dispositivos móveis. Para isso, inicialmente foram identificados os recursos e restrições existentes em cada uma das plataformas citadas, assim como as principais recomendações de usabilidade. O resultado desse estudo gerou as seguintes recomendações: a) mecanismo de construção de conteúdo uma única vez de forma que ele se adapte para todas as plataformas; b) mecanismos de adaptação da mesma mídia visando seguir critérios de usabilidade de cada plataforma (ex: tamanho e cor do texto); c) mecanismos de reconhecimento de cada plataforma e envio da mídia adequada para cada uma. Outro aspecto complementar tratado foi em relação à catalogação de objetos de aprendizagem, uma vez que os padrões de metadados educacionais existentes não prevêem o uso de objetos de aprendizagem por diferentes plataformas. Em função dessa necessidade, realizou-se o estudo dos principais padrões de metadados educacionais, assim como os utilizados nas plataformas Web e de TV digital. Como resultado, duas extensões foram propostas aos padrões de metadados educacionais, possibilitando: a) indicar em quais plataformas é possível utilizar o objeto de aprendizagem e b) criar segmentos lógicos de um objeto de aprendizagem e, opcionalmente, agrupá-los por características em comum. Para validação, foram efetuadas algumas implementações de diferentes objetos de aprendizagem. Esses objetos de aprendizagem também foram catalogados com as extensões de metadados propostas, exemplificando seu uso. / Until recently, the personal computer was the unique device available for accessing digital content. With the introduction of interactive digital television in Brazil and the evolution of mobile phones, these platforms have become alternatives for content accessing in moments where the personal computer is not available. Additionally, it is an option for people with less purchasing capability, since they are cheaper devices. However, development of learning objects is still being designed for a single platform, wasting much of its potential usage. When rarely provided for more than one platform, the development of each version is performed in isolation, creating redundant content and unnecessarily raising the cost of construction and maintenance. In this context, this dissertation presents a new approach towards the creation of interoperable learning objects, i.e., developed in a way that the same content can be executed over the Web, digital television, and mobile devices. For that, the resources and restrictions for the above platforms were initially identified, as well the main interface usability recommendations. The result of this study generated the following recommendations: a) mechanisms to create the content just once in a way that adapts itself for each platform; b) mechanisms for media adaptation, following usability recommendations for each platform (font size and color, for example); c) mechanisms to recognize client platform and send the adequate media. Another complementary aspect that was considered is learning object cataloguing, since the existing educational metadata standards do not foresee the usage of learning objects towards different platforms. Based in this need, the study of main educational metadata standards was done, like as those used in Web and digital television. As result, two extensions were proposed to the educational metadata standards, allowing: a) the indication of in which platform it is possible to use the learning object and b) the creation of learning object logical segments and, optionally, the possibility grouping themselves by common features. For validation, some different learning objects implementations were performed. Those learning objects have also been cataloged with the proposed metadata extensions, illustrating their use.

Embodied Conversational Agents (ECAs) are intelligent software entities with an embodiment used to communicate with users, using natural language. Their purpose is to exhibit the same properties as humans in face-to-face conversation, including the ability to produce and respond to verbal and nonverbal communication. Researchers in the field of ECAs try to create agents that can be more natural, believable and easy to use. Designing an ECA requires understanding that manner, personality, emotion, and appearance are very important issues to be considered. In this thesis, we are interested in increasing believability of ECAs by placing personality at the heart of the human-agent verbal interaction. We propose a model relating personality facets and hidden communication goals that can influence ECA behaviors. Moreover, we apply our model in agents that interact in a puzzle game application. We develop five distinct personality oriented agents using an expressive communication language and a plan-based BDI approach for modeling and managing dialogue according to our proposed model. In summary, we present and test an innovative approach to model mental aspects of ECAs trying to increase their believability and to enhance human-agent affective communication. With this research, we hope to improve the understanding on how ECAs with expressive and affective characteristics can establish and maintain long-term human-agent relationships.