Una Arquitectura Distribuida basada en Agentes Software para el Desarrollo y el Soporte de

300 Pages·2010·4.6 MB·Spanish

by  Carlos Celorrio Aguilera

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA
Escuela Técnica Superior de Informática
Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos

Tesis Doctoral
Una Arquitectura Distribuida basada en
Agentes Software para el Desarrollo y el
Soporte de Espacios de Aprendizaje Ubicuos
Carlos Celorrio Aguilera
Ingeniero Superior Informático

2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA
Escuela Técnica Superior de Informática
Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos

Una Arquitectura Distribuida basada en
Agentes Software para el Desarrollo y el
Soporte de Espacios de Aprendizaje Ubicuos
Carlos Celorrio Aguilera
Ingeniero Superior Informático por la Universidad Complutense de Madrid

Directora
Mª Felisa Verdejo Maíllo
Catedrática de Universidad del Departamento de Lenguajes y Sistemas
Informáticos de la Universidad Nacional de Educación a Distancia

2010

i
Agradecimientos

AGRADECIMIENTOS
En primer lugar, me gustaría agradecer a mi directora de tesis, Felisa,
su magnífica ayuda durante el desarrollo de esta tesis y en general darla las
gracias por su apoyo a lo largo de todos estos años que he tenido el privilegio
de trabajar con ella. Ha sido excepcional contar con alguien de su prestigio
tanto a nivel nacional e internacional y poder aprender junto a ella los entre-
sijos del mundo de la investigación.
Por otro lado, quiero agradecer también a Paco su ayuda prestada con
la plataforma ICARO-T y por las interesantes y productivas largas charlas
sobre agentes e ingeniería del software con las que me ha obsequiado, gracias
a las cuales ha sido posible orientar una gran parte de este trabajo.
No puedo olvidarme en estos agradecimientos de todos mis compañeros
de trabajo; Beti, Nacho, Javi, Emilio, Marta, Tim, Yoli, Miguel… y en defini-
tiva a todos los miembros de grupo de investigación LTCS. También mencio-
nar a todos los compañeros y amigos del departamento LSI, especialmente a
los incansables deportistas y a los integrantes de la LSI Big Band. Gracias a
todos por los buenos ratos que he pasado junto a vosotros durante el desarro-
llo de esta tesis.
Finalmente, y no menos importante, me gustaría dedicar esta tesis por
su incondicional apoyo a mi familia, a mis padres y hermanas, a todos mis
amigos (incluso a aquellos que nunca llegaron a creer que la terminaría), y
por supuesto a mi novia, Claudia. Te quiero, pequeñita.
Este trabajo de investigación ha sido realizado dentro del proyecto
ENLACE (TIN2004–04232), gracias a la financiación del Ministerio de Cien-
cia y Tecnología y a la beca FPI asociada (BES-2005-7178), de la que ha dis-
frutado su autor.
ii
Parte I Introducción
iii
Resumen

RESUMEN
En este trabajo de investigación se explora y desarrolla toda una arqui-
tectura que da soporte a nuevos paradigmas tecnológicos educativos emergen-
tes de carácter colaborativo, ubicuo y distribuido buscando diseñar una serie
de modelos computacionales que los sustenten.
Para este desarrollo se ha utilizado como estrato tecnológico el para-
digma de sistemas multi-agente para dar soporte al aprendizaje que use dispo-
sitivos móviles y sistemas ubicuos en general. El nombre que recibe esta
arquitectura es DAEDALUS (Distributed Agent-based EDucational
Architecture for Learning using Ubiquitous Systems).
DAEDALUS está diseñado como un sistema multi-agente. Los agentes
son capaces de observar el entorno de aprendizaje, analizarlo y actuar en con-
secuencia. La arquitectura de DAEDALUS está basada en ICARO-T, una
plataforma para el desarrollo de sistemas multi-agente.
La arquitectura DAEDALUS se estructura a lo largo de varios niveles
(Nivel de Infraestructura, Nivel de Semántica y Contexto, Nivel de Organiza-
ción Educativa y Nivel de Interacción) y de forma general aporta:
1. Una plataforma software basada en agentes capaz de funcionar en un ran-
go heterogéneo de dispositivos, incluidos dispositivos móviles.
2. Un modelo de organización de agentes de carácter completamente distri-
buido y con capacidad de adaptarse dinámicamente a distintas topologías
de red.
3. Una ontología de conceptos comunes a todos los agentes de la organiza-
ción educativa que incluye una taxonomía de eventos y un modelo de con-
texto.
iv
Parte I Introducción

4. Una representación computacional de dichos modelos que permita el inter-
cambio de información y conocimiento entre todos los dispositivos de la
infraestructura.
5. Un conjunto de agentes especializados que aporten servicios educativos in-
teligentes, básicos para el desarrollo y el apoyo de actividades de aprendi-
zaje.
Una idea principal empleada a lo largo de este trabajo consiste en inte-
grar el proceso de desarrollo de la propuesta en torno a un diseño basado en
escenarios. Los escenarios son específicos, incluyen a las personas dentro de
ellos y están situados en el mundo real. Mediante el empleo de escenarios du-
rante el desarrollo es posible enfocar el diseño hacia detalles que precisan ma-
yor atención desde el punto de vista de los usuarios.
v
Abstract

ABSTRACT
This research work explores and develops a whole new architecture
that supports new emerging educational technology paradigms of collabora-
tive, ubiquitous and distributed nature, in order to design a series of comput-
er models that enables them.
This development has been carried out using a multi-agent system pa-
radigm as the technological layer for supporting student learning using mobile
and ubiquitous systems in general. The name given to this architecture is
DAEDALUS (Distributed Agent-based Architecture for Educational using
Ubiquitous Learning Systems).
DAEDALUS is designed as a multi-agent system — agents are able to
observe the learning environment, analyze it and act accordingly. DAEDA-
LUS architecture is based on ICARO-T, a platform for the development of
multi-agent systems.
DAEDALUS architecture is structured over several levels (Level of In-
frastructure, Level of Semantics and Context, Level of Educational Organiza-
tion and Level of Interaction) and generally provides:
1. An agent-based software platform capable of operating in a he-
terogeneous range of devices, including mobile devices.
2. A model of organization fully distributed and capable of dy-
namically adapting to different network topologies.
3. An ontology of concepts common to all actors in the education-
al organization which includes a taxonomy of events and a con-
text model.
vi
Parte I Introducción

4. Computational representation of these models to enable the ex-
change of information and knowledge between all the devices of
infrastructure.
5. A set of specialized agents to provide basic intelligent educa-
tional services for the development and support of learning ac-
tivities.
A main idea used throughout this work is to integrate the development
process around a scenario-based design. Scenarios are specific, include people
in them and are located in the real world. Through the use of scenarios dur-
ing development is possible to approach the design details that require further
attention from the user’s point of view.