SAPIENT

Sistem inteligent de instruire – Abordare evoluţionistă în e-learning

Acronim: SAPIENT

Parteneri:
Instituţia Coodonatoare - Universitatea din București (UNIBUC)
Instituţia Parteneră - SC InSoft Development & Consulting SRL (INSOFT)

Autoritatea Contractantă: UEFISCDI - Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării

Tip proiect: Proiect colaborativ de cercetare aplicativă (PCCA tip 2), domeniul 1 – Tehnologia informației și comunicații

Nr.proiect: PN-II-PT-PCCA-2011-3.2-1544, Contract PCCA 16/2012

Durata: 54 luni (iulie 2012 - decembrie 2016)

Director de proiect (UNIBUC):   Prof. Dr. Dan Florin MIHĂILESCU,

tel: (+4) 021.318.15.69,

email: dan.mihailescu at bio.unibuc.ro

Responsabil de proiect (INSOFT): Alexandru SOFRONIA

Email: alexandrus at insoft-dc.ro

Scurtă descriere a proiectului: Scopul proiectului este proiectarea şi dezvoltarea un sistem de tutoring inteligent bazat pe teoriile biologiei evoluţioniste, care foloseşte trăsăturile (faciale şi,  eventual cele vocale ale cursantului) relevante contextelor de învăţare, pentru a modifica un agent pedagogic virtual într-un mediu de e-learning asincron.

Obiective specifice:

  1. Proiectarea şi dezvoltarea unui modul de modelare a feţei şi vocii cursantului;
  2. Proiectarea şi dezvoltarea unui agent pedagogic virtual;
  3. Proiectarea şi dezvoltarea de algoritmi şi protocoale pentru modificarea agentului pedagogic virtual conform informaţiilor primite de la modului de modelare al cursantului;
  4. Dezvoltarea unui set dublu de resurse educaţionale digitale pentru evaluare şi validare (unul cu agent pedagogic virtual şi altul fără acesta);
  5. Validarea componentelor SAPIENT prin evaluarea eficienţei învăţării si a satisfacţiei cursantului;
  6. Integrarea modulelor experimentare într-un prototip bazat pe o arhitectură orientată pe servicii (SOA - Service Oriented Architecture);
  7. Creşterea “know-how-ului” consorţiului asupra teoriilor şi tehnologiilor relevante;
  8. Integrarea în planurile de business ale companiei participante prin completarea unui patent care să susţină dezvoltarea comercială pe termen lung după finalizarea proiectului.

Plan de realizare al proiectului şi buget alocat:


Nr. crt.

Denumire etapa

Perioada

Buget
-lei-

Cofinanţare
-lei-

1.

Studiu asupra modelelor teoretice şi a tehnologiilor utilizate în paradigma SAPIENT

2012

589.740

44.935

2.

Proiectarea şi implementarea modelelor experimentale

2013

435.852

31.863

3.

Proiectare continut educational

2014

580.293

49.520

4.

Integrarea si testarea modelului continutului educationa

2015

427.301

37.526

5.

Dezvoltarea prototipului SAPIENT

2016

629.664

289.672

Rezultate şi Indicatori de proces:                   

Nr. crt.

Denumire etapa

Perioada

Rezultate obţinute

Indicatori de proces realizaţi

1.

Studiu asupra modelelor teoretice şi a tehnologiilor utilizate în paradigma SAPIENT (user model, content model, agent model)

Iulie 2012 -Decembrie 2012

Raport stiinţific şi tehnic asupra modelelor teoretice şi a tehnologiilor utilizate în paradigma SAPIENT

Ponderea contribuţiei financiare private

7%

2.

Proiectarea şi implementarea modelelor experimentale (arhitectura, modele experimentale UM și AM)

Ianuarie 2013 – Octombrie 2013

Raport stiinţific şi tehnic asupra arhitecturii sistemului SAPIENT si a modelelor experimentale UM si AM

Număr de articole acceptate spre publicare

1

Ponderea contribuţiei financiare private

7%

3.

Proiectare continut educational (integrare UM și AM, testare UM si AM, proiectare strategie pedagogice pentru livrarea continutului digital educational, proiectarea conținutului educațional pentru testarea CM, Diseminarea rezultatelor prin publicarea de articole științifice la conferințe sau workshop-uri)

Noiembrie 2013 - Decembrie2014

Raport stiinţific şi tehnic privind imbunatartirea modelelor UM si AM ca urmare a testarii acestora, si proiectarea strategiei de livrare si testare a continutului educational

Ponderea contribuţiei financiare private

8%

Numarul de articole publicate sau acceptate spre publicare

4

Factor de impact cumulat

8,923

Numarul de citari

1

4.

Integrarea si testarea modelului continutului educational

Ianuarie 2015 – Decembrie 2015

 Raport stiinţific şi tehnic privind Integrarea si testarea modelului continutului educational

Ponderea estimată a contribuţiei financiare private

8.27%

Numarul de articole publicate sau acceptate spre publicare in fluxul stiintific principal international 3
Factorul de impact relativ cumulat al publicatiilor publicate sau acceptate spre publicare 0,247

5.

Dezvoltarea prototipului SAPIENT

Ianuarie 2016 – Decembrie 2016

<etapă viitoare>

Ponderea estimată a contribuţiei financiare private

35%

Obiective realizate:

Pe parcursul anului 2012, în cadrul etapei 1, au fost desfăsurate 5 activităţi de cercetare – dezvoltare (categoria de activitate A2), fiecare dintre acestea finalizându-se cu un livrabil specific – raport tehnic (D1.1 – D1.5):

  • Raport tehnic D1.1 - Studiu asupra caracteristicilor fizice umane relevante pentru procese instrucționale (învățare-predare);
  • Raport tehnic D1.2 - Studiu asupra tutorilor pedagogici animați și relevanța acestora în proiectarea conținuturilor educaționale și a platformelor educaționale;
  • Raport tehnic D1.3 - Studiu asupra tehnicilor și tehnologiilor de afișare în timp real a tutorilor animați;
  • Raport tehnic D1.4 - Studiu asupra tehnologiilor de afișare 3D a unor utilizatori virtuali folosind caracteristici 2D;
  • Raport tehnic D1.5 - Studiu asupra tehnologiilor de generare în timp real a vocii bazate pe modele particulare.

Conform specificului proiectului, toate livrabilele (D1.1 – D1.5) au caracter intern, fiind disponibile doar partenerilor din cadrul consorțiului.

Pe parcursul anului 2013, în cadrul etapei 2, au fost desfăsurate 3 activităţi de cercetare – dezvoltare (categoria de activitate A2), fiecare dintre acestea finalizându-se cu un livrabil specific – raport tehnic (D2.1 – D2.3):

  • Raport D2.1. Arhitectura interacțiunii cu utilizatorul în sistemul SAPIENT;
  • Raport D2.2. Specificații modul experimental UM – Modelarea caracteristicilor utilizatorului;
  • Raport D2.3. Specificații modul experimental AM - Agent Pedagogic Virtual.

Conform specificului proiectului, toate livrabilele (D2.1 – D2.3) au caracter intern, fiind disponibile doar partenerilor din cadrul consorțiului.

  • 2 participări la conferințe (a se vedea secțiunea Resurse);
  • Implicarea și promovarea tinerilor prin alegerea unor teme de doctorat, masterat și licență din tematica proiectului:
    • doctorat: "Rațiunile evolutive (cauze de tip ultim) și mecanismele de funcționare (cauze de tip proxim) ale mecanismelor folosite pentru a produce și procesa; semnale în ceea ce privește alegerea partenerului la oameni"  - doctorand Silviu Apostol;
    • masterat: "Caracteristici fizice, comportamentale și pedagogice în mediul virtual de învățare comparativ cu cel real"  - masterand Florin Oprina;
    • masterat: "Caracterizarea emoțiilor prin evaluarea parametrilor fiziologici" - masterand Oana Paun;
    • masterat: "Caracterizarea emoțiilor prin evaluarea microexpresiilor faciale" - masterand Andreea Surdu;
    • licență: "Monitorizarea activității electrodermale sub acțiunea stimulilor emoționali" - Denisa Apostoaie.

Pe parcursul etapei 3 derulată în perioada ianuarie 2014 – decembrie 2014, au fost desfăşurate 4 activităţi de cercetare–dezvoltare (A2), fiecare finalizându-se cu un livrabil specific precum;şi o activitate de diseminare care se va continua pe perioada proiectului (D1).

Obiectivul fazei 3 a proiectului a fost acela de a îmbunătăți modelele experimentale pentru un agent pedagogic virtual (AM) și un agent de modelare utilizator (UM), realizate în faza 2 și proiectarea scenariilor și a tipului de conținut educațional care va fi dezvoltat și utilizat în etapa 4 pentru integrarea si testarea modelului conținutului educațional.. Activitățile desfăşurate au avut ca rezultat un livrabil specific:

  • D3.1 – Raport tehnic - Integrarea modelului utilizator cu modelul agentului virtual – această activitate s-a concentrat pe îmbunătățirea, extinderea și stabilizarea  modelului experimental al Utilizatorului;
  • D3.2 – Raport de evaluare - Testarea modelelor integrate SAPIENT, validare si optimizare date – a fost efectuată în contextul îmbunătățirii, extinderii și stabilizării modelului experimental al Utilizatorului și s-a finalizat cu un test de stabilire a preciziei și gradului de încredere al utilizatorilor în informațiile detectate de modelul Utilizator, cu o listă de probleme întâlnite și îmbunătățiri propuse;
  • D3.3 – Raport tehnic - Proiectarea strategiei pedagogice pentru livrarea conținutului digital educațional in contextul proiectului SAPIENT;
  • D3.4 – Raport tehnic - Proiectarea conținutului educațional pentru testarea;
  • D3.1 – Raport de diseminare - Diseminarea rezultatelor parțiale de către echipa de cercetători ai Universității din București.

Conform specificului proiectului, toate livrabilele (D3.1 – D3.4) au caracter intern, fiind disponibile doar consorțiului. Livrabilul D3.5 reprezintă raportul activității de diseminare care se cuantifică prin publicarea a patru articole cotate ISI şi trimiterea spre evaluare a celui de-al cincilea articol, după cum urmează:

Avram, S., et al., Chondroitin Sulfate Proteoglycans: Structure-Function Relationship with Implication in Neural Development and Brain Disorders. BioMed Research International, 2014. 2014: p. 11;

Avram, S., et al., Structure–Biological Function Relationship Extended to Mitotic Arrest-Deficient 2-Like Protein Mad2 Native and Mutants-New Opportunity for Genetic Disorder Control. International Journal of Molecular Sciences, 2014. 15(11): p. 21381-21400;

Speranța Avram, Maria Mernea, Dan Florin Mihailescu, Corina Duda Seiman, Daniel Duda Seiman and Mihai Viorel Putz, Mitotic Checkpoint Proteins Mad1 and Mad2 Structural and Functional Relationship with Implication in Genetic Diseases, Current Computer Aided-Drug Design, 2014 , vol 10(2), Pages 168-181 (14).

Cătălin Buiu, Speranța Avram, Daniel Duda-Seiman, Adina L. Milac*, Corina Duda-Seiman, Liliana Pacureanu and Florin Borcan, More Effective DPP4 Inhibitors as Antidiabetics Based on Sitagliptin Applied QSAR and Clinical Methods, Current Computer Aided-Drug Design, 2014 , vol 10 (3) 1573-4099.

Pe parcursul etapei 4 derulată în perioada ianuarie 2015 – decembrie 2015, au fost desfăşurate 4 activităţi de cercetare–dezvoltare (A2), fiecare finalizându-se cu un livrabil specific precum și o activitate de diseminare care se va continua pe perioada proiectului (D1).

Obiectivul fazei 4 a proiectului a fost acela de a integra modelele experimentale pentru un agent pedagogic virtual (AM) și un agent de modelare utilizator (UM), cu un LMS care să ofere posibilitatea furnizării de conținut adaptiv, pe baza arhitecturii dezvoltate în etapa 1. Modelele UM și AM utilizate au fost îmbunătățite față de versiunile lor fazele 2 și 3, iar LMS-ul utilizat a fost selectat pentru integrarea în cadrul modelului experimental după ce au fost testate mai multe variante, în vederea oferirii de conținut adaptiv pe baza informațiilor de la modelul utilizator. Pentru testarea modelului experimental rezultat au fost definite metodologia de evaluare, s-a selectat tipul de conținut educațional care va fi utilizat în prima fază de testare și s-a definit o lecție (conținutul educațional) și scenariile de utilizare a informațiilor de la UM în cadrul acesteia. Pentru efectuarea testelor, au fost pregătit mediul de testare, utilizatori și chestionarele de verificare a cunoștințelor după parcurgerea conținutului, precum și chestionare de satisfacție/ feedback pentru studenții din grupul țintă al experimentului. Rezultatele la testul de cunoștințe ca urmare a parcurgerii lecției sunt salvate de către sistemul LMS, iar chestionarele de satisfacție au fost centralizate de echipa Universității din București. Rezultatele chestionarului de satisfacție și ale procesului de învățare au fost analizate într-o primă fază de echipa Universității din București, în cadrul raportului , urmând să revină asupra lor echipa partenerului INSOFT în etapa 5.

Rezultatele obținute vor fi utilizate pentru îmbunătățirea prototipului care va fi dezvoltat în etapa 5, și sunt prezentate acum în livrabilul D4.4. În funcție de aceste rezultate vor fi aduse îmbunătățiri produsului în fazele următoare ale proiectului.

Activitățile desfășurate au avut ca scop detalierea următoarelor aspect, fiecare activitate rezultând într-un livrabil specific:

  • Integrarea modelelor experimentale utilizator și agent cu un LMS pentru furnizarea de conținut adaptiv => D4.1 - Raport de integrare
  • Descrierea metodologiei de evaluare și validare => D4.2 - Raport tehnic
  • Testarea modulelor SAPIENT utilizând voluntari => D4.3- Raport de testare
  • Evaluarea impactului modulelor SAPIENT asupra eficientei de învățare și obținerea de feedback de la utilizatori => D4.4 - Raport de evaluare
  • Diseminarea rezultatelor parțiale de către echipa de cercetători ai Universității din București => D4.5 Raport de diseminare

Conform specificului proiectului, toate livrabilele (D4.1 – D4.4) au caracter intern, fiind disponibile doar consorțiului. Livrabilul D4.5 reprezintă raportul activității de diseminare în care se regăsesc și în indicatorii științifici ai proiectului.

În cadrul acestei etape rezultatele obţinute au fost diseminate prin publicarea de articole şi participarea la conferinţe, după cum urmează:

Articole:

1. Evaluation of the Therapeutic Properties of Mastoparan- and Sifuvirtide- Derivative Antimicrobial Peptides Using Chemical Structure-Function Relationship - in vivo and in silico Approaches., Avram S, Mernea M1, Borcan F, Mihailescu D., Current Drug Delivery, 2015, 13 nov, Acceptat pentru publicare

2. Antipsychotics as Psychosis Drugs and Neuroprotective Promoters Evaluated by Chemical QSAR – in silico and in vivo Studies, M. Merneaa, L.C. Borcan, F. Borcan, S. Avram, Letters in Drug Design & Discovery, Acceptat pentru publicare

3. Calcium Channel Blockers – Benefits Upon Vascular Biology in Hypertensive Patients, D. Duda- Seiman, C. Duda-Seiman, F. Borcan, L.C. Borcan, S. Mancas, S. Avram, Cardiovascular & Hematological Agents in Medicinal Chemistry, 13(1), pp 54-62 (2015)

Conferinte:

1. The study of conformational changes of bovine serum albumin due to pH and concentration variations, Airini R., Calborean O., Mernea M., Mihailescu D.F., 13th National Conference of Biophysics "CNB 2015"-June 4-6, Timisoara, Romania (Oral Presentation);

2. Modeling the NDM-1 enzyme function using molecular docking and QM/MM methods, Calborean O., Draghiceanu A., Mihailescu D.F., 13th National Conference of Biophysics "CNB 2015"-June 4-6, Timisoara, Romania (Oral Presentation);

3. The unglycosylated form of the transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8) is a marker of pancreatic cancer, Ulareanu R., Cucu D., 13th National Conference of Biophysics "CNB 2015"-June 4-6, Timisoara, Romania (Oral Presentation);

4. QSAR applied to mitotic arrest-deficient 2-like protein mad2 native and mutants – for the genetic disorders control, Avram S., Mernea M., Milac A., Mihailescu D., Petrescu A.J., 13th National Conference of Biophysics "CNB 2015"-June 4-6, Timisoara, Romania (Poster)

5. Electrodermal activity recording an instrument for physiological parameter evaluation, Petrescu L., Petrescu C.D., Mihailescu D.F., 13th National Conference of Biophysics "CNB 2015"-June 4-6, Timisoara, Romania (Poster)

6. Experiments and molecular modeling on GHz-THz sensing of camel single domain antibodies binding to lysozyme, Mernea M., Vasile I., Calborean O., Stiens J., Zhang Y., Muyldermans S., Maes D, Mihailescu D., 13th National Conference of Biophysics "CNB 2015"-June 4-6, Timisoara, Romania (Oral Presentation)

Resurse:

[1] Silviu APOSTOL, Livia PETRESCU, Alexandru SOFRONIA, Dan MIHĂILESCU - One Size Does Not Fit All! A Theoretical Model For Adaptive Tutoring Systems – Conference proceedings of "eLearning and Software for Education", pp 44-49, Iss 02/2012

[2] Silviu APOSTOL, Oana ŞOICA, Loredana MANASIA, Cătălin ŞTEFAN - Virtual Pedagogical Agents In The Context Of Virtual Learning Environments: Framework and Theoretical Models  – Conference proceedings of “eLearning & Software for Education 2013”, Issue 2, p531-536.