Infrastrutture e piattaforme real-time per ambienti di ricerca e e-learning collaborativo
Obiettivi specifici
L’obiettivo di questo progetto è la creazione di un laboratorio congiunto per studiare soluzioni tecnologiche ed architetturali per griglie collaborative, sia a livello di applicazione che a livello di infrastruttura (di rete). L’attività del progetto si divide in 3 fasi che riguardano le soluzioni abilitanti (workpackage 1), l’integrazione delle soluzioni abilitanti (workpackage 2) ed esperimenti congiunti tra le unità di ricerca (workpackage 3). Si propone anche di organizzare sessioni di lavoro collaborativi all’interno del progetto sia a scopo di validazione della ricerca sia come strumento abilitante la collaborazione.
Ecco lo schema della rete dei collegamenti tra i laboratori italiani e tunisini:
A livello di infrastruttura, l’attività di ricerca proposta dà una risposta
all’aumento di richiesta di banda da parte dei terminali per l’accesso a servizi
speciali e/o multimediali oppure per l’accesso Internet ad alta velocità.
In particolare, alle reti di accesso devono essere garantito un efficiente trasporto
dei pacchetti ben oltre il segmento di accesso. La naturale aggregazione geografica
degli utenti che sono serviti dallo stesso nodo trova, nelle reti ottiche di trasporto,
una controparte protocollare nella tecnica MPLS (Multi-protocol Label switching).
Le unità di ricerca prevedono di studiare i segmenti ottici metro/core per
il supporto efficiente di applicazioni multimediali. In particolare, si prevede di
studiare l’ingegneria del traffico e il supporto della QoS nei segmenti core e
metropolitani della rete. Nel segmento metropolitano saranno studiati algoritmi di
allocazione e robustezza ai guasti basati su protocolli IP/MPLS con velocità
di trasmissione dell’ordine del Gigabit al secondo. Sarà inoltre studiata una integrazione
dei segmenti metro e core per il supporto della QoS da estremo ad estremo attraverso
un appropriato mappaggio dei circuiti virtuali utilizzando la suite protocollare GMPLS.
A livello di componente, saranno studiati i problemi collegati alla creazione di reti ottiche altamente riconfigurabili. Sarà studiata una classe di nuovi dispositivi che impiegano materiali micro-strutturati. In particolare l’attenzione sarà concentrata sull’ottimizzazione delle loro proprietà ottiche attraverso un appropriato processo di fabbricazione. Tra le operazioni candidate vi è l’introduzione di doranti nella matrice del cristallo in maniera selezionata e controllata, oppure l’ingegnerizzazione della sezione traversa di fibre ottico micro-strutturate.
A livello di applicazione, gli sviluppo dell’ICT ha un impatto significativo sui
metodi di insegnamento convenzionali e non convenzionali. Le attuali interfacce utente
basate sul paradigma WIMP (Windows, Icons, Menus and Pointing device) non scaleranno
effettivamente per soddisfare tutte le future applicazioni, richiedendo piuttosto interazioni
più sofisticate e “naturali”, in cui l’interazione col computer sarà
capace di sfruttare tutte le abilità percettive della comunicazione tra umani.
Alcuni componenti multimediali sono già inclusi nelle attuali interfacce, ma molti
sforzi di ricerca sono tuttavia necessari per valutare l’efficienza di diversi media
e il loro uso integrato in ambienti di apprendimento virtuale.
In prospettiva, i futuri sviluppi dell’interattività naturale includeranno verosimilmente
interfacce multidimensionali (capaci di fornire metafore 1D/2D/3D/nD) e interfacce percettive
(capaci di acquisire informazioni esplicite ed implicite sugli utenti e sull’ambiente in
cui essi operano). In questo contesto di interfacce multidimensionali, nonostante la ricerca
stia già mostrando che un appropriato uso delle metafore visuali può
condizionare le esperienze mediate da computer, vi sono ancora significativi sforzi di
ricerca da fare per valutare il valore delle differenti metafore dimensionali, la loro possibile
integrazione, e il loro effetto individuale e combinato sui risultati nell’apprendimento.
Per migliorare la qualità dell’interazione, e renderla più naturale, sperimenteremo
l’integrazione di interfacce percettive con sistemi di e-learning. Le interfacce percettive
consentono al computer di avere capacità “sensitive” tipiche della comunicazione umana,
cosicché l’interfaccia diventa capace di “vedere”, “sentire”, etc. Le interfacce
di utente basate su visione (VBIs), che acquisiscono dati attraverso videocamere,
costituiscono una importante parte di questa categoria. Nuove interfacce di e-learning
basate sul riconoscimento della gestualità, movimento della testa, e movimenti
degli occhi possono rappresentare una delle più importanti direzioni di ricerca
verso modi più naturali di interagire con gli ambienti di e-learning interpretando
lo stato emozionale dell’utente e potendo il sistema cambiare il suo comportamento di
conseguenza. Per esempio, dalla circostanza che l’utente sta corrugando la fronte il
computer può inferire che qualcosa non è chiaro ed automaticamente aprire
una finestra di aiuto.
L’uso delle tecniche VBI può essere considerato un approccio relativamente
nuovo per l’interazione dell’utente con ambienti virtuali all’interno dei sistemi di
e-learning, e può aprire nuove possibilità per modalità di
comunicazione più efficaci. Nonostante questo sia vero prevalentemente per persone
con disabilità alla quelli è precluso l’uso delle mani (che quindi può
svolgere funzioni prima impossibili da realizzare), le tecniche VBI possono essere
impiegate convenientemente in situazioni generali.
Il riconoscimento gestuale può essere sfruttato per consentire alle persone
di comunicare con dispositivi reali o virtuali senza la necessità di toccarli.
Il seguire il movimento della testa ha il vantaggio principale di liberare totalmente
o parzialmente le mani dell’utente e può essere utilizzato per implementare qualche
forma di comunicazione guidata dalla posizione/movimento della testa. Infine, il
movimento degli occhi può essere sfruttato in modalità di interazione
sofisticate dove è richiesta l’esatta identificazione dello sguardo
dell’utente (ad esempio per realizzare un puntamento visivo o per capire se l’utente
sta leggendo).
Un altro obiettivo di ricerca è di arricchire il Learning Management System
con strumenti pedagogici per migliorare la qualità del processo educativo.
Oggi molte implementazioni e sperimentazioni sono state fatte. Queste sperimentazioni
hanno dimostrato che strumenti tecnologicamente avanzati non garantiscono il successo
a meno anche gli aspetti pedagogici non siano stati affrontati.
