Titulo Estágio
ISABELA: Um tutor virtual que promove um melhor desempenho académico
Áreas de especialidade
Comunicações, Serviços e Infraestruturas
Sistemas Inteligentes
Local do Estágio
DEI-FCTUC
Enquadramento
A chegada da Internet das Coisas (IoT) está a tornar-se uma realidade: uma rede global de sensores, telemóveis, computadores e outros dispositivos que podem analisar o mundo com exatidão e comunicar entre si em tempo real. De acordo com recentes estudos, espera-se que o mercado de comunicação Machine-to-Machine (M2M) sem fios represente quase 196 mil milhões de dólares de lucro em 2025, seguindo uma taxa de crescimento anual composta de 21% durante os onze anos entre 2014 e 2025. Da utilização destes diversos elementos computacionais surge o conceito de sistema cíber-físico (CPS), que consiste na percepção e controlo de fenómenos físicos através destas redes de dispositivos interligados, que trabalham em conjunto para atingir objetivos comuns. Estes sistemas cíber-fisicos representam uma confluência das áreas de robótica, das redes de sensores sem fios, da computação móvel e da IoT para conseguir ambientes altamente monitorizados, e facilmente controláveis e adaptáveis.
Apesar destas ferramentas interligadas e inteligentes comunicarem umas com as outras sem intervenção humana, a tecnologia é sempre feita por humanos e para humanos. Desta forma, para promover a criação de sistemas que sejam úteis à pessoa comum, não basta simplesmente considerar a heterogeneidade e a integração de ferramentas inteligentes. No entanto, fora da área de “e-health”, cujo objetivo principal é o de monitorizar pacientes, existe ainda pouco trabalho científico que se foque nos efeitos do contexto humano na malha de controlo dos CPSs.
Por outro lado, sistemas que considerem o contexto humano irão tornar-se progressivamente mais importantes, e a maioria das futuras tecnologias irão convergir para uma consciência deste contexto humano. Quando todos estes sensores e dispositivos móveis começarem a ser usados para detectar e compreender a natureza humana, os humanos tornar-se-ão parte integral da IoT e dos CPSs convergindo-se, então, para os “Human-in-the-loop Cyber-Physical Systems” (HiTLCPS). A presença e comportamento humanos já não serão vistos como factores externos e desconhecidos, mas tornar-se-ão numa parte fulcral do sistema.
Objetivo
Neste projeto propomos o desenvolvimento de um “tutor virtual”, baseado numa app, num sistema central e num chatbot, que ajude os estudantes da Universidade de Coimbra a melhorar o seu desempenho académico. A aplicação recolhe informação através de inquéritos, dos sensores do telemóvel e de várias APIS para, utilizando técnicas de aprendizagem máquina, compreender o impacto da carga de trabalho académico no stress, padrões de sono, actividade física, socialização e bem-estar emocional dos estudantes, e relacioná-los com o seu desempenho académico.
Além de compreender as motivações, contexto e estado emocional dos estudantes, a ISABELA (Iot Student Advisor & BEst Lifestyle Analyser) irá também tomar acções pro-ativas. A nível individual, a aplicação móvel irá fornecer informações relevantes ao estudante acerca das aulas a que está inscrito, novos eventos ou workshops, entre outros, mas também oferecer dicas de forma oportuna (tais como sugerir que o estudante se deite mais cedo caso esteja cansado ou vá sair com os amigos para descontrair). Para além disso, pretende-se também adaptar o próprio ambiente de aprendizagem aos seus estudantes. Para tal, o sistema ISABELA irá utilizar técnicas de anonimização que asseguram a privacidade dos estudantes, mas que permitam agregar informação para que esta possa ser utilizada para melhorar métodos de ensino.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1) Estudo do estado-da-arte, do protótipo actualmente existente e das tecnologias de suporte ao desenvolvimento do projecto.
Data de início: Setembro 2023
Duração estimada: 1 mês
2) Implementação do sistema dashboard para o servidor, do servidor de backend e das apps, com mecanismos de notificação e dicas.
Data de início: Outubro 2023
Duração estimada: 3 meses
3) Estudo e integração de técnicas de aprendizagem máquina para detetar e relacionar perfis de estudantes, padrões de estudo, actividades, socialização, estado emocional dos estudantes, entre outros.
Data de início: Janeiro 2024
Duração estimada: 3 meses
Plano de Trabalhos - Semestre 2
3) Estudo e integração de técnicas de aprendizagem máquina para detetar e relacionar perfis de estudantes, padrões de estudo, actividades, socialização, estado emocional dos estudantes, entre outros.
Data de início: Janeiro 2024
Duração estimada: 3 meses
4) Desenvolvimento e implementação de técnicas de anonimização.
Data de início: Março 2024
Duração estimada: 1 meses
5) Testes, melhorias, avaliação e escrita da Tese.
Data de início: Abril 2024
Duração estimada: 3 meses
Condições
Integração em equipa de investigação envolvida em vários projetos de investigação na área em causa.
Observações
Estágio co-orientado pelo Prof. Doutor Jorge Sá Silva, do DEEC-FCTUC
Orientador
Fernando Boavida
boavida@dei.uc.pt 📩