Adaptive Hypertextsysteme

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1 Adaptive Hypertextsysteme Seminararbeit aus Seminar aus Informatik Fachbereich Computerwissenschaften Paris-Lodron-Universität Salzburg Sommersemester 2011 Betreuer: Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Wolfgang Pree Irene Piralli Matrikelnummer Christine Döttlinger Matrikelnummer Juli 2011

2 2 Abstract Eine der zentralen Ideen, auf der die Entwicklung von Hypertextsystemen basiert, ist die Verknüpfung von Informationseinheiten zu einer Wissensbasis. Auf der Grundlage dieser Wissensbasis kann jeder Benutzer seinen Assoziationen folgend Wissen generieren, das zu seinen Informationsbedürfnissen passt. So faszinierend diese Vision ist, stößt sie bei der praktischen Umsetzung auf Grenzen. Im ersten Teil der Arbeit wird versucht, den Ursachen dafür auf die Spur zu kommen, um die Sinnhaftigkeit des Einsatzes von Hypertexsystemen begründen zu können. Es werden Risiken und Chancen, die Adaptivität bei Hypertextsystemen mit sich bringt, behandelt. Des Weiteren wird auf Zusammenhänge zwischen Adaptivität und Benutzermodellierung eingegangen und es werden einige Anwendungsmöglichkeiten von Hypertextsystemen skizziert. Zur Abklärung der Frage, wie und in Bezug worauf Anpassung erfolgt, werden Methoden und Techniken zur Anpassung von Inhalt und Navigationsstruktur sowie einige Ansätze zur Benutzermodellierung vorgestellt. Im zweiten Teil der Arbeit werden ausgewählte adaptive Systeme präsentiert und anschließend das AHA!-Modell detaillierter behandelt. Das AHA!-Modell bietet eine Vielzahl an Werkzeugen und Anwendungsgebieten. Es ist eine Open Source-Applikation und durch den Einsatz von Standard-Protokollen und -Formaten auf einer großen Anzahl von Plattformen lauffähig. Die Applikation basiert auf Konzepten und Modellen. Modelle beschreiben die Struktur der Domäne, das Wissen des Benutzers über die Domäne und Adaptionsregeln. Die Adaption erfolgt über Bedingungen und wird auf verschiedene Objekte (Links, Fragmente und systemfremde Objekte) angewendet. AHA! unterstützt als Methoden das adaptive Verbergen von Links und die Link-Annotation, wobei eine dritte Methode, die direkte Führung, nachträglich implementiert werden kann.

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 4 2 Begriffsexplikation und Definition Adaptierbarkeit Adaptivität Iterativer Prozeß Risiken und Chancen von Adaptivität bei Hypertexten 6 4 Anwendungsbereiche Lernsysteme Informationssysteme Hypertextsysteme für Information-Retrieval Methoden und Techniken Anpassung des Inhalts Methoden Techniken Anpassung der Linkstruktur Techniken: Methoden Benutzermodelle Overlay-Modell Stereotypen-Modell Bayessche Netze Adaptive Systeme Modelle SmexWeb InterBook KBS Hyperbook AHA-Modell Technologien Modell-Struktur Architektur Adaption Werkzeuge Zusammenfassung 23 9 Abkürzungsverzeichnis 25

4 1 Einleitung 4 1 Einleitung Vannevar Bush entwirft 1945 in seinem Aufsatz As we may think. [15] die Utopie von einem Memory Extender in Form einer Maschine (kurz Memex), die es dem Benutzer ermöglicht Informationseinheiten zu verknüpfen. Ähnlich wie im menschlichen Gehirn sollen so assoziative Netzwerke entstehen, die als Erweiterung des menschlichen Geistes funktionieren. Dadurch soll eine Verbesserung des Auffindens und der Verwaltung von Informationen und somit eine Optimierung des Wissensmanagements erfolgen. Douglas Engelbart und Ted Nelson entwickeln die Visionen von Bush weiter, setzen sie in den 60er Jahren in praktische Anwendungen um und liefern damit wichtige Grundlagen für die Entstehung der in den letzten Jahrzehnten stark an Bedeutung gewinnenden Hypertextsystemen. Folgt man den Visionen von Vordenkern wie Bush oder Engelbart sind Hypertextsysteme eine Basis, die es dem einzelnen Benutzer erlaubt, autonom, seinen Assoziationen folgend Pfade oder trails durch das Gesamtangebot an Informationen zu konstruieren. Durch das zur Verfügung stellen einer maximalen Anzahl an Optionen Verbindungen zwischen den Informationseinheiten herzustellen, liegt ein Optimum an Möglichkeiten für den selbstgesteuerten Wissenserwerb vor. D.h.: Das Individuum macht durch Selektion Fragmente des Hypertextsystems sichtbar und paßt es so auf der Ebene seiner Wahrnehmung an seine Bedürfnisse an. Aus dieser Perspektive betrachtet, stellt ein Hypertextsystem in Abhängigkeit von seinen potentiell gegebenen Verknüpfungsmöglichkeiten eine Annäherung an eine one-size-fits-all Lösung [12] dar. Jeder Benutzer generiert auf der Grundlage der für ihn passenden Assoziationen Wissen, indem er aus der Gesamtheit der Informationseinheiten auswählt. Es stellt sich die Frage, inwiefern es sinnvoll sein kann, Hypertextsysteme zu adaptieren. Wichtige Begriffe zur Abklärung dieser Frage sind lokale und globale Kohärenz. Lineare Texte sind in der Regel so aufgebaut, daß Wissen, das an früherer Stelle vermittelt wurde, später im Text als Kontext für neue Informationen zur Verfügung steht. Durch die lineare Struktur des Textes, weiß der Autor an jeder Stelle, welche Informationen er bereits zur Verfügung gestellt hat. Die bereits zur Verfügung gestellten Informationen kann er als gegebenen Kontext für neu eingeführte Informationen voraussetzen.[2] Der Rezipient kann die sukzessiv eingeführten Informationseinheiten zu größeren Informationseinheiten zusammenbauen, indem er auf der Basis seines Wissens und seiner Vorstellung von der Welt seinen mentalen Modellen von realen Sachverhalten Schlußfolgerungen zieht und mit den vom Autor im Vorfeld gegebenen Informationen in Beziehung setzt. Der Leser kann sich ein global kohärentes mentales Bild von einem global kohärent aufgebauten linearen Text konstruieren. Im Hypertext können kohärente Texte nur auf Knotenebene zur Verfügung gestellt werden. Man spricht hier von lokaler Kohärenz. In einem Knoten können Informationen, die in anderen Knoten des Hypertextsystems eingeführt wurden, nicht ohne weiteres vorausgesetzt werden. Angenommen der Benutzer hat ein kohärentes mentales Bild von einem in einem Knoten dargestellten, kohärenten Text. Dieses mentale Bild soll durch Informationen, die in anderen Knoten zur Verfügung gestellt werden, erweitert werden. Dazu muß der Benutzer auf

5 2 Begriffsexplikation und Definition 5 Strategien zurückgreifen können, die es erlauben, passende Knoten auszuwählen. Knoten sind passend, wenn sie direkt oder indirekt Propositionen bereitstellen, die im Kontext des bereits vorhandenen mentalen Bildes verarbeitet werden können. Stehen dem Benutzer keine solchen Strategien zur Verfügung, kann es zu kognitiver Überbelastung und zu Desorientiertheit kommen. Ein Problem bei der one-size-fits-all Vorstellung ist, daß die Benutzer eines Hypertextes in Bezug auf Vorkenntnisse, Zielsetzungen, Erfahrungen, Interessen, Vorlieben usw. recht unterschiedliche Voraussetzungen haben können. Beispielsweise kann ein Benutzer das Konzept, das einer gegebenen Linkstruktur zugrunde liegt, aufgrund seiner Vorkenntnisse auf dem entsprechenden Wissensgebiet erkennen. Diese Voraussetzung kann ausreichend sein, damit Informationseinheiten, die in den verlinkten Knoten zur Verfügung gestellt werden, gut in die vorhandene Wissensbasis integriert und im Langzeitgedächtnis gespeichert werden können. Ist bei einem anderen Benutzer diese Voraussetzung nicht gegeben, kann es leicht passieren, daß er die Übersicht über die Linkstruktur und die in den Knoten bereitgestellten Inhalte verliert, Informationen nicht mit bereits Bekanntem in Beziehung setzen kann, kurze Zeit im Arbeitsgedächtnis abspeichert und dann verliert. Bei adaptiven Hypertextsystemen verfolgt man den Ansatz, daß bei Hypertexten auftretende Design-Probleme wie Steigerung der globalen oder lokalen Kohärenz, Verbesserung von Navigationskonzepten zur Optimierung der Orientierung usw. mit Hilfe von Benutzermodellen gelöst werden. 2 Begriffsexplikation und Definition by adaptive hypermedia systems we mean all hypertext and hypermedia systems which reflect some features of the user in the user model and apply this model to adapt various visible aspects of the system to the user. [11] Die zentralen Begriffe, die Brusilovsky zur Definition von adaptiven Hypermedia-Systemen verwendet sind: Hypertext-System Benutzermodell Adaptivität 2.1 Adaptierbarkeit Adaptivität Im gegebenen Kontext ist es notwendig zwischen adaptiven und adaptierbaren Systemen zu unterscheiden. Adaptierbare Systeme können durch den Benutzer selbst aktiv an seine Bedürfnisse angepaßt werden.[1] Der Einsatz von adaptierbaren Systemen kann beispielsweise bei Lernsystemen sinnvoll sein, um das System durch den Benutzer oder durch einen Experten in größeren zeitlichen Abständen an das sich ändernde Lernniveau anzupassen.

6 3 Risiken und Chancen von Adaptivität bei Hypertexten 6 Adaptivität bei einem System ist gegeben, wenn die Anpassung an veränderte Bedingungen durch das System selbst erfolgt. Die Anpassung wird iterativ, in kleineren Zeiteinheiten durchgeführt (Siehe: 2.2) Entscheidend bei adaptiven Hypertextsystemen ist also, daß das System auf der Grundlage eines durch das System selbst erstellten Benutzerprofils verschiedene Aspekte des Systems an die Bedürfnisse des Benutzers anpaßt. Aspekte des Systems, die angepaßt werden, sind: Navigation Inhalt Layout Im Kapitel 5 werden Methoden und Techniken abgehandelt, die zur Anpassung der verschiedenen Aspekte des Systems verwendet werden. Auf Bereiche der Benutzermodellierung, die im Kontext adaptive Hypertextsysteme relevant sind, wird im Abschnitt 6 eingegangen. 2.2 Iterativer Prozeß In adaptiven Hypertextsystemen erfolgt die Anpassung des Systems an das Benutzermodell durch einen iterativen Prozeß innerhalb des Systems. Die Adaption kann in Form eines endlichen Automaten (Abb. 1) dargestellt werden. Der endliche Automat ist durch die 4 Zustände Interaction, User-Observation, Adjustments, Presentation und 6 Zustandsübergänge beschrieben. Liefert der Benutzer einen System-Input, der eine adaptive Reaktion nach sich zieht, erfolgt ein Übergang in den Zustand User-Observation. In diesem Status werden die durch die Eingabe des Benutzers dem System zur Verfügung gestellten Informationen ausgewertet. Der Zustand Adjustments, in den im nächsten Schritt gewechselt wird, besteht aus zwei Teilzuständen. Im ersten Teilzustand User Model Update wird das Benutzermodell auf der Grundlage, der neu zur Verfügung stehenden Benutzerdaten aktualisiert. Im zweiten Teilzustand System Adaption werden die verschiedenen sichtbaren Aspekte des Systems ans Benutzermodell angepaßt. Bis zur nächsten Interaktion des Benutzers, die eine Anpassung des Systems erfordert, bleibt das System im Zustand Presentation. 3 Risiken und Chancen von Adaptivität bei Hypertexten Wie in der Einleitung bereits angesprochen wurde, ist eine der zentralen Ideen, auf der die Entstehung von Hypertextsystemen basiert, die Schaffung einer Wissensbasis, deren Informationseinheiten durch den Benutzer in Relation gesetzt werden können. Im Vergleich mit linear aufgebauten Texten soll so ein zusätzlicher Freiheitsgrad beim Wissenserwerb geboten werden. [2] Eine der tragenden Ideen bei der Entwicklung von Adaptivität bei Hypertextsystemen ist die Unterstützung des Benutzers beim Umgang mit diesem zusätzlichen Freiheitsgrad.

7 3 Risiken und Chancen von Adaptivität bei Hypertexten 7 Abbildung 1: Iterativer Prozeß der Adaption nach de Koch [10] Die Möglichkeit der Unterstützung des Benutzers beim Umgang mit zusätzlichen Freiheitsgraden impliziert die Möglichkeit der Manipulation von Freiheitsgraden. Die Installation der Möglichkeit der Manipulation von Freiheitsgraden, insbesondere bei Systemen, die Informationen zur Verfügung stellen, ist mit Risiken und Chancen verbunden. Chancen: Reduktion der Gefahr der Desorientiertheit: Bei Hypertexten muß der Benutzer über Strategien verfügen, die es ihm ermöglichen globale Kohärenz aktiv zu konstruieren. Gelingt ihm das nicht, wird sich ein Gefühl der Desorientiertheit, eines lost in hyperspace, einstellen. Die Gefahr der Desorientiertheit kann bei adaptiven Hypertextsystemen beispielsweise durch direkte Führung oder durch Linksortierung (vgl.: 5.2.1) minimiert werden. Reduktion der Gefahr der kognitiven Überbelastung: Bei der Verarbeitung von den im Hypertext angebotenen Propositionen zu mentalen Modellen kommen dem Arbeitsgedächtnis mehrere Aufgaben zu. Es muß aus dem Pool der angebotenen Informationen auswählen, Rücksprungadressen abspeichern, die Einhaltung von Zielvorgaben überwachen und Propositionen, die nicht in ein kohärentes mentales Bild integriert werden können, abspeichern. Es wird angenommen, daß die kognitive Überbelastung hauptsächlich dadurch entsteht, daß die ohnehin sehr beschränkten Ressourcen des Arbeitsgedächtnisses zusätzlich durch das Abspeichern solcher Propositionen belastet werden.[2] Eine Reduktion der Gefahr der kognitiven Überbelastung kann z.b. durch das Angebot einer für den Benutzer geeigneten Variante des Inhalts (vgl.: 5.1.2) geboten werden.

8 4 Anwendungsbereiche 8 Risiken: Kein festes Interface: Da das Wesen der Anpassung von Hypertextsystemen in der Veränderung verschiedener sichtbarer Aspekte des Systems liegt, sinkt die Chance auf bekannte Seiten zurückkehren zu können. Verletzung der Privatheit: Insbesondere im Bereich des E-Commerce gewinnen Daten, die mit Benutzern identifiziert werden können, an Bedeutung. Damit verbunden, steigt auch die Wahrscheinlichkeit, daß solche Daten gehandelt und ausgetauscht werden. Dadurch verliert der Einzelne die Kontrolle über Informationen, die in verschiedenen Kontexten in Bezug auf seine Person zur Verfügung stehen, was eine Verletzung der Privatheit bedeutet. [4] Verfälschung und Manipulation von Informationen: Adaptivität, die auf Benutzerprofilen basiert, kann dazu verwendet werden, Informationen, die bestimmten Benutzergruppen oder bestimmten Benutzern angeboten werden, zu filtern und zu verfälschen. 4 Anwendungsbereiche Adaptive Hypertextsysteme werden u. A. als Lernsysteme, als Informationssysteme oder in Verbindung mit Information-Retrieval-Methoden eingesetzt. 4.1 Lernsysteme Bei Lernsystemen kommt dem Vorwissen des Benutzers zentrale Bedeutung zu. Bei viel Vorwissen beispielsweise ist der Lernerfolg oft größer, wenn man dem Benutzer die Möglichkeit gibt, ihm zur Verfügung stehende Strategien zur Bildung global kohärenter mentaler Modelle auf der Basis komplexerer Hypertextstrukturen aktiv einzusetzen. In der cognitivflexibility-theorie ist beschrieben, daß dadurch neu eingeführte Informationen besser mit bereits vorhandenem Wissen in Beziehung gesetzt werden können und der Zugriff auf das Erlernte größere Flexibilität aufweist. Bei Benutzern mit wenig Vorwissen hingegen, besteht die Gefahr, daß diese Strategie zu Desorientiertheit und kognitiver Überbelastung führt. [2] Bei der Konzeption von adaptiven Lernsystemen könnte man diese Erkenntnisse berücksichtigen, indem man beispielsweise bei Einführungen zur Unterstützung der lokalen und globalen Orientierung (vgl.: 5.2.2) auf die Technik der direkten Führung (vgl.: 5.2.1) zurückgreift. Für fortgeschrittene Lerner hingegen können Hinweise auf zusätzliche weiterführende Informationen (vgl.: 5.1.1) sinnvoll sein. 4.2 Informationssysteme Bei Informationssystemen geht es im Unterschied zu Lernsystemen nicht um eine systematische Einführung in ein Wissensgebiet, sondern um das Auffinden von Informationen. Adaptive Informationssysteme werden im Bereich des E-Commerce, zur Gestaltung von virtuellen Museen, für digitale Büchereien und Kataloge oder für elektronische Enzyklopädien

9 5 Methoden und Techniken 9 eingesetzt. Im Bereich des E-Commerce könnte es hilfreich sein, dem Kunden die zuletzt angesehenen Artikel in einer Auflistung anzuzeigen oder mit individuellen Produktempfehlungen zu arbeiten. 4.3 Hypertextsysteme für Information-Retrieval Methoden für Information Retrieval können mit Methoden und Techniken adaptiver Hypertextsysteme kombiniert werden. Bei einer Suchanfrage könnten neben den eingegebenen Suchbegriffen auch Interessen und Vorlieben des Benutzers berücksichtigt werden, die in einem über einen längeren Zeitraum hinweg angelegten Benutzerprofil modelliert sind. Es könnte unter Umständen auch hilfreich sein, die Menge der auf eine Anfrage hin erhaltenen Links entsprechend der Benutzerrelevanz zu sortieren. (vgl.: 5.2.1) 5 Methoden und Techniken Adaptionsmethoden sind durch eine Verallgemeinerung von Adaptionstechniken definiert und werden auf einer konzeptionellen Ebene dargestellt [11]. Durch Adaptionstechniken werden Adaptionsmethoden in konkreten Hypertextsystemen umgesetzt. Adaptionstechniken können durch die Art der im Benutzermodell gegebenen Wissensrepräsentation und einen Adaptionsalgorithmus charakterisiert werden [11] [10]. Im Folgenden werden einige Methoden und Techniken zur Umsetzung der Anpassung von Inhalt und Navigation vorgestellt. Eine ausführliche Beschreibung zu diesem Themenbereich findet sich in [11]. 5.1 Anpassung des Inhalts Methoden Die Methoden, die sich auf die Anpassung des Inhalts beziehen, bestehen im Wesentlichen darin, zusätzliche Inhalte oder Varianten von Inhalten anzubieten. Zusätzliche Inhalte können in Form von Zusatzerklärungen, in Form von vergleichenden Erklärungen oder in Form von einführenden Erklärungen gegeben sein Techniken Stretchtext: Stretchtext bietet die Möglichkeit innerhalb einer Seite Textpassagen zu expandieren oder expandierte Textpassagen zusammenzuklappen. Diese Technik kann sowohl zur Umsetzung von Adaptivität als auch zur Umsetzung von Adaptierbarkeit eingesetzt werden. (vgl.: 2.1) Konditionaler Text: Alle zu einem Gebiet vorliegenden Informationen werden in Chunks zerlegt. Jeder Chunk wird mit Kennzeichnungen versehen, die es dem System ermöglichen, unter

10 5 Methoden und Techniken 10 Berücksichtigung des Benutzermodells zu entscheiden, ob ein Chunk angezeigt wird oder nicht. Varianten von Seiten oder Fragmenten: Bei dieser Technik werden vom System verschiedene Varianten von Seiten oder Fragmenten bereitgehalten. Durch das Benutzermodell wird festgelegt, welche der Varianten angezeigt wird. 5.2 Anpassung der Linkstruktur Techniken: Direkte Führung: Bei der direkten Führung greift der Benutzer auf einen durch das System linearisierten Text zurück. Das System wählt in jedem Iterationsschritt genau einen Link aus, dem der Benutzer zu folgen hat. Verbergen von Links: Links, die nicht relevant erscheinen, werden nicht angezeigt. Die Navigationsfreiheit wird eingeschränkt, um der Desorientiertheit vorzubeugen. Sortieren von Links: Auf der Menge aller Links, die auf einer Seite angeboten werden, wird eine Ordnungsrelation festgelegt. Das Kriterium zur Definition der Ordnungsrelation ist die aus dem Benutzerprofil abgeleitete Linkrelevanz. Link-Annotationen: Link-Annotationen können in Form von Texten, farblichen Kennzeichnungen, Schriftgrößen oder Icons auftreten. Bei Lernsystemen beispielsweise können Link-Annotationen ausdrücken, ob die durch einen Link bezeichnete Informationseinheit für das Lernniveau des Benutzers geeignet ist, ob sie bereits gelernt wurde oder ob sie gerade in Bearbeitung ist Methoden Globale Führung: Ziel dieser Methode ist es, den Benutzer dabei zu unterstützen, den kürzesten Weg zur gesuchten Information zu finden. Techniken, die zur Umsetzung von globaler Führung eingesetzt werden sind die Linksortierung oder insbesondere bei Lernsystemen die direkte Führung. Lokale Führung: Durch lokale Führung soll der Benutzer bei der Wahl des für ihn im nächsten Schritt am Besten geeigneten Links unterstützt werden. Genauso wie bei der globalen Führung kann auch bei der lokalen Führung mit direkter Führung und Linksortierung gearbeitet werden.

11 6 Benutzermodelle 11 Globale Orientierung: Zur Unterstützung der globalen Orientierung kann es hilfreich sein, Links zu verbergen oder mit Annotationen zu versehen. Zielführend kann in diesem Zusammenhang das Angebot einer Übersichtsdarstellung der Navigationsstruktur sein. Auch bei dieser Übersicht, kann es sinnvoll sein, adaptive Methoden und Techniken einzusetzen. Lokale Orientierung: Hilfestellungen bei der lokalen Orientierung sollen dem Benutzer helfen abzuschätzen, welchen Link er im nächsten Schritt zu wählen hat, um sein Ziel zu erreichen. 6 Benutzermodelle Einige der wichtigsten Merkmale, die bei adaptiven Hypertextsystemen zur Beschreibung des Profils eines Benutzers verwendet werden, sind: Wissen, Ziele, Erfahrungen und Vorlieben.[12] Zur Charakterisierung des Benutzers ermittelte Werte werden in Form von Attribut-Wert- Paaren, Wahrscheinlichkeiten, Fuzzy-Intervallen, Referenzobjekten usw. abgelegt. Im Folgenden werden drei Benutzermodellen vorgestellt. 6.1 Overlay-Modell Beim Overlay-Modell wird die Abweichung zwischen dem vom System zur Verfügung gestellten Wissen dem Wissen, das von einem Experten erwartet wird und dem tatsächlichen Benutzerwissen erfaßt und ausgewertet. Das Wissen eines Experten kann sich hierbei beispielsweise auf die Kenntnis des Namens der Hauptstadt, der Währung, des aktuellen Regierungsoberhauptes und der Sprache eines bestimmten Landes beziehen. Kennt der Benutzer die Währung dieses Landes nicht, kann das System diesen Umstand in die Evaluierung des Benutzerwissens zum gegebenen Gegenstandsbereich einbeziehen. 6.2 Stereotypen-Modell Zur Erstellung des Benutzerprofils wird der Benutzer einer bestimmten Benutzergruppe zugeordnet. Die Menge von Merkmalen, durch die diese Gruppe charakterisiert ist, wird an den Benutzer vererbt. Diese Art der Benutzermodellierung erlaubt eine schnelle Einschätzung von Benutzern und wird deshalb oft zur Initialisierung von Benutzermodellen verwendet. Stereotypen-Modelle sind sehr einfach, oft aber nicht differenziert, treffsicher und flexibel genug. 6.3 Bayessche Netze Bei der Benutzermodellierung ist man häufig mit Beobachtungen und Schlußfolgerungen konfrontiert, die Unsicherheiten beinhalten. Beispielsweise kann die gemessene Zeitdauer, die ein Benutzer auf einer Seite verweilt, als Parameter verwendet werden, um Schlußfolgerungen bezüglich Benutzerinteressen oder der erworbenen Kenntnis der auf der Seite angebotenen Inhalte, zu ziehen. Geht das System davon aus, daß die 10 Minuten Verweildauer

12 6 Benutzermodelle 12 auf einer Seite zum Lernen der auf der Seite angebotenen Inhalte genutzt wurden, während der Benutzer in dieser Zeit mit anderen Dingen beschäftigt war, kann die Einschätzung des Systems falsch sein. Bayessche Netze ermöglichen es, mit Wahrscheinlichkeiten zu arbeiten. Ein Bayessches Netz ist ein gerichteter, azyklischer Graf. Die Knoten repräsentieren Zufallsvariablen, die Eigenschaften des Benutzers auf Mengen von Werten abbilden. Die Kanten bezeichnen Abhängigkeiten zwischen den Knoten. Mit Hilfe der Formel von Bayes können auf der Grundlage des Grafen bedingte Wahrscheinlichkeiten für die Richtigkeit von Einschätzungen des Systems getroffen werden.

13 7 Adaptive Systeme 13 7 Adaptive Systeme Ursprünglich wurden adaptive Systeme hauptsächlich im schulischen Bereich für die Darstellung und Bereitstellung von Lerninhalten für den individuellen Lernfortschritt eingesetzt. Seit der 1990er-Jahre haben sich jedoch die Methoden und Techniken weiterentwickelt und die Einsatzgebiete erweitert. Die Vielzahl an verschiedene Systemen, die vielfach auf die Anwendung im Schulkontext spezialisiert wurden, erlaubt es dem Administrator das, für das Unternehmen bzw. die Einrichtung, passendste System zu implementieren. Dabei spielen v.a. die Darstellung der Informationen und Führung durch das System entscheidende Rollen. Im folgenden Kapitel werden erst ausgewählte Systeme kurz vorgestellt und anschließend das AHA!-Modell detaillierter behandelt. Dabei wird der Fokus auf die technische Umsetzung und die Adaptionsmethoden gelegt. 7.1 Modelle Seit den 1990er-Jahre wurde diverse adaptive Hypermedia-Systeme mit unterschiedlichen Erscheinungsbildern und Verwendungszwecken entwickelt. Obwohl diese Systeme verschiedene Adaptionsmöglichkeiten bieten basieren diese auf den von Brusilovsky entwickelten Methoden und Techniken. In diesem Kapitel werden erst drei solcher Systeme (SmexWeb, Interbook und KBS Hyperbook) erläutert und auf ein System, das AHA!-Modell, genauer auf die Verwendung, Realisierung und Adaptionen eingegangen SmexWeb SmexWeb ( Student modelled exercising on the Web ) ist ein adaptives webbasiertes Hypermedia- Framework und wird verwendet um Lernsystem im Web einzurichten. Das System bietet einen hohen Grad an Interaktion zwischen System und Benutzer, indem aus dem Benutzerverhalten ein Benutzermodell erstellt. Um eine besser Einschätzung der Benutzerbedürfnisse zu erreichen wird direkte Interaktion eingesetzt. Dafür wird ein zusätzlicher Kommunikationskanal zwischen dem Benutzer und dem Applikationsserver aufgebaut. Über diesen Kanal können Informationen über die Interaktion mit der dargestellten Seite, wie z.b. der Lösungsweg, übertragen werden. [3] Der Benutzer kann sich entscheiden, ob er die Hilfestellungen und Führungen durch das System verwendet oder darauf verzichtet um selbst den für ihn passenden Weg zu finden. Bei SmexWeb ist keine Installation von Drittsoftware am verwendet Computer nötig, da für das System nur der Browser benötigt wird und der Benutzer ohne langwierige Vorbereitungen sofort mit der SmexWeb-Verwendung beginnen kann. [3] Das SmexWeb wurde als Server/Client-System mit dem technologischen Fokus auf die Verwendung der gängigsten Technologien und Produkte konzipiert, da deren Funktionalität und Effizienz durch den vielfachen Einsatz bestätigt werden. Zudem wird durch die Verfügbarkeit auf verschiedenen Systen einen größere Plattformunabhängigkeit gewonnen. Der Transport des Inhalts vom Applikationsserver zum Benutzer und vice versa werden über einen Webserver realisiert und die Benutzer werden mittels HTTP-Authentifizierung authentifiziert. Als

14 7 Adaptive Systeme 14 Transferprotokoll für den Austausch von Informationen wird HTTP (Hypertext Transfer Protocol) und für die inhaltliche Darstellung HTML (Hypertext Markup Language) verwendet. Die Präsentationsadaption wird über JavaScript realisiert. [3] InterBook InterBook ist ein Programm zur Erstellung und Integration von adaptiven elektronischen Lehrbüchern im Web und ermöglicht die Erzeugung von elektronischen Lehrbüchern durch die Umwandlung eines Klartexts in ein kommentiertes HTML Format. [9] Die Navigationsunterstüztung orientiert sich an Kenntnissen über das Wissensgebiet, den Kurs und den Studenten. Für die Kenntnisse über das Wissensgebiet und den Benutzer werden zwei Modelle angewendete, das concept-based domain model 1 für das Wissensgebiet und das user knowledge model 2 für die bereits angeeigneten Kenntnisse des Benutzers. Für jedes domain model concept wird in einem user knowledge model ein Wert gespeichert, der den entsprechenden Wissensstand enthält. Für die Repräsentation des Wissens über den Kurs werden die Hypermedia-Knoten 3 mit domain model concepts indiziert. [9] Alle solchen erstellten Hyperbooks bestehen aus einem Inhaltsverzeichnis, einem Glossar und einer Suchfunktion. Jeder Eintrag im Glossar entspricht einem der domain concepts und umgekehrt. Zusätzlich werden Links zwischen dem Lehrbuch und dem Glossar generiert. [9] KBS Hyperbook Das KBS Hyperbook-System wird zum Erstellen, Warten, Pflegen und Anzeigen von Hyperbooks 4 verwendet. Hyperbooks bestehen aus den die jeweiligen Domänen beschreibenden Modellen, den zugehörigen Hypermedia-Dokumenten und der Software, die zur Verarbeitung der Modelle und zur Produktion der jeweils gewünschten Funktionalitäten notwendig ist. Die erstellten Hyperbooks sind offene Systeme, deren Inhalte in Form von Hypermedia- Dokumenten beliebige Lokationen aufweisen können, deren eindeutige Identifikation durch die URI angegeben wird. Die Dokumente selbst müssen nicht im Hyperbook gespeichert sein. [13] Das System und die damit erstellten Hyperbooks sind flexibel in der Verwendbarkeit und Implementierung (durch den modularen Aufbau) und erweiterbar. Diese Flexibilität gilt auch für die Daten, die nicht im jeweiligen Hyperbook einprogrammiert sind, sondern in Form separater Datenmodelle zugeführt werden, die jedoch alle auf Basis desselben Meta-Modells arbeiten und dadurch zwischen den einzelnen Hyperbooks austauschbar sind. Durch die Modularität können jedoch Funktionalitäten verloren gehen, wenn die jeweiligen Hyperbooks unterschiedliche zusätzliche Module aufweisen. [13] 1 Besteht im einfachsten Fall aus einer Menge von domain concepts (Themen, Attribute, Wissenselemente, Objekte, Lernergebnisse, etc.) [9] 2 "Wird mit Hilfe eines stereotype models auf der ersten Seite initialisiert und während des gesamten Kurses modifiziert. [9] 3 Verschiedene Lehrmaterialien (Tests, Beispiele, usw.) [9] 4 Hyperbook: elektronischer Text in buchlänge mit Hypertext-Komponenten [13]

15 7 Adaptive Systeme 15 Für die Entwicklung von KBS Hyperbook werden JAVA-Servlets eingesetzt, welche die Anbindung der Hyperbook-Systeme an das Web über einen Webserver realisieren. Das System selbst ist in JAVA implementiert und verwendet die jeweiligen Datenbanksysteme als Speicher für die Repräsentationsmodelle. Für deren Modellierung wird die Modellierungssprache O-Telos verwendet, welches dem ConceptBase-Datenbanksystem zugrunde liegt. Dieses Datenbanksystem dient der Validierung und der Speicherung der Repräsentationsmodelle. Zusätzlich wird das ObjectStore-Datenbanksystem als Repository eingesetzt. Für die Darstellung wird HTML verwendet, wobei die Fähigkeit HTML-Frames darzustellen als einzige Anforderung an den Browser gestellt wird. [13] 7.2 AHA-Modell Das AHA!-Modell ( Adaptive Hypermedia Architecture ) wurde erstmals im Jahr 2000 in Version 1.0 freigegeben. Die dritte und bisher aktuellste Version folgte im Juli Das Modell wurde ursprünglich zur Unterstützung einer online abgehaltenen Vorlesung an der Eindhoven University of Technology entwickelt bei der es die Studenten durch einen Kurs leiten sollte. Seither wurden dafür eine Vielzahl an Erweiterungen und Werkzeuge entwickelt, die das Modell zu einer adaptive Hypermedia-Plattform weiterentwickelt haben, die für eine Vielzahl an Anwendungen, wie z.b. Museumsführer, Online-Kurse usw. adaptiert werden kann. Das AHA!-Modell basiert auf dem AHAM-Referenzmodell (Adaptive Hypermedia Application Model) 5. [8] Technologien Das Modell wurde als Open Source-Applikation angelegt und zur freien Verwendung freigegeben. Die komplette Applikation ist in JAVA geschrieben und für die Kommunikation mit den Servern werden JAVA-Servlets eingesetzt. Die Möglichkeit zur Serverintegration hängt von der Plattform ab auf der die Integration stattfinden soll. Unixbasierende Webserver stellen für AHA! kein Problem dar, da die Abhängigkeiten des Systems auf Unix abgestimmt sind, bei anderen Plattformen funktioniert die Integration durch die durch Unix-Werkzeuge generierten Abhängigkeiten und Konzeptlisten oftmals nicht so einfach und könnte zu Problemen führen. Eine Anforderung, die erfüllt werden muss, um eine problemlose Funktion zu ermöglichen ist die CGI- oder Fast-CGI-Unterstützung (Common Gateway Interface) des Servers. [5], [8] Als Darstellungsform wurde HTML gewählt, da dies auf jeder Plattform läuft und für die Erstellung adaptiver Hypermedien serverseitige Funktionalitäten für die Benutzermodellierung und die adaptive Generierung der Seiten nötig ist. Serverseitig werden für die Speicherung der verschiedenen Modelle entweder XML-Dateien (Extensible Markup Language) oder eine mysql-datenbank verwendet. [7], [8] Auf Sicherheit wurde bei der Konzeption ein geringerer Fokus gelegt. Es ist zwar ein Benutzer- Login vorhanden, dieser dient jedoch der Identifikation des Benutzers, also dafür, dass das System weiß, welcher Benutzer angemeldet ist um ihm die korrekten Daten zur Verfügung zu 5 Das AHAM-Referenzmodell ist ein Hypermedia-Modell und beschreibt konzeptionelle Charakteristika von Hypermedia-Applikationen, also die Regeln, die für die Funktionalität nötig sind. [6]

16 7 Adaptive Systeme 16 stellen. Wenn ein Benutzer sich einloggt generiert das System eine URL (Uniform Resource Locator), die die Identität des Benutzers, des anfragenden CGI-Skripts und den Namen der anfragenden Seite enthält und folgende Form hat: [5], [8] Modell-Struktur Die AHA!-Applikation basiert auf Konzepten und Modellen. Konzepte werden für die Präsentation der Inhalte der Domäne verwendet. Ein Konzept besteht aus einem Attribut und dem ihm zugeordneten Wert (String, Bool oder Integer) und werden auf verschiedene Weise verwendet. Es kann ein Eigenschaft der Applikation (wie z.b. ob eine Seite bereits besucht wurde), einen Teil des Wissens oder der Interessen des Benutzers oder beider darstellen. Die folgenden Modelle wurden vom AHAM-Referenzmodell übernommen [8]: Domänen-Modell (DM) Adaptions-Modell (AM) Benutzer-Modell (user model, UM) Das Domänen-Modell (DM) beschreibt die Struktur der Applikationsdomäne (eine individuelle Anwendung im System) sowohl auf der konzeptionellen als auch der inhaltlichen Ebene und besteht aus Konzepten und Beziehungen zwischen diesen. Konzepte haben eine hierarchische Struktur, die es erlaubt Themengebiete zu verknüpfen (Seiten - Paragraph - Kapitel) und automatische hierarchische Inhaltsverzeichnisse zu generieren. Durch die Konzepte und deren Beziehungen (z.b. Voraussetzungen) untereinander ist es dem System möglich den Benutzer zu führen. Außerdem kann ein Autor sich durch vordefinierte Typen und Beziehungen rasch in das System einarbeiten. [7] Das Benuztermodell (UM) beschreibt das Wissen des Benutzers über die Domäne. Es besteht ebenfalls aus einem Set von Konzepten. Das Benutzermodell ist ein Overlay -Modell, d.h. für jedes Konzept im DM existiert eines im UM. Zusätzlich kann das UM Konzepte enthalten, die auf den Benutzer bezogen sind. Diese beschreiben den Benutzer und enthalten z.b. Benutzername und Passwort, sowie die Interessen des Benutzers. [7] Das Adaptionsmodell (AM) ist für die individuelle Adaption der Seiten verantwortlich. Im AM werden eventgetriggerte Adaptionsregeln verwaltet und aufgrund dieser Regeln die individuellen Seitendarstellung adaptiert. Regeln bestehen aus zwei Teilen, der Bedingung und die Aktion. Die Bedingung ist ein bool scher Ausdruck und verwendet die Attribute der Konzepte. Die Aktion ist ebenfalls an die Konzepte gebunden und definiert was passiert, wenn die Bedingung erfüllt wird (mit einer optionalen zweiten Aktion, die ausgeführt wird, wenn die Bedingung nicht zutrifft). Wenn die Regeln getriggert werden, werden die entsprechenden Konzeptattribute aktualisiert. [7], [8] Architektur In den zwei vorherigen Kapiteln wurden bereits die Technologie, Konzepte und Modelle diskutiert. Der fehlende Teil zur vollständigen Architektur folgt jetzt mit deren Kombination

17 7 Adaptive Systeme 17 und der Funktionsweise des Systems. Eine graphische Darstellung der AHA!-Architektur ist in Abbildung 2 ersichtlich. Abbildung 2: AHA-Architektur [8] Für die Implementierung werden für die AHA!-Engine und den Webserver unterschiedliche Maschinen verwendet. Die AHA!-Engine ist der für die Erstellung und die Adaption von Inhalt und Links zuständige Teil der Software-Umgebung. Dazu wird eine Bibliothek von Funktionen für die Konstruktion von Seiten aus Fragmenten verwendet, die auf Elementen des DM, UM und des AM basiert. Die Kommunikation der Server untereinander erfolgt über die JAVA-Servlets. Mit deren Hilfe können Seiten von internen und externen Webservern angefordert und diese so geändert werden, dass sie dem Wissensstand des Benutzers entsprechen. Um das zu schaffen, müssen die Servlets mit dem kombinierten DM/AM und dem UM interagieren. Um die Seiten entsprechend anzupassen werden die in Kapitel diskutierten Modelle verwendet, um festzustellen, wie der aktuelle Stand des Benutzers bezüglich deren Inhalt ist. Anfragen für eine Seite werden vom Webserver über die Servlets zur AHA!-Engine geschickt und triggern Adaptionsregeln, die sich auf das UM auswirken. Sobald das UM vollständig aktualisiert wurde, werden die Bedingungen für Fragmente und Objekte analysiert und entsprechend des neuen UM-Zustandes eingefügt. [6], [8] Ob die Modelle als XML-Dateien oder in eine mysql-datenbank gespeichert werden entscheidet der Administrator ebenso, wie die Installationsverzeichnisse, Pfadnamen und andere grundlegende Einstellungen. Eine weitere Aufgabe des Administrators ist das Erstellen von Autoren-Konten. Die Konfiguration kann komplett über ein Web-Interface durchgeführt werden. Der Autor kann die Struktur seiner Domäne über die Werkzeuge in Kapitel editieren. [8] Aktiviert ein Benutzer einen Link in einer von AHA! bereits adaptierten Seite läufte folgender Prozess ab [7]: Das System erkennt, ob der Link zu einem Konzept oder einer Seite führt (sh. Kapitel Das Ereignis Access (Systemattribut) für den angefragten Link (egal, ob Seite oder Konzept) wird getriggert und ausgeführt

18 7 Adaptive Systeme 18 Die Attributwerte der assoziierten Konzepte werden entsprechend aktualisiert bis alle zusammenhängenden Konzepte die aktuellen Werte haben. Nachdem alle Regeln ausgeführt wurden, kann die Seite entsprechend aufgebaut werden. Sind mehrer Seiten einem Konzept zugeordnet, ermittelt AHA!, welche von ihnen angezeigt wird. Dabei können beim Ausführen einer Seite mehrere Objekte dargestellt werden. Neben Fragmenten, Links und nur unter bestimmten Bedingungen verwendete Objekte werden alle anderen Objekte unverändert dargestellt (sh. Kapitel 7.2.4). Die dargestellten HTML-Seiten bestehen immer aus 4 Bestandteilen [5]: Generierter HTML-Header Definiert das CSS (Cascading Style Sheet) mit dem Link-Farbschema. HTML-Header Der Body beginnt mit einem, vom Autor generierten Header, der automatisch in jede HTML-Seite integriert wird. HTML-Body Fußzeile Wird vom Autor erstellt und automatisch in jede HTML-Seite integriert. Diese 4 Bestandteile werden von einem CGI-Skript zusammengesetzt. Das ermöglicht die automatische Generierung von Headern mit situationsbedingten Informationen, wie z.b Kurstitel, Verzeichnis am Webserver, Name und -Adresse des Autors, usw. [5] Adaption Im AHA!-Modell werden verschiedene Objekte benutzerabhängig adaptiert. Zum einen gibt es die Link-Adaption, die seit der Entwicklung adaptiver Systeme eine wichtige Rolle spielt, zum anderen Objekte, die bei klassischen HTML-Seiten standardmäßig nicht eingebaut werden, wie Fragmente. Abbildung 3 gibt eine Übersicht über die adaptiven Methoden im AHA!- Modell. Fragmente sind inhaltliche Darstellungen, die durch eine Bedingung aktiviert werden. Dies geschieht bzw. geschieht nicht durch das Setzen eines bool schen Attributwertes. Trifft die Bedingung zu, wird die Darstellung über einen bedingten <if>-tag realisiert, bei dem der erste Teil der Bedingung ausgeführt wird, wenn die Bedingung zutrifft und der zweite, wenn nicht. Es gibt es aber auch die Möglichkeit Fragmente ohne den <if>-tag einzusetzen. Dafür wird der <object>-tag verwendet [7] Seit AHA! 3.0 gibt es die Möglichkeit statt Fragmenten auch andere Objekte einzufügen. Die oben angeführte Variante der Fragmentdarstellung ist so ein Objekt. Ein Objekt referenziert immer ein Konzept einer Domäne (name= tutorial.conditionalobject ). Beim Ausführen wird die Regel ausgeführt, die mit dem Konzeptattribut Access assoziiert wird. Damit werden wieder alle dazugehörigen Regeln ausgeführt und Konzepte aktualisiert. Die Ressource, die mit der Ausführung der Regeln eingefügt wird, muss ein gültiges (X)HTML- Fragment sein. Fragmente werden z.b. eingesetzt um Texte einzublenden, die nur einmal

19 7 Adaptive Systeme 19 gelesen werden müssen und danach nicht mehr benötigt werden. [7], [8] Abbildung 3: Adaption in AHA! [8] Links werden in Arten und Klassen unterteilt. Es gibt zwei Arten von Links, jene mit der Destination eines anderen Konzepts und jene, die zu einer Seite führen. Für das System ist es egal, wohin ein Link führt, da im DM Seiten mit Konzepten assoziiert werden und AHA! so herausfinden kann, welches Konzept mit welcher Seite zusammengehört. Externe Links (Link zu einer Seite, die nicht Teil des aktuellen HTML-Dokuments ist oder absolute Links) werden von AHA! mit der Standardeinstellung rot dargestellt, wobei für bereits besuchte Links eine dunkelrote und für neue Links eine hellrote Darstellung gewählt wurde. Neben externen Links können diese noch in Klassen unterteilt werden. Unbedingte ( Unconditional ) Links sind relative Links, die immer erwünscht, also gültig sind. Bei bedingte ( conditional ) Links wird die Bedingung mit dem UM verglichen. Ist das Ergebnis wahr, ändert sich die Link-Klasse zu gut oder neutral, ansonsten zu schlecht. Standardmäßig wird das nachfolgende Farbschema angewendet. Der Benutzer kann dies jedoch über ein Setup ändern. Das benutzerdefinierte Farbschema ist immer höherprior als das System-Farbschema. [5], [14] Das Adaption im AHA!-Modell unterstützt zwei der in Kapitel angeführten Methoden, das adaptive Verbergen von Links und die Link-Annotation. Eine dritte Methode, die direkte Führung, kann nachträglich implementiert werden. Bei der Link-Annotation unterstützt AHA! drei unterschiedliche Methoden [5]: Verstecken von Links Links werden durch das Verschmelzen mit dem Hintergrund versteckt (z.b. schwarze Schrift), bleiben aber funktionsfähig. Auf diese Weise kann der Benutzer, wenn er weiß wo der Link versteckt wurde, den Link verwenden. Deaktivieren von Links

20 7 Adaptive Systeme 20 Der Link ist zwar noch vorhanden, die Funktionalität wurde jedoch entfernt. Der Benutzer sieht ihn zwar noch, kann ihn aber nicht mehr verwenden. Entfernen von Links Der Link wird deaktiviert und versteckt. Die Methode ist damit eine Kombination der anderen zwei genannten. Damit kann der Benutzer auch wenn er weiß wo der Link liegt ihn nicht mehr verwenden. Die ursprüngliche Version von AHA! verwendete nur die Deaktivierung, die von den Benutzern jedoch nicht angenommen wurden. [5] Wenn Links dargestellt und verwendet werden gibt es weiter Möglichkeiten der Annotation, das Farbschema. Je nach Art des Links wird dessen Darstellung unterschiedlich gefärbt. Handelt es sich um einen externe Link, wird ein helles oder dunkles rot verwendet. Bedingte Links können auf ihre Destination in Klassen (erwünscht - gut, nicht erwünscht - schlecht und uninteressant - neutral) unterteilt werden. Mit dem Standard-Farbschema von AHA! werden gute Links in blau, schlechte Links in einem sehr dunklen grau und neutrale Links violett dargestellt. Unbedingte Links werden, abhängig davon ob sie bereits besucht wurden oder nicht, in die Subklassen neutral (blau) und gut (violett) eingeteilt. Ist der Link kein Text sondern ein Foto, Bild oder ähnliches ändert sich die Farbe dessen Begrenzung. [5], [14] Werkzeuge Für die Erstellung von Applikation und Domänen stehen sowohl dem Administrator, als auch dem Autor mehrere Werkzeuge zur Verfügung. Diese werden im folgenden Abschnitt behandelt. Der Graph Author ist ein JAVA-Applet mit serverseitigen Servlets. Mit einem Autoren- Login ermöglicht der Editor das Erstellen neuer Domänen oder solchen, die derjenige editieren darf. Dieser Editor bietet dem Autor die Möglichkeit Folgendes zu verwalten [7]: Konzept-Vorlagen Konzept-Beziehungen Konzept-Beziehungstypen Konzepte haben Namen und einen bestimmten Typen, die durch Vorlagen definiert werden. Diese Vorlagen werden per XML definiert und bestimmen die Attribute oder auch (abhängig von der Verwendung des Konzepts) die Assoziationen eines Konzepts. Die Attribute können vier Ausprägungen haben [7]: Zugang Dieses Attribut wird aktiv, sobald eine Seite zum ersten Mal aufgerufen wird und dient nur zum Triggern der Adaptionsregeln. Wissen Das Attribut speichert das Wissen des Benutzers, hat jedoch für das Sysem keine spezielle Bedeutung und kann vom Benutzer über ein Formular geändert werden.

21 7 Adaptive Systeme 21 Besuch Wird z.b. zur Linkadaption benötigt, damit sich das System merken kann, ob eine Seite bereits besucht wurde oder nicht. Angemessenheit Dieses Attribut wird ebenfalls für die Linkadaption benötigt um zu entscheiden, wie die Links im Kontext individuell dargestellt werden (von gut (blau) über neutral (violett) bis schlecht (schwarz)). Konzept-Beziehungen werden verwendet um das Modell dynamisch zu machen, indem jede Beziehung in eine Regel des Adaptionsmodells übersetzt wird. Diese Regeln werden ausgeführt, sobald die mit der Regel assoziierte Seite aufgerufen wird. Zwischen Konzepten können folgende Beziehungen bestehen [7]: Selbstbeziehung Jede Seite hat eine Beziehung zu sich selbst, die dafür verwendet wird, das Wissen aktuell zu halten. Fremdbeziehung Fremdbeziehungen in der Konzept-Hierarchie werden verwendet um Wissen zu propagieren. Wenn sich der Wert eines Konzepts ändert wird diese Änderung an die Konzepte propagiert, die in der Hierarchie höher stehen. Voraussetzung Diese Beziehung bestimmt die Angemessenheit eines Konzepts in Bezug auf die Erfüllung der Voraussetzung. Setzt z.b. der Aufruf von Seite B voraus, dass Seite A gelesen werden muss, muss das dazugehörige Konzept zu A einen bestimmten Wert aufweisen, damit das passende Konzept zu B getriggert werden kann. Neben diesen Typen kann sich der Benutzer auch Konzept-Beziehungen selbst definieren. Dies geschieht ebenfalls wie bei den Vorlagen per XML. Der Konzept-Editor erfüllt dieselbe Funktion wie der Graph Author, arbeitet aber auf einem niedrigeren Level. [7] Mit dem Formular-Editor können Formulare (in (X)HTML) für Attribute erstellt werden, die vom Benutzer verändert werden dürfen. Formulare sind an die Domäne gebunden, für die sie erstellt wurden. Der Autor des Formulars kann in das leere Formular bestimmte Elemente (Input, Select, Option und Button) einfügen. [7] Um die Darstellung der Domäne zu verändern wird der Layout-Manager herangezogen. Dies ist erst ab Version 3.0 möglich und wird durch ein Layout-Modell realisiert. Dieses Modell setzt sich aus drei Einheiten zusammen [7]: Ansicht (view) Eine Ansicht ist der atomarste Teil der Präsentation. Eine Ansicht kann entweder eine HTML-Datei der Applikation oder einen von einer Anzahl von automatisch generiertem Inhalt oder Links zu anderen Ansichten darstellen. Ansichtsgruppe Bei Ansichtsgruppen werden Ansichten zusammengefasst und bilden so die Darstellung eines Frames (eines Framesets), wobei jede Ansicht einen Frame darstellt. Der

22 7 Adaptive Systeme 22 Layout-Manager bietet die Möglichkeit verschiedene Gruppen zu definieren, wenn die Domäne z.b. verschiedene Informationsdarstellungen vorsieht (z.b. Informationsseiten, Inhaltsverzeichnis, usw.). Set von Ansichtsgruppen Mehrere Ansichtsgruppen bilden zusammen ein Set und damit die gesamte Präsentation der Applikation. Layouts werden ebenfalls im Format XML gespeichert (LayoutConfig.xml) und werden im Hauptverzeichnis der Applikation gespeichert. Das Layout besteht aus einer viewlist, also einer Liste von Ansichten, die die Namen aller Ansichten bereistellt, die in der Domäne verwendet werden. [7]

23 8 Zusammenfassung 23 8 Zusammenfassung Die ersten adaptiven Systeme wurden hauptsächlich für den Einsatz in Schulen und Hochschulen entwickelt. Seit den 1990er-Jahren wurden diese Systeme weiterentwickelt und für verschiedene Einsatzgebiete zugänglich gemacht, aber obwohl sie verschiedene Adaptionsmöglichkeiten bieten, basieren diese auf den von Brusilovsky entwickelten Methoden und Techniken. Neben den erwähnten Systemen SmexWeb, Interbook und KBS Hyperbook ist das AHA!- Modell ein dafür einsetzbares System. Es wurde erstmals im Jahr 2000 freigegeben, basiert auf dem AHAM-Referenzmodell und wurde seither bis in die dritte Version weiterentwickelt. Zusätzlich wurden dafür eine Vielzahl an Erweiterungen und Werkzeuge entwickelt. Für das Modell gibt es viele Anwendungsmöglichkeiten, wie z.b. Museumsführer, Online-Kurse, usw. Das Modell wurde als Open Source-Applikation angelegt und durch den Einsatz von JAVA, JAVA-Servlets, HTML und anderen Standard-Protokollen und -Formaten auf einer großen Anzahl von Plattformen lauffähig. AHA! basiert auf Konzepten und Modellen. Konzepte enthalten Eigenschaften des Systems oder Wissen des Benutzers. Modelle beschreiben die Struktur der Applikationsdomäne (eine individuelle Anwendung im System), das Wissen des Benutzers über die Domäne und wie die im System gepflegten Regeln auf die Adaption der Darstellung anzuwenden sind. Das System besteht in der Implementierung aus mehreren Teilen. Es gibt zum einen die AHA!-Engine, die für die Erstellung und Adaption von Inhalten und Links zuständig ist und Webserver, die über Servlets kommunizieren. Außerdem gibt es noch einige Werkzeuge, die der Administrator und die Autoren zum Erstellen und Ändern vom System und von Domänen verwenden können. Die Adaption erfolgt über Bedingungen und wird auf verschiedene Objekte angewendet. Diese Objekte können Links, sowie Fragmente und seit AHA! 3.0 auch systemfremde Objekte sein. Bei Links wird zwischen externen, bedingten und unbedingten Links unterschieden, wobei nur bedingte Links adaptiert werden. AHA! unterstützt als Methoden das adaptive Verbergen von Links und die Link-Annotation, wobei eine dritte Methode, die direkte Führung, nachträglich implementiert werden kann. Bei der Link-Annotation werden drei Methoden unterstützt: das Verstecken, Deaktivieren und Entfernen von Links. Des weiteren gibt es noch die Möglichkeit der Adaption durch ein Farbschema, das entweder das Standard- Farbschema sein kann oder benutzerdefiniert. Als Werkzeuge stehen der Graph Author und der Konzept-Editor, der Formular-Editor und der Layout-Manager zur Verfügung.