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Universität des Saarlandes
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Benutzeradaptive Systeme | |
| Fachbereich Informatik Universität des Saarlandes |
Vorlesung im Wintersemester 2000/2001 |
Anthony Jameson (jameson@cs.uni-sb.de); Letzte Änderung: 19.2.01
Lektüre und Übungsaufträge
Inhalt dieser Seite
Empfohlene Lektüre:
Übung:
Neuigkeiten
Lektüre nach Vorlesung 1 (26.10.00)
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Schafer, J. B., Konstan, J., & Riedl, J. (1999). Recommender systems in e-commerce. Proceedings of the ACM Conference on Electronic Commerce. (Verfügbar über http://www.cs.umn.edu/Research/GroupLens/; s. den Punkt "Publications")
Zwei von den Autoren sind Mitgründer der Firma NetPerceptions, einer der Pionierfirmen auf dem Gebiet der Personalisierung.
Der Artikel bietet eine systematische Übersicht der vielfältigen Anwendungen von Empfehlungssystemen im Bereich des E-Commerce.
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Burke, R. D. (2000). Knowledge-based recommender systems. Erscheint in: Encyclopedia of Library and Information Science. Verfügbar über http://www.ics.uci.edu/~burke/research/cbr-ec.html.
Dieser neue Artikel wurde durch den Hauptentwickler der "FindMe"-Systeme geschrieben (vgl. Folien 54 - 69). Am Anfang beschreibt er vor allem die eigenen Systeme, u.a. ein allgemeineres kommerzielles System in der FindMe-Tradition. Anschliessend beschreibt er aber die verwendeten Algorithmen relativ präzise, was für diejenigen interessant sein kann, die genauer wissen möchten, wie solche Systeme funktionieren. Schließlich bietet er einen interessanten Vergleich zwischen dem FindMe-Ansatz und anderen Ansätzen zur Produktempfehlung und geht auf Möglichkeiten ein, unterschiedliche Verfahren zu kombinieren.
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Aus Gründen des Urheberrechts werden die für diese Woche empfohlenen Artikel auf einer ungelinkten Seite aufgeführt:
http://www.cs.uni-sb.de/users/jameson/bas/[n]/,
wobei "n" die Nummer des Seminarraums ist, in dem die Vorlesung stattfindet.
(Beispiel, falls es sich um SR 39 handeln würde: http://www.cs.uni-sb.de/users/jameson/bas/39/)
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Jetzt kann die zweite Hälfte des für Vorlesung 4 empfohlenen Artikels von Konstan u.a. gelesen werden.
Außerdem empfohlen wird der folgende Artikel von einem der Designer der Office-"Büroklammer", in dem seine neuere Ansätze zur adaptiven Benutzerunterstützung vorgestellt und besprochen werden:
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Der folgende Artikel ist vielleicht der meistzitierte Artikel über benutzeradaptive Systeme überhaupt. Er stellt eine Familie von Systemen vor, die in die Kategorie "Übernahme routinemäßiger Handlungen" fallen.
Der Artikel erschien ursprünglich in den "Communications of the ACM":
Maes, P. (1994). Agents that reduce work and information overload. Communications of the ACM, 37(7), 30-40.
Die beste elektronische Version ist die HTML-Version: http://pattie.www.media.mit.edu/people/pattie/CACM-94/CACM-94.p1.html
Wegen der Abbildungen sollte man diese Version zumindest teilweise on-line lesen.
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Hier sind zwei verschiedene Artikel über das System für die Unterstützung von Zusammenarbeit im kanadischen Gefängnissystem. Wer wenig Zeit hat, kann den ersten Artikel lesen (12 Seiten); wer es genauer wissen möchte, den zweiten (23 Seiten). Die Artikel besprechen u.a. eine Reihe allgemeiner Fragen in bezug auf benutzeradaptive Systeme, die die soziale Einbettung betreffen.
Verfügbar über http://w5.cs.uni-sb.de/~UM97/abstracts/CollinsJA.html
Verfügbar über http://julita.usask.ca/homepage/Agents.htm
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Der folgende Artikel bietet ein gutes Beispiel für einen Fall, in dem es sich für ein System lohnt, motorische Eigenschaften eines Benutzers einzuschätzen. Man kann sich hierbei überlegen, inwieweit es möglich wäre, dass B das System selber konfiguriert (Adaptierbarkeit).
Trewin, S., & Pain, H. (1997). Dynamic modelling of keyboard skills: Supporting users with motor disabilities. In A. Jameson, C. Paris, & C. Tasso (Eds.), User modeling: Proceedings of the Sixth International Conference, UM97 (pp. 135-146). Wien, New York: Springer Wien New York. (Verfügbar über http://www.cs.uni-sb.de/UM97/.)
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Die folgenden Artikel beschreiben das System "Nomadic Radio", das in Vorlesung 8 kurz besprochen wurde (ohne Folien). Sie können entweder den ersten, kürzeren oder den zweiten, längeren Artikel wählen, je nachdem, wie interessant Sie das Thema finden.
Dieses System veranschaulicht besonders gut die Fragen, die bei der Realisierung der Adaptivität in einem mobilen "kontextbewussten" System entstehen. Beachten Sie insbesondere die Beschreibung der Benutzerstudien am Ende der Artikel, die andeuten, wie gut die entwickelten raffinierten Lösungen in der Praxis funktionieren!
Beide Artikel sind verfügbar über http://www.media.mit.edu/~nitin/NomadicRadio/. Siehe die Links unten auf der Seite.
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Der Artikel für diese Woche steht auf einer unverlinkten Seite (s. die Hinweise zur Lektüre nach Vorlesung 3).
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Eine Übersicht über Ansätze aus dem Bereich des maschinellen Lernens bietet der folgende kurze Artikel von einem führenden Forscher auf dem Gebiet des maschinellen Lernens:
Dieser Artikel geht allerdings in erster Linie auf die Arbeiten aus dem Umkreis des Verfassers ein, und er bietet wenig technische Informationen.
Alternativ hierzu kann man eine oder mehrere der folgenden Originalarbeiten lesen, die in den Folien zu Vorlesung 10 aufgeführt werden. Man kann ja über das System lesen, das man am ansprechendsten fand. Jeder dieser Artikel bietet u.a. Details zu den Lern- bzw. Inferenztechniken des betreffenden Systems.
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Einer der wenigen Übersichtsartikel auf dem Gebiet der benutzeradaptiven Systeme ist der folgende Artikel:
Jameson, A. (1996). Numerical uncertainty management in user and student modeling: An overview of systems and issues. User Modeling and User-Adapted Interaction, 5, 193-251. http://www.cs.uni-sb.de/users/jameson/abs/Jameson96UMUAI.html
Abschnitt 2 bespricht eine Reihe von Anwendungen Bayes'scher Netze in der Benutzermodellierung, die bis 1996 erschienen waren. Die allgemeinen Ideen sind heute noch relevant; die Besprechung geht aber nur sehr kurz auf Fragen des Lernens bzw. des Entscheidens ein, da diese Themen bis 1996 erst sehr wenig im Zusammenhang mit benutzeradaptiven Systemen bearbeitet worden waren.
Die Abschnitte 3 und 4 besprechen zwei alternative Formen der Unsicherheitsverwaltung, die viel seltener in benutzeradaptiven Systemen angewandt worden sind: die Dempster-Shafer-Theorie bzw. die Fuzzy-Logik. Der Minderheitsstatus dieser Ansätze ist seit 1996 noch ausgeprägter geworden. Diese Abschnitte werden also nur denjenigen empfohlen, die sich speziell für Methoden für die Verarbeitung von Unsicherheit interessieren.
Abschnitt 5 geht auf die praktischen Aspekte der Verwendung von Techniken der numerischen Unsicherheitsverwaltung bei der Benutzermodellierung ein.
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Der folgende Zeitschriftenartikel bietet viele Beispiele für die Verwendung von sowohl der Logik als auch dem Stereotypenansatz. Auch ein "Querlesen" mit Beachtung vor allem der Beispiele und der Grafiken kann informativ sein.
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Der beste verfügbare Artikel zum Thema "empirische Studien zu benutzeradaptiven Systemen" wurde offenbar noch nicht veröffentlicht, aber er ist empfehlenswert:
Der Artikel legt teilweise andere Schwerpunkte als unsere Besprechung in der Vorlesung, kann daher als gute Ergänzung dienen.
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Zweck der Veranstaltung
Ein benutzeradaptives System paßt sich an den jeweiligen Benutzer an - z.B. an seine Fähigkeiten, sein Wissen und seine Interessen.
Benutzeradaptive Systeme wurden bereits für viele Zwecke entwickelt, u.a.:
Besondere praktische Bedeutung hat zur Zeit die Personalisierung im Bereich des E-Commerce.
Behandelte Themen
Trotz der vielen konkreten Unterschiede unter den betreffenden Systemen gibt es eine Reihe gemeinsamer Probleme und Fragestellungen, u.a.:
In dieser Vorlesung sollen anhand von verschiedenen Typen benutzeradaptiver Systeme Beispiele für Antworten auf diese allgemeinen Fragen besprochen und verglichen werden.
Vermittelte Fähigkeiten
Nach Ablauf sollen die Teilnehmer nicht nur die verschiedenen Anwendungen benutzeradaptiver Systeme sowie die wichtigsten Techniken für ihre Entwicklung und Bewertung kennen. Sie sollen außerdem über einen allgemeinen Analyserahmen verfügen, mit dessen Hilfe auch künftige benutzeradaptive Systeme eingeordnet bzw. entworfen werden können.
Nach erfolgreicher Teilnahme an der Übung werden die Teilnehmer über Fertigkeiten und Erfahrungen in bezug auf den Entwurf benutzeradaptiver Systeme verfügen.
Literatur
Jede Woche werden eine oder zwei aktuelle Originalarbeiten empfohlen, die in elektronischer Form zur Verfügung stehen.
Prüfungen und Scheine
Über den Inhalt der Vorlesung kann eine mündliche Prüfung abgelegt werden, zumeist in Verbindung mit einer anderen Prüfung zu einer Vorlesung von Prof. Wahlster.
Bei erfolgreicher Teilnahme an der Übung wird eine entsprechende Bescheinigung vergeben. Der Inhalt dieser Bescheinigung wird jeweils anhand der Anforderungen des Studienprogramms des(der) Studierenden abgesprochen.
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Termine
Die folgenden Termine für die Übungen wurden vereinbart:
Zwischen Übung und Vorlesung soll jeweils eine kurze Pause eingelegt werden.
Die ersten Übungstreffen fanden am 9. November statt.
Übungsblätter
Die Aufträge für das nächste Treffen werden jeweils bis Freitagmittag hier aufgeführt, so dass sie die Ergebnisse der Treffen des Donnerstags berücksichtigen können.
Einreichungsformen
Die Verwendung der beiden oben genannten Formen wird es ermöglichen, Ideen verschiedenener Teilnehmer zu integrieren, um zu einem kohärenten Entwurf zu kommen.
Bitte schicken Sie Ihre Datei bis 12.00 h donnerstags als Anhang per Email an jameson@cs.uni-sb.de. Sollte das nicht gelingen, bringen Sie die Datei bitte auf Diskette mit. Papierausdrücke sind nicht erforderlich.
Benennen Sie die Datei wie folgt: "[name][n].[ext]", wobei [name] Ihr Nachname ist, [n] die Nummer der Vorlesung ist, die am Tag der Einreichung stattfindet und [ext] die Dateinamenerweiterung ist (z.B. "txt").
Die erste Einreichung könnte also wie folgt heißen: "mueller4.rtf".
Starting Points for IBIS Argumentations
Each of the following files contains a synthesis of our discussions during the first meeting on November 9th. They are identical in content. You should download the format that is most convenient for you and use the file as a starting point for your own IBIS argumentations.
It may take a while to become skilled at using outline mode, but it's well worth the effort, even aside from IBIS. For example, writing an increasingly detailed outline is an effective way to prepare the first draft of a normal manuscript.
Emacs Macros to Support IBIS Argumentation
Save the file ibis.el and load it into Emacs in the usual way. See the comments in the file for usage hints.
Using Word Outline Mode
You can then use the mouse in the obvious way to move the subtree to the right or left, or up or down.
We'll use the larger one when projecting outlines onto the screen, but the smaller font may be more convenient for your own use.
No matter how you set your margins, etc., Word always enforces a constant width of the text in outline mode; so there may be a lot of white space to the right of the outline.
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Hier sind die URLs der drei Tagungsseiten, zu denen Vorschläge ausgearbeitet werden können:
Hier wurde bereits viel getan, um die Site adaptiv zu machen. Wenn wir gute Vorschläge ausarbeiten, besteht eine Möglichkeit, dass sie in irgendeiner Form durch die Kollegen am DFKI übernommen werden.
Diese Tagung wird sehr groß sein (weit mehr als 1000 Teilnehmer, Hunderte von Präsentationen). Ideen in bezug auf Adaptivität haben eine Chance, indirekt den Entwurf der entsprechenden Site für 2002 zu beeinflussen, da im Tutorium zur Adaptivität der Entwurf einer adaptiven Site ein Hauptthema bilden wird.
Diese Site betrifft eine relativ kleine Tagung (ca. 150 Teilnehmer). Aus dem gleichen Grund wie bei CHI 2001 haben Vorschläge eine Chance, für 2002 übernommen zu werden. Obwohl Adaptivität bei dieser kleinen Site weniger dringend erforderlich ist, hat diese Site den Vorteil, dass die früher mit Inhalten gefüllt wird, da die Tagung bereits mitte Januar stattfindet.
Teil 1: Sites kennenlernen und eine Site auswählen
Besuchen Sie die oben aufgeführten Seiten um einen besseren Eindruck von Ihrem Inhalt zu bekommen.
Wählen sie eine Site, zu denen Sie Vorschläge ausarbeiten möchten.
Sollte es eine ganz andere Site geben, die Sie lieber bearbeiten möchten, können Sie diese auch wählen.
Teil 2: IBIS-Notation kennenlernen
Siehe hierzu die Anweisungen oben.
Teil 3: Erste IBIS-Besprechung schreiben
Erweitern sie die Besprechung, die in der vorgegebenen Datei steht, mit Ihren eigenen Einsichten. Gehen Sie hierbei vor allem vom Inhalt der beiden ersten Vorlesungen aus.
Sie können hierbei Teile des bestehenden Textes stehen lassen und darauf aufbauen; oder selber einen ganz neuen Anfang machen.
Ihre neuen Ideen können einen neuen Abschnitt bilden und/oder zwischen die bestehenden Texte eingefügt werden.
Für den 16. November sollten sie mindestens 1 Bildschirm (unter Verwendung eines größeren Schrifttyps) mit neuen Ideen füllen.
Wir werden, insofern die Zeit es erlaubt, die Ideen aller Teilnehmer besprechen und integrieren.
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Der Auftrag für dieses Mal ist recht einfach, da alle Teilnehmer bereits einen guten Anfang gemacht haben:
Ergänzen bzw. erweitern Sie Ihre IBIS-Argumentationen für letzte Woche, diesmal aber anhand der Ideen und Beispiele, die wir im Zusammenhang mit dem Thema "Hilfe bei der Informationssuche" besprochen haben.
Die Anweisungen in bezug auf Einreichung, Format usw. bleiben gleich.
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Während der Vorlesungen 4 und 5 besprachen wir u.a. die folgenden Funktionen von Benutzeradaptativität:
Inwieweit sind diese Formen von Anpassung in unseren 3 WWW-Sites anwendbar? Formulieren Sie Ihre Ideen hierzu in ca. 1 Seite IBIS-Argumentation. Kommen Sie hierbei nicht allzu schnell zum Schluss, dass eine bestimmte Form von Adaptivität nicht anwendbar ist; gerade die weniger naheliegenden Ideen können besonders interessant sein.
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Die wichtigste Form von Adaptivität, die wir in der Übung bisher nicht besprochen haben, ist die Anpassung der Form und des Inhalts einer Informationsdarbietung (s. die Folien zu Vorlesung 5 sowie Folien 176 - 180). Es geht hier nicht darum, welche Dokumenten (z.B. WWW-Seiten) empfohlen werden sondern wie ein bestimmtes Dokument (Seite, Schirm, ...) gestaltet wird.
Versuchen Sie, in Ihrem gewählten System mindestens eine Seite zu finden, die für unterschiedliche Benutzer anders aussehen sollte, was Form und/oder Inhalt betrifft. Von welchen Benutzereigenschaften sollte die Gestaltung der Seite abhängen? Geben Sie mindestens zwei Beispiele für unterschiedliche Formen der Seite.
Wenn Sie diesmal lieber zeichnen als Schreiben, brauchen Sie hier die IBIS-Notation nur teilweise zu verwenden. Ihr Hauptbeitrag kann aus zwei (oder mehr) Schirmskizzen bestehen. Im Text sollten Sie begründen, warum jeder Schrim für Benutzer mit bestimmten Eigenschaften geeignet ist.
Wenn Sie nicht so gern zeichnen, können Sie die Schirme verbal umschreiben, allerdings so konkret wie möglich.
Zeichnungen sollten in einem plattformunabhängigen Format geliefert werden (GIF, JPEG, PDF, PostScript).
Hinweis. Mit diesem Auftrag wird die Beantwortung der Frage nach geeigneten Funktionen der Adaptivität bei den betreffenden WWW-Seiten zunächst abgeschlossen. Ab nächste Woche wenden wir uns Problemen bei der Realisierung der Vorschläge zu.
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Während der Vorlesungen 6 und 7 besprachen wir u.a. einige Typen von Benutzereigenschaften, die in den bisherigen Übungsanalysen kaum eine Rolle gespielt hatten:
Die Themenbereiche können entweder global oder recht speziell sein.
Dieses Ziel sollte nicht etwa mit Interesse an einem bestimmten Thema verwechselt werden:
Für eine dieser Typen von Eigenschaften, skizzieren Sie bitte ein Szenario mit dem von Ihnen gewählten System, in dem es sich für S lohnen könnte, die betreffende Eigenschaft zu modellieren. Geben Sie hierbei an:
Diese Besprechung braucht noch nicht sehr konkret zu sein.
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Wie haben verschiedene Möglichkeiten betrachtet, wie ein Benutzer explizite Angaben über sich selbst machen kann. (S. nicht nur die ersten Folien aus Vorlesung 8 sondern auch Folien aus den Vorlesungen 1 bis 3.)
Versuchen Sie, eine Methode für solche Angaben zu entwerfen, die
Liefern Sie bitte eine Zeichnung sowie eine kurze Erläuterung in Textform. Aus den beiden zusammen soll hervorgehen,
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Während Vorlesung 9 haben wir besprochen (und teilweise auch gesehen), warum es nützlich sein kann, dass ein benutzeradaptives System eine quasimenschliche Erscheinungsform annimmt.
Im Zusammenhang mit unseren Tagungsseiten, überlegen Sie sich bitte, inwieweit diese Argumente gelten könnten. Könnte es beispielsweise nützlich sein, dass ein Benutzer beim ersten Besuch durch einen Agenten begrüßt wird, der ihn benutzeradaptiv unterstützt? Oder falls nicht: Gibt es vielleicht eine bestimmte Stelle in der Site, an der ein solcher Agent eine sinnvolle Funktion erfüllen könnte?
Stellen Sie Ihre Ideen mit Text und/oder mit 1-2 Skizzen vor. Wie wir schon gesehen haben, können die Agenten verschiedene Formen annehmen; auch die bloße Führung eines natürlichsprachlichen Dialogs (wie im Notebook-Verkauf-System von Vorlesung 9) gilt als einigermaßen menschenähnliche Verhaltensweise.
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Übersicht
Sie werden in bezug auf eine der Formen der Adaptation, die Sie bisher vorgeschlagen haben, vergleichen, wie diese Adaptation mit zwei verschiedenen Inferenz-Ansätzen realisiert werden könnte.
Der erste Ansatz ist das Klassifikationslernen (Vorlesung 10). Der zweite Ansatz wird einer der beiden sein, die in den Vorlesungen 11 und 12 (am 1. Februar) besprochen werden.
Auswahl einer Form von Adaptation
Wählen Sie eine der Formen der Adaptation aus, die Sie bisher vorgeschlagen haben und die für diesen Auftrag geeignet erscheint. Insbesondere müssen Sie sich vorstellen können, wie diese Form mithilfe des Klassifikationslernens realisiert werden könnte.
Skizze einer Realisierung durch Klassifikationslernen
Beantworten Sie die folgenden Fragen:
Hinweis: Wie auf Folie 337 erörtert wird, kann es sich bei der Klassifikation um eine Vorhersage von Ereignissen handeln.
Hinweis: Für Teilnehmer ohne Erfahrung mit den betreffenden Techniken kann es schwierig sein, eine fundierte Antwort auf diese vierte Frage zu geben; aber es lohnt sich, etwas darüber nachzudenken. Es gibt auch andere Methoden des Klassifikationslernens (vgl. Folie 336), die wir aus Zeitgründen nicht besprochen haben.
Skizze einer Realisierung durch soziale Empfehlung oder entscheidungstheoretische Methoden
Entscheiden Sie zuerst, welche der beiden Paradigmen, die wir in den Vorlesungen 11 und 12 besprochen haben, sich am ehesten für eine Realisierung der gewählten Form von Adaptation eignet. (Hinweis: Der Stereotypenansatz wird in den Folien zu Vorlesung 11 beschrieben, aber wir werden ihn erst in Vorlesung 13 besprechen. Deshalb braucht er jetzt nicht berücksichtigt zu werden.)
Je nachdem, welches Paradigma Sie gewählt haben, beantworten Sie bitte die folgenden Fragen:
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Da für Vorlesung 13 keine Lösungen vorgelegt wurden, die von entscheidungstheoretischen Methoden Gebrauch machten, wird die entsprechende Aufgabe für Vorlesung 14 nochmals gestellt. (Die aktive Beschäftigung mit den entscheidungstheoretischen Methoden lohnt sich mehr als etwa das Nachdenken über die möglichen Anwendungen der Logik oder des Stereotypenansatzes, da die erste Klasse bei heutigen benutzeradaptiven Systemen eine wesentlich größere Bedeutung hat.)
Auswahl einer Form von Adaptation
Wählen Sie eine der Formen der Adaptation aus, die Sie bisher vorgeschlagen haben und die für diesen Auftrag geeignet erscheint. Insbesondere müssen Sie sich vorstellen können, wie diese Form mit entscheidungstheoretischen Methoden realisiert werden könnte.
Die gewählte Form der Adaptation kann die gleiche sein, die Sie für den vorigen Auftrag verwendet haben; oder Sie können eine andere Form wählen, bei der die Anwendung entscheidungstheoretischer Methoden besonders nahe liegt.
Skizze einer Realisierung durch entscheidungstheoretische Methoden
Folgen Sie bitte den Anweisungen für den letzten Übungsauftrag unter der Rubrik "Wenn Sie entscheidungstheoretische Methoden gewählt haben".
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Entwerfen Sie eine Benutzerstudie, mit der Sie einen Ihrer bisherigen Entwurfvorschläge evaluieren könnten.
Wählen Sie hierzu einen der beiden Typen von Studien aus, die wir in Vorlesung 14 besprochen haben: Wizard-of-Oz-Studien bzw. Simulationen mit verfügbaren Daten.
Geben Sie in jedem Fall zuerst an, welche Form von Adaptation evaluiert werden soll. Hier kann ggf. eine kurze Erinnerung genügen.
Beantworten Sie dann bitte die einschlägigen Fragen unten:
Wizard-of-Oz-Studie
Simulation mit verfügbaren Daten
Sie dürfen annehmen, dass Sie auf alle Daten auf dem betreffenden Server zugreifen können - auch für vergangene Tagungen in der gleichen Tagungsreihe. Es kann sich z.B. um Zugriffsprotokolle handeln (s. Folie 125 aus Vorlesung 3 für ein Beispiel).
Beispielantworten für die Studie zu SwiftFile (Folie 449 aus Vorlesung 14):
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