cloudroom: una plataforma universitaria social, semántica y ubicua

CloudRoomUna Plataforma Universitaria Social, Semántica y Ubicua

Autor: Francisco Javier Sánchez Carmona

Directora: Sonia de Frutos Cid

Escuela Técnica Superior de Ingenieros InformáticosUniversidad Politécnica de Madrid

TRABAJO FIN DE GRADO

CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 2

Contenidos

1. Motivación

2. Objetivos

3. Fundamentos Tecnológicos

4. Planteamiento del Problema

5. Solución Propuesta

6. Conclusiones

7. Líneas Futuras

Motivación


MotivaciónInternetificación


MotivaciónComputación Móvil

• Internet está independizándose de los ordenadores• Cada vez mayor capacidad de cómputo• Conexiones de 4ª Generación (4G)• Internet of Things


MotivaciónRedes Sociales y Web Semántica

• Información gigantesca desestructurada e inconexa• Redes Sociales • Ricas en conexiones de los datos

• Soluciones• Tecnologías semánticas

Facebook Open Graph Twitter Interest Graph Google Knowledge Graph


MotivaciónCloud Computing

• Utility Computing• La computación como suministro• Como la electricidad, el agua o el teléfono

• Cloud Computing• Una idea antigua rebautizada

“If computers of the kind I have advocated become the computers of the future, then computing may someday be organized as a public utility just as the telephone system is a public utility... The computer utility could become the basis of a new and important industry.” —John McCarthy, discurso en el centenario del MIT en 1961


MotivaciónMassive Open Online Courses (MOOC)

• Educación aumentada tecnológicamente• Cursos Online Masivos y Abiertos • Metodología• Curso con una estructura temporal definida• Número de estudiantes ilimitado• Impartido vía Internet• Materiales accesibles de forma gratuita


Motivación Principales Plataformas

• Creadas por prestigiosas Universidades• En España• MiriadaX

• Para el futuro• Mooc.org (Google)

Objetivos


Objetivos

• Plataforma MOOC desplegada en Cloud• Aplicación Software as a Service (SaaS)• Social• Multidispositivo (PC, Tablet, Smartphone …)• Semántica de los datos almacenados• Escalable y elástica

Fundamentos Tecnológicos


Fundamentos tecnológicos

Planteamiento del Problema


Planteamiento del Problema

• Concepción del producto desde la etapa inicial• Poca experiencia y conocimiento

• Plataformas MOOC• Redes Sociales

• Técnicas de Interacción Persona-Ordenador• Técnicas ágiles de análisis de requisitos

• ERS• Gestión de la Interfaz Principal• Gestión de Cursos• Interacciones Sociales• Acceso a cursos, instituciones, usuarios …

Solución Propuesta


Solución PropuestaMetodología y Ciclo de Vida

• Ciclo de vida iterativo e incremental• Metodología personalizada• Métodos ágiles de Ingeniería del Software

• Gestión de Configuración• Integración continua

Bitbucket• Código

Dropbox• Documentación


Solución PropuestaArquitectura del Software

• Todas las capas del sistema desacopladas• Front-end de Back-end

• Facilita la creación de nuevos clientes (Android, iOS …)

• Capa de datos del servicio web

• Balanceo de carga• Servidores de respaldo• Escalabilidad


Solución PropuestaModelo de Datos

• Aplicación centrada en los datos• Ingente cantidad de datos (Big Data)• Muy variados (Texto, Videos, Fotos)• Generados a gran velocidad• Proporcionan un gran valor

• Persistencia Poliglota • Sesiones en BBDD Clave-Valor• Datos sociales en BBDD de Grafos



• Almacenamiento de sesiones• Información volátil• Accedida potencialmente millones de

veces• Base de Datos NoSQL Redis

• Clave-Valor• Altamente escalable• Muy rápida para el dominio escogido



• Clasifican la información• Modelan conceptos de forma

natural• Proporcionan semántica a los

datos• Una Red Social es un Grafo



• Modelo de Redes Semánticas



• SGBD Neo4j• Grafo de propiedades etiquetado• Esquema opcional• Compatible con Tripletas (RDF)

• Consultas• Lenguaje declarativo Cypher

• Escala hasta 32.000 M de Nodos• Capaz de recorrer 1M de Nodos/s



• Modelo de diseño Neo4j• Etiquetas ayudan a clasificar e

indexar• Clases y Subclases

• Relaciones modelan conceptos


Solución PropuestaBack-end


Solución PropuestaBack-end

• Servicio web con API REST• Express.js

• Acceso a la capa de datos vía REST• Implementación• Javascript del lado del servidor (Node.js)• Modelo de entrada/salida no bloqueante

• Concurrencia asíncrona sin threads• Aplicaciones en red altamente escalables


Solución PropuestaFront-end



• Interfaz web con Responsive Web Design• Proporciona cliente multidispositivo

• Lógica de la interfaz en Javascript• Framework Modelo Vista Controlador• Cliente REST


Solución PropuestaDespliegue en Amazon Web Services

• Balanceo de carga elástico• Auto escalado dinámico• Dos zonas de disponibilidad• Tolerancia a fallos

• Alta disponibilidad de Contenido• Amazon CloudFront (CDN)

• Almacenamiento de objetos estáticos• Amazon S3


Solución PropuestaDespliegue en Amazon Web Services

• Dos modos Maestro/Esclavo• Neo4j• Datos replicados• Alta disponibilidad

• Redis• Datos particionados y

replicados• Tolerancia a fallos• Alta disponibilidad

Conclusiones


Conclusiones

• Proyecto integral de Ingeniería en Informática• Mayoría de áreas de conocimiento tratadas• Valoración de amplia gama de tecnologías

• Trabajo centrado en diseño escalable y elástico• Idea original propuesta• Dificultad inherente• Ambiciones que exceden el tiempo dado

Líneas Futuras


Líneas FuturasBuscador Semántico

• Al estilo Facebook Graph Search• Consultas de la BBDD en lenguaje natural• Ya se han iniciado las investigaciones


Líneas FuturasOtras funcionalidades

• Motor de recomendaciones• De cursos, de estudiantes para empleos

• Funcionalidades educativas• Clases en video• Automatización de las evaluaciones• Fórmulas colaborativas

• Certificados firmados• Chat Social

CloudRoomUna Plataforma Universitaria Social, Semántica y Ubicua

Autor: Francisco Javier Sánchez Carmona

Directora: Sonia de Frutos Cid

Escuela Técnica Superior de Ingenieros InformáticosUniversidad Politécnica de Madrid

TRABAJO FIN DE GRADO

cloudroom: una plataforma universitaria social, semántica y ubicua

Technology