Συστήματα συστάσεων για τη γεφύρωση του χάσματος δεξιοτήτων μεταξύ αγοράς εργασίας και εκπαίδευσης στον τομέα της τεχνολογίας

Abstract

In the last few years technology evolves rapidly, and as a result, the same applies to technology-related professions, concerning the need for specific skills. On the other hand, technological educational institutions oftentimes have difficulties to keep track and align with the labour market needs. Consequently, they sometimes end up teaching skills that are considered obsolete. Regarding students and lifelong learners, an important objective is to avoid courses that teach such skills, as they aim at landing a job in which they will utilise the skills they have acquired during their studies. Furthermore, with regards to educational institutions, an important challenge is to comply with the labour market needs, by providing courses that can be useful for the career of their students. In this context, this dissertation’s main objective is to bridge the gap between the skills taught by educational institutions and the ones required by the labour market in the technology sector, through the use of state-of-the-art data analytics techniques, including data mining, recommender systems and natural language processing. Specifically, in this dissertation, several studies and solutions that have already been proposed are examined in depth. As a next step, a skill and course recommender system has been developed for students and lifelong learners, in order to help them select courses that will improve their skills in accordance with the labour market needs. Additionally, a curriculum redesign recommender system has been developed for professors and educational institutions, for the evaluation and improvement of their organisation’s curriculum, to be compliant with the needs of the labour market. These recommender systems along with their methodology have been applied in the Greek labour market and the sector of software engineering, and the results prove to be very promising. The proposed methodology and services can be applied with little to no modifications to other sectors as well. It is worth mentioning that during the design and development phase of the aforementioned services, several additional problems have emerged. These problems and their solutions are also part of this dissertation. Specifically, this dissertation also deals with the problem of fairness among providers in recommender systems in terms of coverage and diversity in users for each provider’s items. This problem is modeled as an optimisation problem in literature, and it is an NP-complete problem. To this end, we developed a heuristic algorithm with polynomial computational complexity that finds solutions very close to the optimal one, as illustrated in the experimental results. In addition, the problem of recommender system operation and particularly their ethical implications to users is thoroughly examined in this dissertation. In this context, several widely known recommender systems were analysed and proved to be ethically problematic. To this end, we propose a series of regulatory actions. Their goal is the betterment of the recommender systems’ function and the harmonisation of their progress with social prosperity.

Τα τελευταία χρόνια η τεχνολογία εξελίσσεται ραγδαία και, κατά συνέπεια, το ίδιο ισχύει και για τα σχετικά επαγγέλματα, όσον αφορά τις απαιτήσεις σε συγκεκριμένες τεχνολογικές δεξιότητες. Από την άλλη πλευρά, τα τεχνολογικά εκπαιδευτικά ιδρύματα συχνά δυσκολεύονται να συμβαδίσουν με τις ανάγκες της αγοράς εργασίας. Κατ’ επέκταση, καταλήγουν να προσφέρουν γνώσεις και δεξιότητες που σε πολλές περιπτώσεις θεωρούνται ξεπερασμένες. Όσον αφορά τους φοιτητές και τους δια βίου μαθητές, ο στόχος τους είναι να αποφύγουν μαθήματα που προσφέρουν ξεπερασμένες γνώσεις και δεξιότητες, καθώς μακροπρόθεσμα στοχεύουν στην εύρεση κάποιας θέσης εργασίας, στην οποία θα αξιοποιούν τις γνώσεις και τις δεξιότητες που έχουν αποκτήσει. Ακόμη, όσον αφορά τα εκπαιδευτικά ιδρύματα μια σημαντική πρόκληση είναι να συμβαδίσουν με τις ανάγκες της αγοράς εργασίας παρέχοντας μαθήματα και δεξιότητες που θα είναι χρήσιμα στην καριέρα των φοιτητών τους. Σε αυτό το πλαίσιο, αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής είναι η γεφύρωση του χάσματος μεταξύ των διδασκόμενων γνώσεων και δεξιοτήτων στα εκπαιδευτικά ιδρύματα και των ζητούμενων γνώσεων και δεξιοτήτων από την αγορά εργασίας στον τομέα της τεχνολογίας, με τη χρήση σύγχρονων τεχνικών ανάλυσης δεδομένων όπως είναι η εξόρυξη γνώσης, τα συστήματα συστάσεων και η επεξεργασία φυσικής γλώσσας. Συγκεκριμένα, διερευνώνται σε βάθος εργασίες και λύσεις που έχουν αναπτυχθεί προς αυτή την κατεύθυνση και αναπτύσσονται συστήματα συστάσεων που απευθύνονται σε φοιτητές και δια βίου μαθητές για την επιλογή μαθημάτων και δεξιοτήτων που είναι σε υψηλή ζήτηση από την αγορά εργασίας, και σε εκπαιδευτικούς οργανισμούς, για την αξιολόγηση και βελτίωση του προγράμματος σπουδών τους με βάση τις ανάγκες της αγοράς εργασίας. Τα συγκεκριμένα συστήματα και η προτεινόμενη μεθοδολογία εφαρμόζονται στην ελληνική αγορά εργασίας στον τομέα της ανάπτυξης λογισμικού με αξιόλογα αποτελέσματα. Η προτεινόμενη μεθοδολογία και τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν με κατάλληλες τροποποιήσεις και σε άλλα επιστημονικά πεδία.Κατά την ανάπτυξη των προαναφερθέντων συστημάτων προέκυψαν κάποια επιπλέον προβλήματα που επίσης αποτελούν αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής. Συγκεκριμένα, ασχοληθήκαμε με το πρόβλημα της δικαιοσύνης μεταξύ παρόχων αντικειμένων σε συστήματα συστάσεων, όσον αφορά την κάλυψη των αντικειμένων κάθε παρόχου σε χρήστες και τη διαφορετικότητα μεταξύ αυτών. Το πρόβλημα αυτό αποτελεί NP-πλήρες πρόβλημα σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Σε αυτό το πλαίσιο, αναπτύχθηκε ευριστικός αλγόριθμος πολυωνυμικού χρόονου που βρίσκει λύσεις πολύ κοντά στη βέλτιστη, όπως φαίνεται από τα πειραματικά αποτελέσματα. Επιπλέον, πρόβλημα της παρούσας διατριβής αποτελεί και η λειτουργία των συστημάτων συστάσεων ως προς τον αντίκτυπο που έχει στους χρήστες, και συγκεκριμένα, κατά πόσο είναι ηθική. Σε αυτό το πλαίσιο, αναλύθηκαν διάφορα ευρέως διαδεδομένα συστήματα συστάσεων τα οποία κρίνονται ηθικά προβληματικά. Για το λόγο αυτό, προτείνονται ρυθμιστικές ενέργειες για την εξυγίανση των συστημάτων συστάσεων, ως προς τον ηθικό τους αντίκτυπο.