Επαναγραφή και Συνεπής Απάντηση Συζευκτικών Ερωτημάτων σε  Εξελισσόμενες Βάσεις Γνώσης

Τσαλαπάτη, Ελένη; Tsalapati, Eleni

dc.contributor.author	Τσαλαπάτη, Ελένη	el
dc.contributor.author	Tsalapati, Eleni	en
dc.date.accessioned	2016-07-22T07:42:50Z
dc.date.available	2016-07-22T07:42:50Z
dc.date.issued	2016-07-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43220
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2323
dc.rights	Default License
dc.subject	Περιγραφική Λογική	el
dc.subject	Απάντηση Ερωτημάτων	el
dc.subject	Εξελισσόμενες ΒΓ	el
dc.subject	Ασυνεπείς Βάσεις Γνώσης	el
dc.subject	Οντολογίες	el
dc.subject	Ontologies	en
dc.subject	Query Answering	el
dc.subject	Description Logics	el
dc.subject	Knowledge Base Evolution	el
dc.subject	Inconsistent Knowledge Bases	el
dc.title	Επαναγραφή και Συνεπής Απάντηση Συζευκτικών Ερωτημάτων σε Εξελισσόμενες Βάσεις Γνώσης	el
dc.title	Rewriting and Consistent Conjunctive Query Answering under Knowledge Base Evolution	en
dc.contributor.department	Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Τεχνητή Νοημοσύνη	el
heal.classification	Σημασιολογικός Ιστός	el
heal.classification	Πληροφορική	el
heal.classification	Artificial Intelligence	en
heal.classification	Semantic Web	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-03-29
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια το πεδίο απάντησης συζευκτικών ερωτημάτων σε μεγάλα σύνολα δεδομένων έχει καταστεί αντικείμενο συνεχούς έρευνας. Μια από τις πιο διαδεδομένες προσεγγίσεις στο πρόβλημα αυτό βασίζεται στην τεχνική της επαναγραφής ερωτημάτων. Δεδομένου ενός συζευκτικού ερωτήματος και μίας οντολογίας, μία διαδικασία επαναγραφής του ερωτήματος παράγει ένα σύνολο κανόνων στο οποίο ενσωματώνει τους περιορισμούς της οντολογίας, με τέτοιο τρόπο ώστε για οποιοδήποτε σύνολο δεδομένων, η αποτίμηση του τιθέμενου ερωτήματος πάνω στην οντολογία και το σύνολο δεδομένων να επιστρέφει τις ίδιες απαντήσεις με την αποτίμηση μόνο της επαναγραφής στο ίδιο σύνολο δεδομένων. Τα υπάρχοντα συστήματα επαναγραφής ερωτημάτων δέχονται στην είσοδο τους ένα συζευκτικό ερώτημα και μία οντολογία και υπολογίζουν μία επαναγραφή του ερωτήματος με βάση την οντολογία. Ωστόσο, τα συστήματα αυτά είναι έτσι σχεδιασμένα ώστε κάθε φορά που η οντολογία τροποποιείται -δηλαδή, επεκτείνεται ή μειώνεται κατά ένα σύνολο αξιωμάτων- να υπολογίζουν τη νέα επαναγραφή από την αρχή, χωρίς να αξιοποιούν την πληροφορία που έχει παραχθεί από τις προηγούμενες επαναγραφές. Οι οντολογίες όμως που χρησιμοποιούνται για να μοντελοποιήσουν την επιστημονική γνώση σε πραγματικά πεδία συνεχώς τροποποιούνται και συνεπώς τα υπάρχοντα συστήματα, που επαναϋπολογίζουν εξαρχής την επαναγραφή, καθυστερούν σημαντικά. Στο πλαίσιο αυτό, στην παρούσα διατριβή αρχικά μελετάμε το πρόβλημα υπολογισμού μίας επαναγραφής ενός ερωτήματος με βάση μία οντολογία που έχει εξελιχθεί, αξιοποιώντας την πληροφορία που έχει παραχθεί από τον υπολογισμό μίας επαναγραφής για μία προηγούμενη έκδοση της οντολογίας. Αρχικά, το πρόβλημα μελετάται για την περίπτωση που η οντολογία επεκτείνεται κατά ένα σύνολο αξιωμάτων. H προσέγγιση που ακολουθείται εστιάζει μόνο στους συμπερασμούς που πρέπει πιθανά να εφαρμοστούν εξαιτίας της προσθήκης των νέων αξιωμάτων. Στη συνέχεια, μελετάται η περίπτωση που η οντολογία συστέλλεται κατά ένα σύνολο αξιωμάτων. Στην αρχή, παρουσιάζουμε έναν γενικό αλγόριθμο ο οποίος, αφαιρεί με αυτόματο τρόπο τις προτάσεις που δεν παράγονται πλέον από τη νέα οντολογία και το ερώτημα και στη συνέχεια εφαρμόζει τους επιπλέον συμπερασμούς που είναι πιθανά απαραίτητοι. Επιπλέον, επιθυμώντας να ελαχιστοποιήσουμε τη συλλογιστική διαδικασία, μελετάμε αν και υπό ποιες συνθήκες είναι εφικτός ο υπολογισμός μίας νέας επαναγραφής χωρίς την εφαρμογή νέων συμπερασμών. Επίσης, βελτιστοποιούμε τους προηγούμενους αλγορίθμους εφαρμόζοντας τεχνικές που στηρίζονται σε αναπαράσταση με τη χρήση γράφων. Για κάθε μία από τις περιπτώσεις προτείνουμε έναν νέο αλγόριθμο τον οποίο παρουσιάζουμε αναλυτικά και αποδεικνύουμε την ορθότητα του. Τέλος, αξιολογούμε πειραματικά τους προτεινόμενους αλγορίθμους και τους συγκρίνουμε με τα συστήματα Requiem και Rapid, που αποτελούν τεχνολογία αιχμής στην περιοχή της επαναγραφής με αλγόριθμους ανάλυσης. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης αυτής είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά. Στη συνέχεια, στο πλαίσιο της διατριβής, ασχολούμαστε με ένα από τα κυριότερα προβλήματα που εμφανίζονται κατά την συνεχή τροποποίηση των οντολογιών, δηλαδή μία πιθανή ασυνέπεια που μπορεί να εμφανιστεί στη βάση γνώσης. Συγκεκριμένα, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που η βάση γνώσης ανανεώνεται συνεχώς από διαφορετικούς παρόχους είναι πιθανό τα δεδομένα να είναι ασυνεπή σε σχέση με τα αξιώματα της οντολογίας. Για την επίλυση του προβλήματος αυτού προτείνονται δύο βασικές προσεγγίσεις. Η πρώτη στοχεύει στην επιδιόρθωση του συνόλου δεδομένων ώστε η βάση γνώσης να γίνει συνεπής. Η δεύτερη δεν προτείνει την τροποποίηση της βάσης γνώσης, αλλά νέους αλγόριθμους για τον υπολογισμό απαντήσεων σε περιβάλλον ασυνέπειας. Στην παρούσα διατριβή προτείνουμε ένα πλαίσιο απάντησης ερωτημάτων που βασίζεται σε συστήματα κορεσμού δεδομένων υπό τις σημασιολογίες Τομή Διορθωμένων ABox (Intersection ABox Repair-IAR) και Τομή Διορθωμένων Κλεισμένων ABox (Intersection Closed ABox Repair-ICAR). Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των συστημάτων αυτών είναι ότι μπορούν να διαχειριστούν με αποδοτικό τρόπο πολύ μεγάλο όγκο δεδομένων. Συγκεκριμένα, αρχικά, ακολουθώντας τη δεύτερη προσέγγιση, προτείνουμε έναν αλγόριθμο υπολογισμού των ICAR απαντήσεων. Ταυτόχρονα, αξιοποιώντας τις ιδιότητες των συστημάτων κορεσμού δεδομένων αυξάνουμε την αποδοτικότητα του προτεινόμενου αλγορίθμου. Επίσης, εισάγουμε μία νέα σημασιολογία, βασισμένη στην σημασιολογία ICAR, κατά την οποία η απάντηση ερωτημάτων ακόμα και για πιο εκφραστικές περιγραφικές λογικές υπολογίζεται σε πολυωνυμικό χρόνο. Προτείνουμε, επίσης, έναν αλγόριθμο υπολογισμού των απαντήσεων υπό την σημασιολογία αυτή αποδεικνύοντας την ορθότητά του. Επιπλέον, ακολουθώντας την πρώτη προσέγγιση, παρουσιάζουμε έναν αποδοτικό αλγόριθμο υπολογισμού των IAR απαντήσεων για περιγραφικές λογικές. Τέλος, παρουσιάζουμε τα πειραματικά αποτελέσματα των προτεινόμενων αλγορίθμων και διαπιστώνουμε ότι τα συστήματά μας είναι πιο αποδοτικά από τα υπάρχοντα συστήματα υπολογισμού των IAR απαντήσεων.	el
heal.advisorName	Κολέτσος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Κολέτσος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Στάμου, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ζάχος, Ευστάθιος	el
heal.committeeMemberName	Κόλλιας, Στέφανος	el
heal.committeeMemberName	Κουμπαράκης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Σταφυλοπάτης, Ανδρέας-Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Φωτάκης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	179
heal.fullTextAvailability	true