Σημασιολογικός εμπλουτισμός της πληροφορίας σε σχεσιακές βάσεις δεδομένων και συστήματα με επίγνωση περιβάλλοντος
Authors: Κωνσταντίνου Νικόλαος 
Published: August 2021

Το σημαντικότερο πρόβλημα στη διάθεση της πληροφορίας είναι ότι η μορφή στην οποία διατίθεται δεν είναι συνήθως ομοιογενής τόσο συντακτικά όσο και σημασιολογικά. Τεράστιος όγκος πληροφορίας υπάρχει, τόσο στο Διαδίκτυο όσο και σε λιγότερο διασυνδεδεμένες πηγές. Η ύπαρξη μεταδεδομένων τα οποία θα προσέθεταν έναν ανώτερο βαθμό σαφήνειας δε θεωρείται δεδομένη. Το ζήτημα που προκύπτει είναι το πώς θα ολοκληρωθεί ο όγκος αυτός πληροφορίας ώστε να μετατραπεί σε μια Βάση Γνώσεως από την οποία θα μπορούν να εξάγονται άμεσα αλλά και έμμεσα συμπεράσματα. Οι υπάρχουσες τεχνολογίες διαχείρισης, επεξεργασίας και αξιοποίησης της πληροφορίας είναι συνήθως βασισμένες σε συντακτική επισημείωση. Οι σημερινές μορφές επισημείωσης υστερούν στο ότι στην πλειοψηφία τους αποτελούν μονολιθικές και εξειδικευμένες προσεγγίσεις -λύσεις κατά περίπτωση- και προσφέρουν περιορισμένες δυνατότητες εξαγωγής αποτελεσμάτων και συμπερασμάτων. Εξυπηρετούν το στόχο για τον οποίο παρήχθησαν μεν, δεν επιτρέπουν την περαιτέρω αξιοποίηση σε σημασιολογικό επίπεδο, δε. Αντιπροσωπευτικό παράδειγμα είναι το Βαθύ Διαδίκτυο [1], το οποίο συγκεντρώνει τεράστια ποσότητα πληροφορίας η οποία δύσκολα καθίσταται αξιοποιήσιμη και εκμεταλλεύσιμη από τον τελικό χρήστη του Διαδικτύου [2]. Αντίστοιχα, η φύση του προβλήματος είναι παρόμοια και στα συστήματα με επίγνωση περιβάλλοντος στα οποία ο όγκος της πληροφορίας αυξάνεται με μεγάλο ρυθμό, δυσχεραίνοντας τη διαχείρισή του, την ολοκλήρωση με άλλες πηγές πληροφορίας και κατ’ επέκταση την ευφυή εκμετάλλευσή του. Η παρούσα διατριβή εστιάζει στην έρευνα στο ευρύτερο πλαίσιο του σημασιολογικού εμπλουτισμού της πληροφορίας. Ειδικότερα, επικεντρώνεται στην έρευνα των αλλαγών και προσθηκών που χρειάζεται να γίνουν σε τεχνικό και θεωρητικό επίπεδο, ώστε η επόμενη γενιά πληροφοριακών συστημάτων να ενσωματώνει και να εκμεταλλεύεται σημασιολογική πληροφορία. Ως λύση προς την κατεύθυνση της ολοκλήρωσης της πληροφορίας μέσω του σημασιολογικού εμπλουτισμού της υιοθετείται ο Σημασιολογικός Ιστός, ο οποίος επιτρέπει την προσθήκη μεταδεδομένων τα οποία υπακούν σε κοινά πρότυπα και επιτρέπουν την εξαγωγή γνώσεως από την ήδη υπάρχουσα αλλά και το συνδυασμό της υπάρχουσας πληροφορίας με στόχο την εξαγωγή συμπερασμάτων. Η παρούσα εργασία αναλύει το πρόβλημα του σημασιολογικού εμπλουτισμού της πληροφορίας παρουσιάζοντας τις συνιστώσες που το συνθέτουν και που προσθέτουν στη δυσκολία επίλυσής του. Ειδικότερα, εξετάζονται πιο αναλυτικά δύο περιπτώσεις του ίδιου προβλήματος. Η πρώτη περίπτωση αφορά την ολοκλήρωση Βάσεων Δεδομένων με στόχο τη δημιουργία μιας κατανεμημένης Βάσης Γνώσεως η οποία θα ενσωματώνει ευφυή χαρακτηριστικά. Το πρόβλημα δεν είναι νέο, εξετάζεται όμως υπό το πρίσμα των τελευταίων τεχνολογικών εξελίξεων και συγκεκριμένα στο χώρο του αναπτυσσόμενου Σημασιολογικού Ιστού. Η συνεισφορά της διατριβής εδώ εντοπίζεται στην ανάλυση του χώρου της συνεργασίας των Βάσεων Δεδομένων με τις οντολογίες, τη λεπτομερή καταγραφή και κατηγοριοποίηση των προσεγγίσεων που υπάρχουν στη βιβλιογραφία και μαζί συνθέτουν την αιχμή των εξελίξεων καθώς και την αναλυτική αποτύπωση των συμπερασμάτων που προκύπτουν από την ενασχόληση με το χώρο αυτό. Σημειώνεται ότι λόγω της δυναμικής των εξελίξεων στο χώρο, η καταγραφή των προσεγγίσεων που υπάρχουν στη βιβλιογραφία συμβάλλει στην έρευνα στο χώρο καθώς παρατηρείται απουσία από αντίστοιχες μελέτες. Επιπλέον, υλοποιείται και παρουσιάζεται μια πρωτότυπη προσέγγιση στην επίλυση του προβλήματος και αναλύονται οι περιορισμοί και οι δυνατότητες των συστημάτων που αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της συνεργασίας Βάσεων Δεδομένων και οντολογιών. Η δεύτερη περίπτωση αφορά τα συστήματα με επίγνωση περιβάλλοντος. Η ουσιαστική διαφορά εδώ σε σχέση με την ολοκλήρωση Βάσεων Δεδομένων έγκειται στον παράγοντα του χρόνου. Τυπικά, τα συστήματα αυτά συγκεντρώνουν τεράστιο όγκο πληροφορίας ο οποίος προέρχεται από δεδομένα που συλλέγονται από αισθητήρες. Ενώ είναι εύκολη μια χαμηλού επιπέδου επεξεργασία, η οποία θα μπορεί ενδεχομένως να εξυπηρετεί έναν περιορισμένο αριθμό απαιτήσεων, το πρόβλημα εντοπίζεται επίσης στον τρόπο με τον οποίο η πληροφορία αυτή θα είναι δυνατό να ολοκληρωθεί και να αξιοποιηθεί σε σημασιολογικό επίπεδο. Για την μελέτη του προβλήματος αναπτύσσεται μια πιλοτική εφαρμογή μεσισμικού η οποία στοχεύει στην επεξεργασία και το σημασιολογικό εμπλουτισμό της πληροφορίας. Τα δεδομένα τα οποία χρησιμοποιούνται πειραματικά είναι μεταδεδομένα πολυμεσικής πληροφορίας σε ημιδομημένη μορφή τα οποία προέρχονται από ετερογενείς κατανεμημένες πηγές. Με τη χρήση μεσισμικού τα δεδομένα αυτά εισρέουν στο σύστημα σχηματίζοντας μια σημασιολογική Βάση Γνώσεως η οποία είναι ικανή να δίνει απαντήσεις σε ερωτήματα υψηλότερου σημασιολογικού επιπέδου. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στην επεξεργασία των αποτελεσμάτων σε πραγματικό χρόνο αλλά και στις εκ των υστέρων διαδικασίες που πραγματοποιούνται με στόχο τη βελτίωση της κλιμακωσιμότητας του συστήματος. Αναλύονται και τεκμηριώνονται τα πλεονεκτήματα αλλά και οι περιορισμοί που προκύπτουν από την παρουσιαζόμενη προσέγγιση στη δημιουργία μιας κατανεμημένης Βάσης Γνώσεως.