Αλγόριθμοι και τεχνικές εξατομικευμένης αναζήτησης σε διαδικτυακά περιβάλλοντα με χρήση υποκείμενων σημασιολογιών
Authors: Πλέγας Ιωάννης 
Published: August 2021

Η τεράστια ανάπτυξη του Παγκόσμιου Ιστού τις τελευταίες δεκαετίες έχει αναδείξει την αναζήτηση πληροφοριών ως ένα από τα πιο σημαντικά ζητήματα στον τομέα της έρευνας στις Τεχνολογίες της Πληροφορικής. Σήμερα, οι σύγχρονες μηχανές αναζήτησης απαντούν αρκετά ικανοποιητικά στα ερωτήματα των χρηστών, αλλά τα κορυφαία αποτελέσματα που επιστρέφονται δεν είναι πάντα σχετικά με τα δεδομένα που αναζητά ο χρήστης. Ως εκ τούτου, οι μηχανές αναζήτησης καταβάλλουν σημαντικές προσπάθειες για να κατατάξουν τα πιο σχετικά αποτελέσματα του ερωτήματος ως προς τον χρήστη στα κορυφαία αποτελέσματα της λίστας κατάταξης των αποτελεσμάτων. Η διατριβή αυτή ασχολείται κυρίως με το παραπάνω πρόβλημα, δηλαδή την κατάταξη στις υψηλότερες θέσεις των πιο σχετικών αποτελεσμάτων ως προς τον χρήστη (ειδικά για ερωτήματα που οι όροι τους έχουν πολλαπλές σημασίες). Στο πλαίσιο της παρούσας έρευνας κατασκευάστηκαν αλγόριθμοι και τεχνικές που βασίζονται στην τεχνική της σχετικής ανατροφοδότησης (relevance feedback) για την βελτίωση των αποτελεσμάτων που επιστρέφονται από μια μηχανή αναζήτησης. Βασική πηγή της ανατροφοδότησης ήταν τα αποτελέσματα που επιλέγουν οι χρήστες κατά την διαδικασία πλοήγησης. Ο χρήστης επεκτείνει την αρχική πληροφορία αναζήτησης (λέξεις κλειδιά) με νέα πληροφορία που προέρχεται από τα αποτελέσματα που διαλέγει. Έχοντας ένα νέο σύνολο πληροφορίας που αφορά τις προτιμήσεις του χρήστη, συγκρίνεται η σημασιολογική πληροφορία του συνόλου αυτού με τα υπόλοιπα αποτελέσματα (αυτά που επιστράφηκαν πριν επιλέξει το συγκεκριμένο αποτέλεσμα) και μεταβάλλεται η σειρά των αποτελεσμάτων προωθώντας και προτείνοντας τα αποτελέσματα που είναι πιο σχετικά με το νέο σύνολο πληροφορίας. Ένα άλλο πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί κατά την υποβολή ερωτημάτων από τους χρήστες σε μια μηχανή αναζήτησης είναι ότι τα ερωτήματα που υποβάλλονται στις μηχανές αναζήτησης είναι συνήθως μικρά σε αριθμό λέξεων και αμφίσημα. Συνεπώς, πρέπει να υπάρχουν τρόποι αποσαφήνισης των διαφορετικών εννοιών των όρων αναζήτησης και εύρεσης της έννοιας που ενδιαφέρει τον χρήστη. Η αποσαφήνιση των όρων αναζήτησης είναι μια διαδικασία που έχει μελετηθεί στην βιβλιογραφία με αρκετούς διαφορετικούς τρόπους. Στην διατριβή μου προτείνω νέες στρατηγικές αποσαφήνισης των εννοιών των όρων αναζήτησης των μηχανών αναζήτησης και εξερευνάται η αποδοτικότητά τους στις μηχανές αναζήτησης. Η καινοτομία τους έγκειται στη χρήση του Page-Rank σαν ενδείκτη της σημαντικότητας μιας έννοιας για έναν όρο του ερωτήματος. Επίσης είναι ευρέως γνωστό ότι ο Παγκόσμιος Ιστός περιέχει έγγραφα με την ίδια πληροφορία και έγγραφα με σχεδόν ίδια πληροφορία. Παρά τις προσπάθειες των μηχανών αναζήτησης με αλγόριθμους εύρεσης των κειμένων που περιέχουν επικαλυπτόμενη πληροφορία, ακόμα υπάρχουν περιπτώσεις που τα κείμενα που ανακτώνται από μια μηχανή αναζήτησης περιέχουν επαναλαμβανόμενη πληροφορία. Στην διατριβή αυτή παρουσιάζονται αποδοτικές τεχνικές εύρεσης και περικοπής της επικαλυπτόμενης πληροφορίας από τα αποτελέσματα των μηχανών αναζήτησης χρησιμοποιώντας τις σημασιολογικές πληροφορίες των αποτελεσμάτων των μηχανών αναζήτησης. Συγκεκριμένα αναγνωρίζονται τα αποτελέσματα που περιέχουν την ίδια πληροφορία και απομακρύνονται, ενώ ταυτόχρονα τα αποτελέσματα που περιέχουν επικαλυπτόμενη πληροφορία συγχωνεύονται σε νέα κείμενα(SuperTexts) που περιέχουν την πληροφορία των αρχικών αποτελεσμάτων χωρίς να υπάρχει επαναλαμβανόμενη πληροφορία.Ένας άλλος τρόπος βελτίωσης της αναζήτησης είναι ο σχολιασμός των κειμένων αναζήτησης έτσι ώστε να περιγράφεται καλύτερα η πληροφορία τους. Ο σχολιασμός κειμένων(text annotation) είναι μια τεχνική η οποία αντιστοιχίζει στις λέξεις του κειμένου επιπλέον πληροφορίες όπως η έννοια που αντιστοιχίζεται σε κάθε λέξη με βάση το εννοιολογικό περιεχόμενο του κειμένου. Η προσθήκη επιπλέον σημασιολογικών πληροφοριών σε ένα κείμενο βοηθάει τις μηχανές αναζήτησης να αναζητήσουν καλύτερα τις πληροφορίες που ενδιαφέρουν τους χρήστες και τους χρήστες να βρουν πιο εύκολα τις πληροφορίες που αναζητούν. Στην διατριβή αυτή αναλύονται αποδοτικές τεχνικές αυτόματου σχολιασμού κειμένων από τις οντότητες που περιέχονται στην Wikipedia, μια διαδικασία που αναφέρεται στην βιβλιογραφία ως Wikification. Με τον τρόπο αυτό οι χρήστες μπορούν να εξερευνήσουν επιπλέον πληροφορίες για τις οντότητες που περιέχονται στο κείμενο που τους επιστρέφεται.Ένα άλλο τμήμα της διατριβής αυτής προσπαθεί να εκμεταλλευτεί την σημασιολογία των αποτελεσμάτων των μηχανών αναζήτησης χρησιμοποιώντας εργαλεία του Σημασιολογικού Ιστού. Ο στόχος του Σημασιολογικού Ιστού (Semantic Web) είναι να κάνει τους πόρους του Ιστού κατανοητούς και στους ανθρώπους και στις μηχανές. Ο Σημασιολογικός Ιστός στα πρώτα βήματά του λειτουργούσε σαν μια αναλυτική περιγραφή του σώματος των έγγραφων του Ιστού. Η ανάπτυξη εργαλείων για την αναζήτηση σε Σημασιολογικό Ιστό είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο. Οι σημερινές τεχνικές αναζήτησης δεν έχουν προσαρμοστεί στην δεικτοδότηση και στην ανάκτηση σημασιολογικής πληροφορίας εκτός από μερικές εξαιρέσεις. Στην έρευνά μας έχουν δημιουργηθεί αποδοτικές τεχνικές και εργαλεία χρήσης του Παγκόσμιου Ιστού. Συγκεκριμένα έχει κατασκευαστεί αλγόριθμος μετατροπής ενός κειμένου σε οντολογία ενσωματώνοντας την σημασιολογική και συντακτική του πληροφορία έτσι ώστε να επιστρέφονται στους χρήστες απαντήσεις σε ερωτήσεις φυσικής γλώσσας.Επίσης στην διατριβή αυτή αναλύονται τεχνικές φιλτραρίσματος XML εγγράφων χρησιμοποιώντας σημασιολογικές πληροφορίες. Συγκεκριμένα παρουσιάζεται ένα αποδοτικό κατανεμημένο σύστημα σημασιολογικού φιλτραρίσματος XML εγγράφων που δίνει καλύτερα αποτελέσματα από τις υπάρχουσες προσεγγίσεις.Τέλος, στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής διατριβής γίνεται επιπλέον έρευνα για την βελτίωση της απόδοσης των μηχανών αναζήτησης από μια διαφορετική οπτική γωνία. Στην κατεύθυνση αυτή παρουσιάζονται τεχνικές περικοπής ανεστραμμένων λιστών ανεστραμμένων αρχείων. Επίσης επιτυγχάνεται ένας συνδυασμός των προτεινόμενων τεχνικών με υπάρχουσες τεχνικές συμπίεσης ανεστραμμένων αρχείων πράγμα που οδηγεί σε καλύτερα αποτελέσματα συμπίεσης από τα ήδη υπάρχοντα.