A service - oriented framework for the specification, deployment, execution, benchmarking, and prediction of performance of scalable privacy - preserving record linkage techniques
Authors: Καραπιπέρης Δημήτριος 
Published: September 2021

Στην εποχή της πληροφορικής και ειδικότερα των μεγάλων δεδομένων, η ενοποίηση των πληροφοριών είναι πιο σημαντική από ποτέ. Μεγάλοι οργανισμοί, όπως εταιρείες, φορείς παροχής υπηρεσιών υγείας, φορείς του δημόσιου τομέα, ή ερευνητικά ιδρύματα, επιδιώκουν την ενοποίηση των δεδομένων τους, προκειμένου να προβούν στην ανάλυση επί των ενοποιημένων δεδομένων. Αυτή η ενοποίηση και ανάλυση επιτρέπει στους οργανισμούς αυτούς να λαμβάνουν αποφάσεις και να επιτυγχάνουν καλύτερα επιχειρηματικά αποτελέσματα. Η σύνδεση εγγραφών είναι η διαδικασία επίλυσης που αποφαίνεται εάν δύο εγγραφές που ανήκουν σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων, αναφέρονται στην ίδια οντότητα του πραγματικού κόσμου. Η έλλειψη κοινών στοιχείων και η ύπαρξη τυπογραφικών λαθών και ασυνεπειών μεταξύ των δεδομένων καθιστούν τη διαδικασία της σύνδεσης επιχειρησιακά επίπονη και δύσκολη. Όταν τα δεδομένα θεωρούνται ως ιδιωτικά, χρησιμοποιούνται εξειδικευμένες τεχνικές που εκτελούν τη σύνδεση των εγγραφών με ασφαλή τρόπο και με σεβασμό της ιδιωτικής ζωής των ατόμων που εκπροσωπούνται από αυτές τις εγγραφές. Για παράδειγμα, στο δημόσιο τομέα υπάρχουν διάσπαρτα πληροφοριακά συστήματα τα οποία εμπεριέχουν εγγραφές που αναφέρονται στον ίδιο πολίτη με παρωχημένα δεδομένα. Παρόλο που υφίσταται η αδήριτη ανάγκη συσχετισμού και ενοποίησης αυτών των εγγραφών, η έλλειψη μονοσήμαντου πεδίου (πχ. Α.Φ.Μ.) δυσχεραίνει σημαντικά τη διαδικασία της σύνδεσης.Επίσης, λόγω του μεγάλου όγκων των εγγραφών που περιέχονται στα σύνολα δεδομένων, βασική συνιστώσα της ασφαλούς συνδέσεως των εγγραφών είναι η φάση της ομαδοποίησης, όπου οι εγγραφές εισάγονται σε πιθανώς επικαλυπτόμενες ομάδες, σχηματίζουν ζεύγη και στη συνέχεια συγκρίνονται μεταξύ τους. Ο σκοπός αυτής της φάσης, δηλαδή η επίτευξη μίας επιτυχημένης τεχνικής ομαδοποίησης, είναι η διαμόρφωση όσο το δυνατόν περισσότερων ομοιαζόντων ζευγών εγγραφών και ταυτοχρόνως η διαμόρφωση όσο το δυνατόν λιγότερων μη ομοιαζόντων ζευγών εγγραφών. Οι μέθοδοι ομαδοποίησης που προτείνονται μέχρι στιγμής στη βιβλιογραφία εφαρμόζουν κυρίως εμπειρικές τεχνικέ, οι οποίες, λαμβάνοντας υπόψη των ιδιαιτεροτήτων και των τεχνικών χαρακτηριστικών των συνόλων δεδομένων, παράγουν αυθαίρετα αποτελέσματα. Αυτή είναι η πρώτη διατριβή στη βιβλιογραφία όπου στις προτεινόμενες μεθόδους παρέχονται θεωρητικές εγγυήσεις πληρότητας στο σύνολο των αποτελεσμάτων της διαδικασίας ασφαλούς συνδέσεως εγγραφών. Ειδικότερα, παρουσιάζεται ένα τυχαιοποιημένο πλαίσιο που επιτρέπει την εύκολη ρύθμιση της διαμόρφωσης του. Η ευελιξία του έγκειται στο γεγονός ότι μπορεί κάποιος να καθορίσει το επίπεδο της απόδοσής του σε σχέση με την πληρότητα των αποτελεσμάτων, λαμβάνοντας υπόψη πολλούς παράγοντες όπως: το επείγον του προβλήματος που επιλύεται, τον επιθυμητό χρόνο απόκρισης ή την κρισιμότητα της πληρότητας των αποτελεσμάτων. Επιπλέον, ενισχύεται η κύρια λειτουργία του πλαισίου με ορισμένες επεκτάσεις, που επιτρέπουν την εφαρμογή του τόσο σε offline περιβάλλοντα με πολύ μεγάλο όγκο εγγραφών, όσο και σε online περιβάλλοντα που απαιτούν ταχύτατους χρόνους απόκρισης. Το πλαίσιο έχει υλοποιηθεί εν είδει ενός πρωτοτύπου, που είναι ελεύθερα διαθέσιμο, έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από επαγγελματίες και ερευνητές στην εκτέλεση των καθηκόντων τους.Η διατριβή χωρίζεται σε διάφορα κεφάλαια. Στην αρχή, παρουσιάζουμε τον πυρήνα του πλαισίου μας και τις δυνατότητές του, και στη συνέχεια, παρουσιάζουμε διάφορες επεκτάσεις του, όπως πχ. η ενοποίηση με το map/reduce σύστημα για την αποτελεσματική κλιμάκωση σε μεγάλους όγκους εγγραφών ή το πρόσθετο συστατικό για την εκτέλεση ασφαλούς συνδέσεως χρησιμοποιώντας αριθμητικές τιμές. Σε κάθε ένα από αυτά τα κεφάλαια, παραθέτουμε εκτεταμένη αξιολόγηση της εφαρμογής του πλαισίου μας αλλά και των συνιστωσών μεθόδων, χρησιμοποιώντας σύνολα πραγματικών δεδομένων, η οποία καταδεικνύει την υπεροχή του προτεινόμενου πλαισίου συγκριτικά με τις υπάρχουσες τεχνικές.