Defesa de Mestrado

Recife, 09 de setembro de 2013

Information Quality Criteria Analysis in Query

Reformulation in Distributed Dynamic Environments

Orientadora: Ana Carolina Salgado

Co-orientadora: Maria da Conceição M. Batista

Bruno Felipe de França Souzabffs@cin.ufpe.br

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Roteiro

Motivação

Fundamentação Teórica

– Reformulação de Consultas;

– Qualidade da Informação;

– Perda Semântica e Degradação da Consulta;

– Correspondências Semânticas (enriquecimento).

Trabalhos Relacionados

Nossa abordagem: Análise de Critérios de QI em Reformulação

de Consultas

– Critérios de perda (especificação e exemplo)

– Critérios de enriquecimento (especificação e exemplo)

Experimentação e Resultados (SPEED)

Considerações Finais

Trabalhos Futuros

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Motivação

O uso de diferentes tipos de sistemas para o

compartilhamento de informações, e.g., Sistemas de

Integração de Dados e PDMS (Peer Data

Management System).

Uso intensivo do mecanismo de consulta para obter

dados de diferentes fontes de dados (peers).

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Motivação

Reformulação de consultas, eventuais problemas:

– Perda semântica;

– Degradação da consulta;

– Resultados vazios ou incompletos;

Em contraste, podemos ter enriquecimento

semântico de conceitos durante a reformulação da

consulta.

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Motivação

Como medir o nível de perda e/ou enriquecimento

semântico de uma consulta?

Este resultado da medição, pode ser oportuno para o

processo de roteamento da consulta em um ambiente

dinâmico e distribuído.

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Caracterização do Problema

Roteamento da consulta

– Análise dos conceitos da consulta durante a

reformulação;

– Perda e/ou enriquecimento semântico;

– Geração de medidas de qualidade.

Nosso Foco:

Análise da reformulação da consulta usando critérios de

qualidade da Informação (QI)

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Objetivos

Especificar e implementar critérios de QI para a

análise de reformulação de consultas em um PDMS.

Auxiliar o roteamento da consulta, fornecendo

medidas de QI para ajudar na decisão de continuar ou

não o processo de roteamento.

Elucidar os conceitos de perda semântica e

degradação da consulta.

Realizar o experimento da análise da reformulação de

consultas no PDMS SPEED;

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Fundamentação Teórica

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Reformulação de Consultas

Reformulação da consulta é o processo de reformular

uma consulta entre dois peers com esquemas

heterogêneos.

A reformulação é feita por meio de correspondências

semânticas estabelecidas entre os peers vizinhos.

Correspondências – elemento a elemento.

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Reformulação de Consultas

C = Professor, Student, Coordinator, Principal

and Staff

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Qualidade da Informação (QI)

QI é um conjunto de critérios usados para medir o

grau de qualidade geral de um sistema.

Pode ser aplicado para medir diversos elementos de

um sistema, e.g., peers, resultados da consulta,

dados.

Os autores Wang & Strong propuseram um artigo

compilando vários critérios de QI para serem usados

em sistemas computacionais.

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Correspondências Semânticas

SemMatcher, gera correspondências semânticas entre

dois esquemas representados por ontologias.

Tipos de correspondência:

– Equivalência (1,0);

– SubConceito (0,8);

– SuperConceito (0,5);

– Aproximação (0,3);

– “Parte de” e “Todo” (0,1).

Enriquecimento semântico, ganho de conceitos

semânticos durante a reformulação da consulta.

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Perda Semântica e Degradação da Consulta

Perda semântica é a diferença sintática entre a

consulta original e suas reformulações [Delveroudis &

Lekeas 2007].

Alguns autores consideram o termo perda semântica

e degradação da consulta como sinônimos.

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Trabalhos Relacionados

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Trabalhos Relacionados

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Nossa Abordagem

Critérios de QI para Análise da Reformulação da Consulta

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Como obtermos medidas de qualidade para

representar a perda de conceitos durante o processo

de reformulação da consulta?

Além disso, como obtermos medidas de qualidade

para representar o enriquecimento de conceitos

durante o processo de reformulação da consulta?

Usando critérios de QI

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Critérios de Perda

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Nossa definição para perda semântica: é a perda de

conceitos de uma consulta Q devido à reformulação

entre peers com esquemas heterogêneos.

Degradação da Consulta: é a medida acumulada de

perdas semânticas sofrida por uma consulta Q após

sucessivas reformulações sobre esquemas

heterogêneos.

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Critério de QI Query Loss Measure (QuLM), o qual

representa a perda semântica de conceitos entre um

par de peers.

Junto com o QuLM está o critério Accumulated Loss

Measure (AccLM) que mede a degradação da

consulta, ou seja, o acumulado de perdas semânticas

em um caminho para onde a consulta foi enviada.

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Dado um par de peers P = {Pi, Pj} e uma consulta

reformulada Qj de Pi para Pj definimos a medida de

perda da seguinte maneira:

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Dado um conjunto de peers P = {P1, ..., Pn} e um

conjunto de QuLM entre os pares de peers QuLM =

{QuLM1, ..., QuLMn} definimos a medida de

degradação da seguinte maneira:

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Exemplificando...

Vamos assumir:

– um conjunto de quatro peers interconectados e

compartilhando informações no domínio de comércio.

– As correspondências semânticas entre os esquemas

dos peers já foram geradas pelo processo de matching

semântico.

– A consulta original submetida no peer P1 foi: vendedor,

shopping, produto, bicicleta.

24

Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

25

Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

26

Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

O caminho que leva ao peer P4 obteve uma medida

de qualidade de 0,2500. Com base neste valor

podemos dizer que este é um caminho com menos

perda semântica em relação à consulta colocada pelo

usuário no peer P1

O processo de roteamento da consulta escolherá o

caminho para o peer P4

Caminho AccLM

P1 –P2 – P3 0,7525

P1 –P2 – P4 0,2500

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Critérios de Enriquecimento

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Critério de QI Query Enrichment Measure (QuEM), o

qual representa o enriquecimento semântico de

conceitos entre um par de peers.

Junto com o QuEM está o critério Accumulated

Enrichment Measure (AccEM) que mede o produto

acumulado de ganhos semânticos de conceitos da

consulta no caminho para onde foi enviada.

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Dado um par de peers P = {Pi, Pj} e uma consulta

reformulada Qj de Pi para Pj definimos a medida de

enriquecimento da seguinte maneira:

Onde |Csubj| é o número de conceitos em Qj (consulta

reformulada) os quais são sub conceitos dos

conceitos em Qi (consulta corrente).

|Csupj| é o número de conceitos em Qj que são super

conceitos dos conceitos em Qi.

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Onde |Cclj| é o número de conceitos em Qj os quais

são conceitos aproximados dos conceitos em Qi.

|Cpwj| é o número de conceitos em Qj que são

conceitos parte/todo dos conceitos em Qi.

QuLM e AccLM também são calculados.

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Dado um conjunto de peers P = {P1, ..., Pn} e um

conjunto de QuEM entre os pares de peers QuEM =

{QuEM1, ..., QuEMn} definimos a medida de

enriquecimento acumulado da seguinte maneira:

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Exemplificando...

Considerando correspondências semânticas super

conceito e sub conceito

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Considerando correspondências semânticas super

conceito e sub conceito

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

Considerando correspondências semânticas super

conceito e sub conceito

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Critérios de QI para Análise da Reformulação da

Consulta

O caminho para o peer P4 tem uma medida de perda

semântica menor.

O caminho para o peer P3 tem uma medida de

enriquecimento semântico maior.

Caminho AccLM AccEM

P1 – P2 – P3 0,7525 1,2140

P1 – P2 – P4 0,2500 0,7820

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Experimentos e Resultados

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Critérios de QI – Experimentos e Resultados

PDMS SPEED

Java

Eclipse

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SPEED - Arquitetura

O sistema SPEED é um PDMS baseado em

semântica, composto de pontos cujos esquemas

exportados são representados por ontologias.

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Critérios de QI – Experimentos e Resultados

Ações tomadas

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Critérios de QI – Experimentos e Resultados

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Critérios de QI – Experimentos e Resultados

Em nosso experimento levamos em consideração:

– um conjunto de cinco peers interconectados e

compartilhando informações no domínio de educação.

– A consulta original submetida no peer P2178 foi:

Professor, Manual, Schedule, Monitor.

– Serão obtidas as medidas de perdas e enriquecimento

semânticos.

– As correspondências semânticas consideradas foram:

sub conceito (subconcept), super conceito

(superconcept), aproximação (closeto) e parte/todo

(partof/wholeof)

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Critérios de QI – Experimentos e Resultados

De onde vem as correspondências semânticas?

– Arquivo de alinhamento para cada par de peer na

rede.

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Critérios de QI – Experimentos e Resultados

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Critérios de QI – Experimentos e Resultados

Par de Peers Consulta Reformulada Tipos de Conceitos Adquiridos

P2178 – P2378 Software, VisitingProfessor, Schedule,

Monitor, UndergraduateStudent,

Professor, Manual, Publication

Software closeto Manual,

VisitingProfessor subconcept of

Professor, UndergraduateStudent

superconcept of Monitor, Publication

superconcept of Manual.

P2178 – P2478 VisitingProfessor, Monitor, Professor VisitingProfessor subconcept of

Professor.

P2378- P2978 Software, Course, Schedule, Product,

Professor

Software subconcept of Product, Course

part of UndergraduateStudent, Product

superconcept of Software.

P2478 – P2578 Monitor

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Conclusões

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Conclusões

Neste trabalho, concebemos critérios de QI que

fornecem medidas semânticas da perda e ganho de

conceitos durante o processo de reformulação da

consulta.

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Conclusões – Contribuições

Elucidação e definição dos termos perda semântica e

degradação da consulta;

A especificação de 4 critérios de QI para análise da

reformulação de consultas;

Validação da nossa proposta com a implementação e

experimentos no PDMS SPEED;

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Conclusões – Trabalhos Futuros

Investigar outros critérios de QI para ser usado na

avaliação de outros elementos de um ambiente

dinâmico e distribuído;

Avaliação da qualidade dos resultados da consulta.

Implantação e teste em um ambiente real.

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Publicações

Artigo: Souza, B. F. F. ; Salgado, A.C ; Batista, M.C.M . Critérios de

Qualidade da Informação em Reformulação de Consultas em um

PDMS: Uma Perspectiva. I Escola Paraibana de Informática, 2011,

João Pessoa.

Artigo: Souza, B. F. F. ; Batista, M.C.M ; Salgado, A.C. Semantic Loss

in Query Reformulation in Dynamic Distributed Environments. 6th

Alberto Mendelzon International Workshop on Foundations of Data

Management (AMW), 2012, Ouro Preto – MG.

Artigo: Freire, C. ; Souza, B. F. F. ; Souza, D. ; Batista, M.C.M ; Salgado,

A. C. Towards an Information Quality Approach to Enhance Query

Routing Processes. 14th International Conference on Information

Integration and Web-based Applications & Services (iiWAS), 2012, Bali -

Indonesia.

Artigo: Freire, C. ; Souza, B. F. F. ; Souza, D. ; Batista, M.C.M ; Salgado,

A. C. Semantic Measures as Information Quality Criteria for Query

Routing Processes. International Journal of Business Intelligence and

Data Mining, 2013.

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MUITO OBRIGADO!!!

Defesa de Mestrado

Recife, 09 de setembro de 2013

Information Quality Criteria Analysis in Distributed

Dynamic Environments

Orientadora: Ana Carolina Salgado

Co-orientadora: Maria da Conceição M. Batista

Bruno Felipe de França Souzabffs@cin.ufpe.br