Δημιουργία Υπηρεσίας Συστάσεων Σε Βάση Δεδομένων Γράφων Για Εφαρμογή Σε Έξυπνες Πόλεις

Abstract

Στην επιστήμη των υπολογιστών, μια βάση δεδομένων γράφων (graph database) είναι μια βάση δεδομένων που χρησιμοποιεί δομές γράφων για τα σημασιολογικά ερωτήματα, με τους κόμβους και τις ακμές να αντιπροσωπεύουν και να αποθηκεύουν δεδομένα. Κυρίαρχη έννοια των βάσεων αυτών είναι ο γράφος (με τους κόμβους και τις ακμές του), ο οποίος συσχετίζει άμεσα στοιχεία δεδομένων στον αποθηκευτικό χώρο. Οι σχέσεις αυτές επιτρέπουν στα δεδομένα να συνδεθούν μεταξύ τους άμεσα, και στις περισσότερες περιπτώσεις ανακτώνται με μία μόνο λειτουργία. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τις συμβατικές σχεσιακές βάσεις δεδομένων, όπου οι σχέσεις μεταξύ των δεδομένων είναι αποθηκευμένες στα ίδια τα δεδομένα, και τα ερωτήματα αναζήτησης χρησιμοποιούν την έννοια των JOIN πινάκων για την ανάκτηση και τη συλλογή των σχετικών δεδομένων.Οι βάσεις δεδομένων γράφων επιτρέπουν, από τον σχεδιασμό τους, την γρήγορη ανάκτηση πολύπλοκων ιεραρχικών δομών που είναι δύσκολο να μοντελοποιηθούν σε σχεσιακά συστήματα. Για το λόγο αυτό έχουν αρχίσει τα τελευταία χρόνια να χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές κοινωνικών δικτύων και σε συστήματα συστάσεων δεδομένου ότι αποτυπώνουν καλύτερα τις χαλαρές δομές τους και τους δίνουν τη δυνατότητα να εξελίσσονται και να κλιμακώνονται με μεγαλύτερη ευελιξία. Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής θα υλοποιηθεί μια βάση δεδομένων γράφων βασισμένη στην Neo4j και θα μελετηθεί ο τρόπος που μπορούν να υλοποιηθούν και να διαμορφωθούν ερωτήματα και τεχνικές διάσχισης του γράφου (traversal) που να επιτρέπουν υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας που βασίζονται στη μηχανική μάθηση (machine learning). Συγκεκριμένα, θα προσομοιωθεί με Neo4j μια βάση δεδομένων γράφων που θα αποθηκεύει δεδομένα από αισθητήρες που βρίσκονται σε μια έξυπνη πόλη (για παράδειγμα αισθητήρες ατμοσφαιρικής ρύπανσης, θερμοκρασίας, υγρασίας και άλλες πηγές ανοιχτών δεδομένων) και θα υλοποιηθούν ερωτήματα συστάσεων για δυνητικούς χρήστες εφαρμογών που χρησιμοποιούν τη βάση δεδομένων.