Πολυδιάστατα Ημιδομημένα Δεδομένα: Αναπαράσταση Και Επερώτηση Δεδομένων Στον Παγκόσμιο Ιστό Που Εξαρτώνται Από Ερμηνευτικά Περιβάλλοντα Και Παρουσιάζουν Πολλαπλές Εκφάνσεις

Abstract

Ενώ στις παραδοσιακές βάσεις δεδομένων και στα αντίστοιχα πληροφοριακά συστήματατο πλήθος των χρηστών είναι λίγο πολύ γνωστό και το υπόβαθρό τους είναι σε μεγάλο βαθμόομογενές, οι χρήστες του Παγκόσμιου Ιστού δεν έχουν κοινό υπόβαθρο ούτε όμοιεςθεωρήσεις όταν επεξεργάζονται και ερμηνεύουν δεδομένα. Αυτοί οι χρήστες μπορεί να έχουνδιαφορετικές οπτικές των ίδιων πληροφοριακών οντοτήτων, κάτι που θα πρέπει να ληφθείυπόψη από τα μοντέλα δεδομένων και τις γλώσσες επερωτήσεων για τον Παγκόσμιο Ιστό.Επιπλέον, οι παροχείς πληροφορίας χρειάζεται συχνά να διαχειριστούν παραλλαγές τωνίδιων ουσιαστικά δεδομένων, οι οποίες απευθύνονται σε διαφορετικές ομάδες καταναλωτών.Σε αυτήν την διατριβή υποστηρίζουμε ότι τα δεδομένα του Ιστού θα πρέπει να μπορούννα προσαρμόζονται σε διαφορετικά ερμηνευτικά περιβάλλοντα [contexts], και ότι ηδυνατότητα αυτή θα πρέπει να διατίθεται με τρόπο ευέλικτο και εννιαίο στο επίπεδο τωνσυστημάτων βάσεων δεδομένων. Προτείνουμε τα πολυδιάστατα ημιδομημένα δεδομένα(MSSD) [multidimensional semistructured data], όπου πληροφοριακές οντότητες μπορούν ναεκδηλώνουν διαφορετικές εκφάνσεις, ανάλογα με το ερμηνευτικό περιβάλλον. Καταρχήν,ορίζουμε έναν απλό και ευέλικτο τρόπο για να εκφράζουμε ερμηνευτικά περιβάλλονταχρησιμοποιώντας διαστάσεις [dimensions]. Σύμφωνα με την προσέγγισή μας, το ερμηνευτικόπεριβάλλον αντιπροσωπεύει μιά σειρά από εναλλακτικούς κόσμους [worlds], σε κάθε έναναπό τους οποίους οι πληροφορίες αποκτούν μια συγκεκριμένη ερμηνεία. Ορίζουμε πράξειςανάμεσα από ερμηνευτικά περιβάλλοντα, και εξετάζουμε τις ιδιότητές τους σε βάθος. Στηνσυνέχεια, προτείνουμε ένα μοντέλο δεδομένων για MSSD που ονομάζεται ΠολυδιάστατοςΓράφος Δεδομένων [Multidimensional Data Graph], και ερευνούμε διεξοδικά τις ιδιότητέςτου. Ο Πολυδιάστατος Γράφος Δεδομένων επεκτείνει το Object Exchange Model (OEM),ένα μοντέλο γράφου για ημιδομημένα δεδομένα, προκειμένου να υποστηρίξει με άμεσοτρόπο πληροφορία που παρουσιάζει πολλαπλές εκφάνσεις. Το Πολυδιάστατο OEM (ΜOEM)[Multidimensional OEM] είναι μια ειδική περίπτωση Πολυδιάστατου Γράφου Δεδομένων,και μπορεί να θεωρηθεί σαν μια συνένωση από συμβατικούς OEM γράφους που υφίστανταικάτω από διαφορετικούς κόσμους. Οι συγκεκριμένοι OEM γράφοι είναι δυνατόν ναανακτηθούν μέσω μιας διαδικασίας που λέγεται αναγωγή [reduction], και η οποίαμετασχηματίζει τον ΜOEM στον συμβατικό OEM γράφο που υφίσταται κάτω από ένανδεδομένο κόσμο. Κατόπιν, ορίζουμε την Πολυδιάστατη Γλώσσα Επερωτήσεων (MQL)[Multidimensional Query Language], μια γλώσσα επερωτήσεων για ΠολυδιάστατουςΓράφους Δεδομένων και ΜOEM γράφους που έχει σαν κεντρική έννοια το ερμηνευτικόπεριβάλλον, και μπορεί να εκφράσει με κομψό τρόπο επερωτήσεις οδηγούμενες απόπεριβάλλοντα [context-driven queries]. Το μοντέλο ΜOEM μαζί με την γλώσσαεπερωτήσεων MQL επιτρέπουν τη διατύπωση δια-κοσμικών επερωτήσεων [cross-worldqueries], οι οποίες δεν μπορούν να εκφραστούν με συμβατικά μοντέλα δεδομένων καισυμβατικές γλώσσες επερωτήσεων. Η MQL έχει υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας σαν βάση τοσύστημα LORE, και αυτή η υλοποίηση δίνει την ευκαιρία για σύγκριση με «ισοδύναμες»επερωτήσεις στην γλώσσα Lorel.Αξιολογήσαμε το παραπάνω πλαίσιο που αναπτύξαμε για τα MSSD εφαρμόζοντάς το σεένα κλασσικό πρόβλημα των βάσεων δεδομένων: χρησιμοποιήσαμε το μοντέλο ΜOEM γιανα αναπαραστήσουμε το ιστορικό βάσεων δεδομένων OEM, και στην συνέχεια την MQL γιανα θέσουμε επερωτήσεις στο ιστορικό αυτό. Το ΜOEM και η MQL αποδείχθηκαν ικανά όχιμόνο για να αναπαραστήσουν και να επερωτήσουν το ιστορικό βάσεων OEM, αλλά και τοιστορικό βάσεων ΜOEM. Επιπλέον, σαν παράδειγμα του πώς οι έννοιες που εισαγάγαμεμπορούν να επεκταθούν σε άλλες κατευθύνσεις, παραθέτουμε την Πολυδιάστατη XML(ΜXML) [Multidimensional XML], μια εκδοχή της XML που ενσωματώνει ερμηνευτικάπεριβάλλοντα. Για την παροχή και παρουσίαση πληροφορίας που ενέχει πολλαπλέςεκφάνσεις προτείνουμε το πολυδιάστατο παράδειγμα [multidimensional paradigm], καιεπιδεικνύουμε μια σχετική πρότυπη υλοποίηση. Τέλος, παρουσιάζουμε ένα υλοποιημένοσύστημα για τη διαχείριση MSSD. Το σύστημα αυτό εμπεριέχει το υποσύστημαMSSDesigner, ένα γραφικό περιβάλλον για την εύκολη δημιουργία Πολυδιάστατων ΓράφωνΔεδομένων, καθώς και για την εκτέλεση επερωτήσεων διατυπωμένων στην MQL.Εκτιμούμε ότι τα MSSD αντιμετωπίζουν ένα σημαντικό πρόβλημα των βάσεωνδεδομένων στο σημερινό παγκοσμιοποιημένο περιβάλλον, και ότι έχουν τη δυνατότητα ναεφαρμοστούν πρακτικά σε διάφορες περιοχές. Επιπλέον, τα MSSD ανοίγουν μια σειρά απόενδιαφέρουσες κατευθύνσεις για περαιτέρω έρευνα.