Récemment, le « Web des documents » est devenu le « Web des données », i.e, les documents sont annotés sous forme de triplets RDF. Ceci permet de transformer des données traitables uniquement par les humains en données compréhensibles par les machines. Ces données peuvent désormais être explorées par l'utilisateur par le biais de requêtes SPARQL. Par analogie avec les moteurs de clustering web qui fournissent des classifications des résultats obtenus à partir de l'interrogation du web des documents, il est également nécessaire de réfléchir à un cadre qui permette la classification des réponses aux requêtes SPARQL pour donner un sens aux données retrouvées. La fouille exploratoire des données se concentre sur l'établissement d'un aperçu de ces données. Elle permet également le filtrage des données non-intéressantes grâce à l'implication directe des experts du domaine dans le processus. La contribution de cette thèse consiste à guider l'utilisateur dans l'exploration du Web des données à l'aide de la fouille exploratoire de web des données. Nous étudions trois axes de recherche, i.e : 1) la création des vues sur les graphes RDF et la facilitation des interactions de l'utilisateur sur ces vues, 2) l'évaluation de la qualité des données RDF et la complétion de ces données 3) la navigation et l'exploration simultanée de multiples ressources hétérogènes présentes sur le Web des données. Premièrement, nous introduisons un modificateur de solution i.e., View By pour créer des vues sur les graphes RDF et classer les réponses aux requêtes SPARQL à l'aide de l'analyse formelle des concepts. Afin de naviguer dans le treillis de concepts obtenu et d'extraire les unités de connaissance, nous avons développé un nouvel outil appelé RV-Explorer (RDF View Explorer ) qui met en oeuvre plusieurs modes de navigation. Toutefois, cette navigation/exploration révèle plusieurs incompletions dans les ensembles des données. Afin de compléter les données, nous utilisons l'extraction de règles d'association pour la complétion de données RDF. En outre, afin d'assurer la navigation et l'exploration directement sur les graphes RDF avec des connaissances de base, les triplets RDF sont groupés par rapport à cette connaissance de base et ces groupes peuvent alors être parcourus et explorés interactivement. Finalement, nous pouvons conclure que, au lieu de fournir l'exploration directe nous utilisons ACF comme un outil pour le regroupement de données RDF. Cela permet de faciliter à l'utilisateur l'exploration des groupes de données et de réduire ainsi son espace d'exploration par l'interaction. / Recently, the “Web of Documents” has become the “Web of Data”, i.e., the documents are annotated in the form of RDF making this human processable data directly processable by machines. This data can further be explored by the user using SPARQL queries. As web clustering engines provide classification of the results obtained by querying web of documents, a framework for providing classification over SPARQL query answers is also needed to make sense of what is contained in the data. Exploratory Data Mining focuses on providing an insight into the data. It also allows filtering of non-interesting parts of data by directly involving the domain expert in the process. This thesis contributes in aiding the user in exploring Linked Data with the help of exploratory data mining. We study three research directions, i.e., 1) Creating views over RDF graphs and allow user interaction over these views, 2) assessing the quality and completing RDF data and finally 3) simultaneous navigation/exploration over heterogeneous and multiple resources present on Linked Data. Firstly, we introduce a solution modifier i.e., View By to create views over RDF graphs by classifying SPARQL query answers with the help of Formal Concept Analysis. In order to navigate the obtained concept lattice and extract knowledge units, we develop a new tool called RV-Explorer (Rdf View eXplorer) which implements several navigational modes. However, this navigation/exploration reveal several incompletions in the data sets. In order to complete the data, we use association rule mining for completing RDF data. Furthermore, for providing navigation and exploration directly over RDF graphs along with background knowledge, RDF triples are clustered w.r.t. background knowledge and these clusters can then be navigated and interactively explored. Finally, it can be concluded that instead of providing direct exploration we use FCA as an aid for clustering RDF data and allow user to explore these clusters of data and enable the user to reduce his exploration space by interaction.

Dans cette thèse, nous présentons notre méthodologie de la connaissance interactive et itérative pour une extraction des textes - le système KESAM: Un outil pour l'extraction des connaissances et le Management de l’Annotation Sémantique. Le KESAM est basé sur l'analyse formelle du concept pour l'extraction des connaissances à partir de ressources textuelles qui prend en charge l'interaction aux experts. Dans le système KESAM, l’extraction des connaissances et l'annotation sémantique sont unifiées en un seul processus pour bénéficier à la fois l'extraction des connaissances et l'annotation sémantique. Les annotations sémantiques sont utilisées pour formaliser la source de la connaissance dans les textes et garder la traçabilité entre le modèle de la connaissance et la source de la connaissance. Le modèle de connaissance est, en revanche, utilisé afin d’améliorer les annotations sémantiques. Le processus KESAM a été conçu pour préserver en permanence le lien entre les ressources (textes et annotations sémantiques) et le modèle de la connaissance. Le noyau du processus est l'Analyse Formelle de Concepts (AFC) qui construit le modèle de la connaissance, i.e. le treillis de concepts, et assure le lien entre le modèle et les annotations des connaissances. Afin d'obtenir le résultat du treillis aussi près que possible aux besoins des experts de ce domaine, nous introduisons un processus itératif qui permet une interaction des experts sur le treillis. Les experts sont invités à évaluer et à affiner le réseau; ils peuvent faire des changements dans le treillis jusqu'à ce qu'ils parviennent à un accord entre le modèle et leurs propres connaissances ou le besoin de l’application. Grâce au lien entre le modèle des connaissances et des annotations sémantiques, le modèle de la connaissance et les annotations sémantiques peuvent co-évoluer afin d'améliorer leur qualité par rapport aux exigences des experts du domaine. En outre, à l'aide de l’AFC de la construction des concepts avec les définitions des ensembles des objets et des ensembles d'attributs, le système KESAM est capable de prendre en compte les deux concepts atomiques et définis, à savoir les concepts qui sont définis par un ensemble des attributs. Afin de combler l'écart possible entre le modèle de représentation basé sur un treillis de concept et le modèle de représentation d'un expert du domaine, nous présentons ensuite une méthode formelle pour l'intégration des connaissances d’expert en treillis des concepts d'une manière telle que nous pouvons maintenir la structure des concepts du treillis. La connaissance d’expert est codée comme un ensemble de dépendance de l'attribut qui est aligné avec l'ensemble des implications fournies par le concept du treillis, ce qui conduit à des modifications dans le treillis d'origine. La méthode permet également aux experts de garder une trace des changements qui se produisent dans le treillis d'origine et la version finale contrainte, et d'accéder à la façon dont les concepts dans la pratique sont liés à des concepts émis automatiquement à partir des données. Nous pouvons construire les treillis contraints sans changer les données et fournir la trace des changements en utilisant des projections extensives sur treillis. À partir d'un treillis d'origine, deux projections différentes produisent deux treillis contraints différents, et, par conséquent, l'écart entre le modèle de représentation basée sur un treillis de réflexion et le modèle de représentation d'un expert du domaine est rempli avec des projections / In this thesis, we present a methodology for interactive and iterative extracting knowledge from texts - the KESAM system: A tool for Knowledge Extraction and Semantic Annotation Management. KESAM is based on Formal Concept Analysis for extracting knowledge from textual resources that supports expert interaction. In the KESAM system, knowledge extraction and semantic annotation are unified into one single process to benefit both knowledge extraction and semantic annotation. Semantic annotations are used for formalizing the source of knowledge in texts and keeping the traceability between the knowledge model and the source of knowledge. The knowledge model is, in return, used for improving semantic annotations. The KESAM process has been designed to permanently preserve the link between the resources (texts and semantic annotations) and the knowledge model. The core of the process is Formal Concept Analysis that builds the knowledge model, i.e. the concept lattice, and ensures the link between the knowledge model and annotations. In order to get the resulting lattice as close as possible to domain experts' requirements, we introduce an iterative process that enables expert interaction on the lattice. Experts are invited to evaluate and refine the lattice; they can make changes in the lattice until they reach an agreement between the model and their own knowledge or application's need. Thanks to the link between the knowledge model and semantic annotations, the knowledge model and semantic annotations can co-evolve in order to improve their quality with respect to domain experts' requirements. Moreover, by using FCA to build concepts with definitions of sets of objects and sets of attributes, the KESAM system is able to take into account both atomic and defined concepts, i.e. concepts that are defined by a set of attributes. In order to bridge the possible gap between the representation model based on a concept lattice and the representation model of a domain expert, we then introduce a formal method for integrating expert knowledge into concept lattices in such a way that we can maintain the lattice structure. The expert knowledge is encoded as a set of attribute dependencies which is aligned with the set of implications provided by the concept lattice, leading to modifications in the original lattice. The method also allows the experts to keep a trace of changes occurring in the original lattice and the final constrained version, and to access how concepts in practice are related to concepts automatically issued from data. The method uses extensional projections to build the constrained lattices without changing the original data and provide the trace of changes. From an original lattice, two different projections produce two different constrained lattices, and thus, the gap between the representation model based on a concept lattice and the representation model of a domain expert is filled with projections.

De par leur grand nombre et leur sévérité, les maladies rares (MR) constituent un enjeu de santé majeur. Des bases de données de référence, comme Orphanet et Orphadata, répertorient les informations disponibles à propos de ces maladies. Cependant, il est difficile pour ces bases de données de proposer un contenu complet et à jour par rapport à ce qui est disponible dans la littérature. En effet, des millions de publications scientifiques sur ces maladies sont disponibles et leur nombre augmente de façon continue. Par conséquent, il serait très fastidieux d’extraire manuellement et de façon exhaustive des informations sur ces maladies. Cela motive le développement des approches semi-automatiques pour extraire l’information des textes et la représenter dans un format approprié pour son utilisation dans d’autres applications. Cette thèse s’intéresse à l’extraction de connaissances à partir de textes et propose d’utiliser les résultats de l’extraction pour enrichir une ontologie de domaine. Nous avons étudié trois directions de recherche: (1) l’extraction de connaissances à partir de textes, et en particulier l’extraction de relations maladie-phénotype (M-P); (2) l’identification d’entité nommées complexes, en particulier de phénotypes de MR; et (3) l’enrichissement d’une ontologie en considérant les connaissances extraites à partir de texte. Tout d’abord, nous avons fouillé une collection de résumés d’articles scientifiques représentés sous la forme graphes pour un extraire des connaissances sur les MR. Nous nous sommes concentrés sur la complétion de la description des MR, en extrayant les relations M-P. Cette trouve des applications dans la mise à jour des bases de données de MR telles que Orphanet. Pour cela, nous avons développé un système appelé SPARE* qui extrait les relations M-P à partir des résumés PubMed, où les phénotypes et les MR sont annotés au préalable par un système de reconnaissance des entités nommées. SPARE* suit une approche hybride qui combine une méthode basée sur des patrons syntaxique, appelée SPARE, et une méthode d’apprentissage automatique (les machines à vecteurs de support ou SVM). SPARE* bénéficié à la fois de la précision relativement bonne de SPARE et du bon rappel des SVM. Ensuite, SPARE* a été utilisé pour identifier des phénotypes candidats à partir de textes. Pour cela, nous avons sélectionné des patrons syntaxiques qui sont spécifiques aux relations M-P uniquement. Ensuite, ces patrons sont relaxés au niveau de leur contrainte sur le phénotype pour permettre l’identification de phénotypes candidats qui peuvent ne pas être références dans les bases de données ou les ontologies. Ces candidats sont vérifiés et validés par une comparaison avec les classes de phénotypes définies dans une ontologie de domaine comme HPO. Cette comparaison repose sur une modèle sémantique et un ensemble de règles de mises en correspondance définies manuellement pour cartographier un phénotype candidate extrait de texte avec une classe de l’ontologie. Nos expériences illustrent la capacité de SPARE* à des phénotypes de MR déjà répertoriés ou complètement inédits. Nous avons appliqué SPARE* à un ensemble de résumés PubMed pour extraire les phénotypes associés à des MR, puis avons mis ces phénotypes en correspondance avec ceux déjà répertoriés dans l’encyclopédie Orphanet et dans Orphadata ; ceci nous a permis d’identifier de nouveaux phénotypes associés à la maladie selon les articles, mais pas encore listés dans Orphanet ou Orphadata.Enfin, nous avons appliqué les structures de patrons pour classer les MR et enrichir une ontologie préexistante. Tout d’abord, nous avons utilisé SPARE* pour compléter les descriptions en terme de phénotypes de MR disponibles dans Orphadata. Ensuite, nous proposons de compter et grouper les MR au regard de leur description phénotypique, et ce en utilisant les structures de patron. [...] / Even if they are uncommon, Rare Diseases (RDs) are numerous and generally sever, what makes their study important from a health-care point of view. Few databases provide information about RDs, such as Orphanet and Orphadata. Despite their laudable effort, they are incomplete and usually not up-to-date in comparison with what exists in the literature. Indeed, there are millions of scientific publications about these diseases, and the number of these publications is increasing in a continuous manner. This makes the manual extraction of this information painful and time consuming and thus motivates the development of semi-automatic approaches to extract information from texts and represent it in a format suitable for further applications. This thesis aims at extracting information from texts and using the result of the extraction to enrich existing ontologies of the considered domain. We studied three research directions (1) extracting relationships from text, i.e., extracting Disease-Phenotype (D-P) relationships; (2) identifying new complex entities, i.e., identifying phenotypes of a RD and (3) enriching an existing ontology on the basis of the relationship previously extracted, i.e., enriching a RD ontology. First, we mined a collection of abstracts of scientific articles that are represented as a collection of graphs for discovering relevant pieces of biomedical knowledge. We focused on the completion of RD description, by extracting D-P relationships. This could find applications in automating the update process of RD databases such as Orphanet. Accordingly, we developed an automatic approach named SPARE*, for extracting D-P relationships from PubMed abstracts, where phenotypes and RDs are annotated by a Named Entity Recognizer. SPARE* is a hybrid approach that combines a pattern-based method, called SPARE, and a machine learning method (SVM). It benefited both from the relatively good precision of SPARE and from the good recall of the SVM. Second, SPARE* has been used for identifying phenotype candidates from texts. We selected high-quality syntactic patterns that are specific for extracting D-P relationships only. Then, these patterns are relaxed on the phenotype constraint to enable extracting phenotype candidates that are not referenced in databases or ontologies. These candidates are verified and validated by the comparison with phenotype classes in a well-known phenotypic ontology (e.g., HPO). This comparison relies on a compositional semantic model and a set of manually-defined mapping rules for mapping an extracted phenotype candidate to a phenotype term in the ontology. This shows the ability of SPARE* to identify existing and potentially new RD phenotypes. We applied SPARE* on PubMed abstracts to extract RD phenotypes that we either map to the content of Orphanet encyclopedia and Orphadata; or suggest as novel to experts for completing these two resources. Finally, we applied pattern structures for classifying RDs and enriching an existing ontology. First, we used SPARE* to compute the phenotype description of RDs available in Orphadata. We propose comparing and grouping RDs in regard to their phenotypic descriptions, and this by using pattern structures. The pattern structures enable considering both domain knowledge, consisting in a RD ontology and a phenotype ontology, and D-P relationships from various origins. The lattice generated from this pattern structures suggests a new classification of RDs, which in turn suggests new RD classes that do not exist in the original RD ontology. As their number is large, we proposed different selection methods to select a reduced set of interesting RD classes that we suggest for experts for further analysis

Cette thèse se place dans le cadre de services web en dépassant leur description pour considérer leur structuration en réseaux (réseaux d'interaction et réseaux de similitude). Nous proposons des méthodes basées sur les motifs, la modélisation probabiliste et l'analyse des concepts formels, pour améliorer la qualité des services découverts. Trois contributions sont alors proposées: découverte de services diversifiés, recommandation de services et cohérence des communautés de services détectées. Nous structurons d'abord les services sous forme de réseaux. Afin de diversifier les résultats de la découverte, nous proposons une méthode probabiliste qui se base à la fois sur la pertinence, la diversité et la densité des services. Dans le cas de requêtes complexes, nous exploitons le réseau d'interaction de services construit et la notion de diversité dans les graphes pour identifier les services web qui sont susceptibles d'être composables. Nous proposons également un système de recommandation hybride basé sur le contenu et le filtrage collaboratif. L'originalité de la méthode proposée vient de la combinaison des modèles thématiques et les motifs fréquents pour capturer la sémantique commune maximale d'un ensemble de services. Enfin, au lieu de ne traiter que des services individuels, nous considérons aussi un ensemble de services regroupés sous forme de communautés de services pour la recommandation. Nous proposons dans ce contexte, une méthode qui combine la sémantique et la topologie dans les réseaux afin d'évaluer la qualité et la cohérence sémantique des communautés détectées, et classer également les algorithmes de détection de communautés. / As a part of this thesis, we exceed the description of web services to consider their structure as networks (i.e. similarity and interaction web service networks). We propose methods based on patterns, topic models and formal concept analysis, to improve the quality of discovered services. Three contributions are then proposed: (1) diversified services discovery, (2) services recommendation and (3) consistency of detected communities. Firstly, we propose modeling the space of web services through networks. To discover the diversified services corresponding to a given query, we propose a probabilistic method to diversify the discovery results based on relevancy, diversity and service density. In case of complex requests, it is necessary to combine multiple web services to fulfill this kind of requests. In this regard, we use the interaction web service network and the diversity notion in graphs to identify all possible services compositions. We also propose a new hybrid recommendation system based on both content and collaborative filtering. Its originality comes from the combination of probabilistic topic models and pattern mining to capture the maximal common semantic of a set of services. Finally, instead of processing individual services, we consider a set of services grouped into service communities for the recommendation. We propose in this context, a new method combining both topology and semantics to evaluate the quality and the semantic consistency of detected communities, and also rank the detection communities algorithms.

We propose an approach for supporting attribute exploration by web information retrieval, in particular by posing appropriate queries to search engines, crowd sourcing systems, and the linked open data cloud. We discuss underlying general assumptions for this to work and the degree to which these can be taken for granted.

Facing the growing amount of information in today's society, the task of specifying human knowledge in a way that can be unambiguously processed by computers becomes more and more important. Two acknowledged fields in this evolving scientific area of Knowledge Representation are Description Logics (DL) and Formal Concept Analysis (FCA). While DL concentrates on characterizing domains via logical statements and inferring knowledge from these characterizations, FCA builds conceptual hierarchies on the basis of present data. This work introduces Relational Exploration, a method for acquiring complete relational knowledge about a domain of interest by successively consulting a domain expert without ever asking redundant questions. This is achieved by combining DL and FCA: DL formalisms are used for defining FCA attributes while FCA exploration techniques are deployed to obtain or refine DL knowledge specifications.

Zur einfacheren Entwicklung von technischen Systemen werden heutzutage vielfach funktionsblockorientierte Modellierungssprachen wie MATLAB/Simulink verwendet, die ein System als Netzwerk von miteinander verbundenen Funktionsblöcken darstellen. Aufgrund wechselnder Anforderungen entstehen dabei viele Modellvarianten, die nicht mehr effizient verwaltet werden können. Eine Lösung hierfür ist der Einsatz von Produktlinien, bei dem alle Varianten zusammengefasst und in wiederverwendbare Bestandteile zerlegt werden. Die Einzelvarianten werden dabei nur noch bei Bedarf aus diesen Bestandteilen zusammengesetzt. Die Erstellung dieser Produktlinien ist jedoch mit hohem manuellen Aufwand verbunden, besonders wenn vorhandene Modelle wiederverwendet werden sollen. Dies verhindert oft die Einführung dieses Paradigmas. Das Ziel der Dissertation war es deshalb, diese Migration vorhandener Modellvarianten und damit die Erstellung der Produktlinien zu automatisieren. Hierzu wurde eine Migrationsschrittfolge vorgeschlagen: Mithilfe eines Model-Matching-Ansatzes werden zuerst Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Modellen identifiziert und daraus ein zusammengefasstes Modell und sogenannte Features abgeleitet. Mithilfe der Formalen Begriffsanalyse werden daraufhin die Abhängigkeiten zwischen diesen Features extrahiert und daraus ein Feature-Modell erstellt. Feature-Modell und zusammengefasstes Modell bilden dabei eine Produktlinie, die exakt die vorgegebenen Modellvarianten beschreibt.

Description Logics (DLs) are a class of knowledge representation formalisms that can represent terminological and assertional knowledge using a well-defined semantics. Often, knowledge engineers are experts in their own fields, but not in logics, and require assistance in the process of ontology design. This thesis presents three methods that can extract terminological knowledge from existing data and thereby assist in the design process. They are based on similar formalisms from Formal Concept Analysis (FCA), in particular the Next-Closure Algorithm and Attribute-Exploration. The first of the three methods computes terminological knowledge from the data, without any expert interaction. The two other methods use expert interaction where a human expert can confirm each terminological axiom or refute it by providing a counterexample. These two methods differ only in the way counterexamples are provided.

The aim of this paper is to show how Formal Concept Analysis can be used for the bene t of clone theory. More precisely, we show how a recently developed duality theory for clones can be used to dualize clones over bounded lattices into the framework of Formal Concept Analysis, where they can be investigated with techniques very di erent from those that universal algebraists are usually armed with. We also illustrate this approach with some small examples.

Currently, the bulk of applications of Formal Concept Analysis (FCA) in software engineering have focussed on software maintenance and re-engineering. In this thesis we broaden the approach by applying FCA to a number of early-phase activities within the software engineering life-cycle. With respect to the requirements engineering phase, a case study is presented comparing two class hierarchies that model aspects of a mass-transit railway ticketing system. The first hierarchy was produced for an existing Object-Z specification of the system while the second was derived using FCA. Contrasting the two hierarchies revealed that they were essentially the same, however, the differences highlighted specification artefacts in the existing hierarchy. With respect to the design phase, the thesis discusses the use of FCA for the navigation and visualisation of Formal Specifications written in Z. In response to the continued call for formal methods tool support, we implement and explore a prototype specification browser that exploits the abstractions afforded by FCA. The research hypothesis is an integrated architecture for navigating formal specifications using FCA. This architecture is realised using ZML and ToscanaJ to produce a practical research tool. The thesis also includes the first broad survey of FCA in the domain of software engineering and an FCA-based methodology for surveying academic literature in general.