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Towards RDF normalization / Vers une normalisation RDF

Ticona Herrera, Regina Paola 06 July 2016 (has links)
Depuis ces dernières décennies, des millions d'internautes produisent et échangent des données sur le Web. Ces informations peuvent être structurées, semi-structurées et/ou non-structurées, tels que les blogs, les commentaires, les pages Web, les contenus multimédias, etc. Afin de faciliter la publication ainsi que l'échange de données, le World Wide Web Consortium (ou W3C) a défini en 1999 le standard RDF. Ce standard est un modèle qui permet notamment de structurer une information sous la forme d'un réseau de données dans lequel il est possible d'y attacher des descriptions sémantiques. Ce modèle permet donc d'améliorer l'interopérabilité entre différentes applications exploitant des données diverses et variées présentes sur le Web.Actuellement, une grande quantité de descriptions RDF est disponible en ligne, notamment grâce à des projets de recherche qui traitent du Web de données liées, comme par exemple DBpedia et LinkedGeoData. De plus, de nombreux fournisseurs de données ont adopté les technologies issues de cette communauté du Web de données en partageant, connectant, enrichissant et publiant leurs informations à l'aide du standard RDF, comme les gouvernements (France, Canada, Grande-Bretagne, etc.), les universités (par exemple Open University) ainsi que les entreprises (BBC, CNN, etc.). Il en résulte que de nombreux acteurs actuels (particuliers ou organisations) produisent des quantités gigantesques de descriptions RDF qui sont échangées selon différents formats (RDF/XML, Turtle, N-Triple, etc.). Néanmoins, ces descriptions RDF sont souvent verbeuses et peuvent également contenir de la redondance d'information. Ceci peut concerner à la fois leur structure ou bien leur sérialisation (ou le format) qui en plus souffre de multiples variations d'écritures possibles au sein d'un même format. Tous ces problèmes induisent des pertes de performance pour le stockage, le traitement ou encore le chargement de ce type de descriptions. Dans cette thèse, nous proposons de nettoyer les descriptions RDF en éliminant les données redondantes ou inutiles. Ce processus est nommé « normalisation » de descriptions RDF et il est une étape essentielle pour de nombreuses applications, telles que la similarité entre descriptions, l'alignement, l'intégration, le traitement des versions, la classification, l'échantillonnage, etc. Pour ce faire, nous proposons une approche intitulée R2NR qui à partir de différentes descriptions relatives à une même information produise une et une seule description normalisée qui est optimisée en fonction de multiples paramètres liés à une application cible. Notre approche est illustrée en décrivant plusieurs cas d'étude (simple pour la compréhension mais aussi plus réaliste pour montrer le passage à l'échelle) nécessitant l'étape de normalisation. La contribution de cette thèse peut être synthétisée selon les points suivants :i. Produire une description RDF normalisée (en sortie) qui préserve les informations d'une description source (en entrée),ii. Éliminer les redondances et optimiser l'encodage d'une description normalisée,iii. Engendrer une description RDF optimisée en fonction d'une application cible (chargement rapide, stockage optimisée...),iv. Définir de manière complète et formelle le processus de normalisation à l'aide de fonctions, d'opérateurs, de règles et de propriétés bien fondées, etc.v. Fournir un prototype RDF2NormRDF (avec deux versions : en ligne et hors ligne) permettant de tester et de valider l'efficacité de notre approche.Afin de valider notre proposition, le prototype RDF2NormRDF a été utilisé avec une batterie de tests. Nos résultats expérimentaux ont montré des mesures très encourageantes par rapport aux approches existantes, notamment vis-à-vis du temps de chargement ou bien du stockage d'une description normalisée, tout en préservant le maximum d'informations. / Over the past three decades, millions of people have been producing and sharing information on the Web, this information can be structured, semi-structured, and/or non-structured such as blogs, comments, Web pages, and multimedia data, etc., which require a formal description to help their publication and/or exchange on the Web. To help address this problem, the Word Wide Web Consortium (or W3C) introduced in 1999 the RDF standard as a data model designed to standardize the definition and use of metadata, in order to better describe and handle data semantics, thus improving interoperability, and scalability, and promoting the deployment of new Web applications. Currently, billions of RDF descriptions are available on the Web through the Linked Open Data cloud projects (e.g., DBpedia and LinkedGeoData). Also, several data providers have adopted the principles and practices of the Linked Data to share, connect, enrich and publish their information using the RDF standard, e.g., Governments (e.g., Canada Government), universities (e.g., Open University) and companies (e.g., BBC and CNN). As a result, both individuals and organizations are increasingly producing huge collections of RDF descriptions and exchanging them through different serialization formats (e.g., RDF/XML, Turtle, N-Triple, etc.). However, many available RDF descriptions (i.e., graphs and serializations) are noisy in terms of structure, syntax, and semantics, and thus may present problems when exploiting them (e.g., more storage, processing time, and loading time). In this study, we propose to clean RDF descriptions of redundancies and unused information, which we consider to be an essential and required stepping stone toward performing advanced RDF processing as well as the development of RDF databases and related applications (e.g., similarity computation, mapping, alignment, integration, versioning, clustering, and classification, etc.). For that purpose, we have defined a framework entitled R2NR which normalizes different RDF descriptions pertaining to the same information into one normalized representation, which can then be tuned both at the graph level and at the serialization level, depending on the target application and user requirements. We illustrate this approach by introducing use cases (real and synthetics) that need to be normalized.The contributions of the thesis can be summarized as follows:i. Producing a normalized (output) RDF representation that preserves all the information in the source (input) RDF descriptions,ii. Eliminating redundancies and disparities in the normalized RDF descriptions, both at the logical (graph) and physical (serialization) levels,iii. Computing a RDF serialization output adapted w.r.t. the target application requirements (faster loading, better storage, etc.),iv. Providing a mathematical formalization of the normalization process with dedicated normalization functions, operators, and rules with provable properties, andv. Providing a prototype tool called RDF2NormRDF (desktop and online versions) in order to test and to evaluate the approach's efficiency.In order to validate our framework, the prototype RDF2NormRDF has been tested through extensive experimentations. Experimental results are satisfactory show significant improvements over existing approaches, namely regarding loading time and file size, while preserving all the information from the original description.
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Flexible querying of RDF databases : a contribution based on fuzzy logic / Interrogation flexible de bases de données RDF : une contribution basée sur la logique floue

Slama, Olfa 22 November 2017 (has links)
Cette thèse porte sur la définition d'une approche flexible pour interroger des graphes RDF à la fois classiques et flous. Cette approche, basée sur la théorie des ensembles flous, permet d'étendre SPARQL qui est le langage de requête standardisé W3C pour RDF, de manière à pouvoir exprimer i) des préférences utilisateur floues sur les données (par exemple, l'année de publication d'un album est récente) et sur la structure du graphe (par exemple, le chemin entre deux amis doit être court) et ii) des préférences utilisateur plus complexes, prenant la forme de propositions quantifiées floues (par exemple, la plupart des albums qui sont recommandés par un artiste, sont très bien notés et ont été créés par un jeune ami de cet artiste). Nous avons effectué des expérimentations afin d'étudier les performances de cette approche. L'objectif principal de ces expérimentations était de montrer que le coût supplémentaire dû à l'introduction du flou reste limité/acceptable. Nous avons également étudié, dans un cadre plus général, celui de bases de données graphe, la question de l'intégration du même type de propositions quantifiées floues dans une extension floue de Cypher qui est un langage déclaratif pour l'interrogation des bases de données graphe classiques. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que le coût supplémentaire induit par la présence de conditions quantifiées floues dans les requêtes reste également très limité dans ce cas. / This thesis concerns the definition of a flexible approach for querying both crisp and fuzzy RDF graphs. This approach, based on the theory of fuzzy sets, makes it possible to extend SPARQL which is the W3C-standardised query language for RDF, so as to be able to express i) fuzzy user preferences on data (e.g., the release year of an album is recent) and on the structure of the data graph (e.g., the path between two friends is required to be short) and ii) more complex user preferences, namely, fuzzy quantified statements (e.g., most of the albums that are recommended by an artist, are highly rated and have been created by a young friend of this artist). We performed some experiments in order to study the performances of this approach. The main objective of these experiments was to show that the extra cost due to the introduction of fuzziness remains limited/acceptable. We also investigated, in a more general framework, namely graph databases, the issue of integrating the same type of fuzzy quantified statements in a fuzzy extension of Cypher which is a declarative language for querying (crisp) graph databases. Some experimental results are reported and show that the extra cost induced by the fuzzy quantified nature of the queries also remains very limited.

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