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制約つきグラフ探索を実現する異種データベース統合技術に関する研究
Get PDF交通検索・地図検索・SNS検索等でグラフ情報を活用するサービスが，近年多く開発され実用化されている．今後は，情報の表現形式や探索能力に異種性のあるグラフデータベースと既存のデータベースやWebサービスを組み合わせた統合検索が重要になると考えられる．本研究では，異種データベース統合技術をグラフデータ操作に拡張し，グラフ探索とノード・エッジのプロパティに対する制約条件とを組み合わせる，制約つきグラフ探索を可能とする手法を提案する．さらに，時間が限定されたサービスが実施されているノードを経由する最短経路問題である，時間制約つき寄り道経路探索を提案し，異種分散データベース環境において本手法を適用し有効性を示した．時間制約つき寄り道探索は，道路・鉄道等の交通路に関するデータベースと，店・開店時間等のサービスに関するデータベースは分散し独立して構築されている場合が多く，また，交通路情報が比較的安定であることに比べ，サービス情報は追加や変更が多いという特長を持つために，本手法が有効な典型的な例となっている．提案手法は以下の２つの技術により構成される．?技術1：概念グラフを利用したスキーマ統合技術?技術2：動的に異種性解消するデータ統合検索技術技術１を利用し，グラフデータベースを含む複数のデータベーススキーマを統合し，対応関係のメタデータを構築する．技術2を利用し，検索要求時にメタデータを探索し，命名・構造・表現の異種性を解消し，情報源に対する問合せの組合せを作成し，統合検索を実行する．検索時に検索対象とその異種性解消を決定する動的な側面と，情報源の能力に応じてグラフ探索を最適化できる点に特長がある．情報源の能力にばらつきがあるときに，グラフデータベースへの探索の一部を，情報源側に適切にプッシュダウンすることで高速化することが可能である．技術１で用いている概念グラフは，ERモデル等と比較して，データモデル構成要素が少ないため，同じ意味を異なる構造で表現する異種性である構造異種性を発生しないことに特長があるデータモデルである．そこで，ERモデル等によって表現されたスキーマを一旦，概念グラフに変換してから比較することにより，構造異種性を回避することができる．さらにデータ項目が一定のルールで標準的に構造化されている場合（Durell-関根の標準化ルール），概念グラフに変換するとき，データ項目を複数の概念に分解し，マッチングを増すことができる特長がある．この手法は，特に日本語の項目名のように複合語が多い場合に有効である．ERモデルとグラフデータベースから概念グラフへ変換する手法と類似度計算を含む統合手法を明らかにした．グラフデータベースの機能もスキーマとしてモデル化する．本手法の過程において，データ項目と概念の対応関係・概念同士のつながり・概念とデータ項目の表現形式のメタデータを得ることができる．技術2の動的に異種性解消するデータ統合検索技術は，分散されたグラフ探索処理機能を検索時に動的に組み合わせ，異種性解消するデータ統合技術であり，関係データモデルを用いている． Web 情報源の技術を用いグラフデータベースに対する制約つき寄り道探索機能を仮想的な表としてデータ統合可能にする．さらに，能力にばらつきのあるグラフデータベース情報源に対して，適切にグラフ探索のプッシュダウンを行うために，グラフ探索能力を階層化し最適化する手法を提案した．グラフ探索能力が高くなるほど，多くのデータ項目を利用する点に着目し，適切な検索候補の生成法を明らかにした．時間制約つき寄り道経路探索に対して本手法を適用するために，まず探索を定義・定式化し，単一データベースに対する導出法を明らかにした．時間制約のない寄り道探索結果を求める既存手法である逐次拡大法の結果に対して，制約条件をチェックする手法である基本導出法を示す．さらに，制約条件のチェックをできるだけ早期に行い探索の枝刈りを行う動的導出法を提案した．単一データベース構成では，動的導出法が有利であることを示した．異種分散データベース環境に拡張するために，時間制約つき寄り道探索の処理を分解し，情報源の能力のバリエーションを定義した．交通情報とサービス情報のデータ分散形態を整理し，基本導出法・動的導出法を用いた場合，本手法を適用してプッシュダウンを含む問合せ戦略を得ることができる．その問合せ戦略を，分散グラフデータベース環境における実験で評価し，プッシュダウンが有効になる基本導出法の有効範囲が広いことを示した．本研究により，制約つきグラフ探索を異種分散データベース構成で実現する基本技術が確立した．今後の課題としては，他のグラフ探索処理（例：POI複数化）へ適用し，関係モデルの拡張方式の限界を見極めることと，探索以外のグラフ処理への適用がある．電気通信大学201
