Temporal Data Modeling and Reasoning for Information Systems

Temporal knowledge representation and reasoning is a major research field in Artificial Intelligence, in Database Systems, and in Web and Semantic Web research. The ability to model and process time and calendar data is essential for many applications like appointment scheduling, planning, Web services, temporal and active database systems, adaptive Web applications, and mobile computing applications. This article aims at three complementary goals. First, to provide with a general background in temporal data modeling and reasoning approaches. Second, to serve as an orientation guide for further specific reading. Third, to point to new application fields and research perspectives on temporal knowledge representation and reasoning in the Web and Semantic Web

Approximations from Anywhere and General Rough Sets

Not all approximations arise from information systems. The problem of fitting approximations, subjected to some rules (and related data), to information systems in a rough scheme of things is known as the \emph{inverse problem}. The inverse problem is more general than the duality (or abstract representation) problems and was introduced by the present author in her earlier papers. From the practical perspective, a few (as opposed to one) theoretical frameworks may be suitable for formulating the problem itself. \emph{Granular operator spaces} have been recently introduced and investigated by the present author in her recent work in the context of antichain based and dialectical semantics for general rough sets. The nature of the inverse problem is examined from number-theoretic and combinatorial perspectives in a higher order variant of granular operator spaces and some necessary conditions are proved. The results and the novel approach would be useful in a number of unsupervised and semi supervised learning contexts and algorithms.Comment: 20 Pages. Scheduled to appear in IJCRS'2017 LNCS Proceedings, Springe

Semantic Keyword-based Search on Heterogeneous Information Systems

En los últimos años, con la difusión y el uso de Internet, el volumen de información disponible para los usuarios ha crecido exponencialmente. Además, la posibilidad de acceder a dicha información se ha visto impulsada por los niveles de conectividad de los que disfrutamos actualmente gracias al uso de los móviles de nueva generación y las redes inalámbricas (e.g., 3G, Wi-Fi). Sin embargo, con los métodos de acceso actuales, este exceso de información es tan perjudicial como la falta de la misma, ya que el usuario no tiene tiempo de procesarla en su totalidad. Por otro lado, esta información está detrás de sistemas de información de naturaleza muy heterogénea (e.g., buscadores Web, fuentes de Linked Data, etc.), y el usuario tiene que conocerlos para poder explotar al máximo sus capacidades. Esta diversidad se hace más patente si consideramos cualquier servicio de información como potencial fuente de información para el usuario (e.g., servicios basados en la localización, bases de datos exportadas mediante Servicios Web, etc.). Dado este nivel de heterogeneidad, la integración de estos sistemas se debe hacer externamente, ocultando su complejidad al usuario y dotándole de mecanismos para que pueda expresar sus consultas de forma sencilla. En este sentido, el uso de interfaces basados en palabras clave (keywords) se ha popularizado gracias a su sencillez y a su adopción por parte de los buscadores Web más usados. Sin embargo, esa sencillez que es su mayor virtud también es su mayor defecto, ya que genera problemas de ambigüedad en las consultas. Las consultas expresadas como conjuntos de palabras clave son inherentemente ambiguas al ser una proyección de la verdadera pregunta que el usuario quiere hacer. En la presente tesis, abordamos el problema de integrar sistemas de información heterogéneos bajo una búsqueda guiada por la semántica de las palabras clave; y presentamos QueryGen, un prototipo de nuestra solución. En esta búsqueda semántica abogamos por establecer la consulta que el usuario tenía en mente cuando escribió sus palabras clave, en un lenguaje de consulta formal para evitar posibles ambigüedades. La integración de los sistemas subyacentes se realiza a través de la definición de sus lenguajes de consulta y de sus modelos de ejecución. En particular, nuestro sistema: - Descubre el significado de las palabras clave consultando un conjunto dinámico de ontologías, y desambigua dichas palabras teniendo en cuenta su contexto (el resto de palabras clave), ya que cada una de las palabras tiene influencia sobre el significado del resto de la entrada. Durante este proceso, los significados que son suficientemente similares son fusionados y el sistema propone aquellos más probables dada la entrada del usuario. La información semántica obtenida en el proceso es integrada y utilizada en fases posteriores para obtener la correcta interpretación del conjunto de palabras clave. - Un mismo conjunto de palabras pueden representar diversas consultas aún cuando se conoce su significado individual. Por ello, una vez establecidos los significados de cada palabra y para obtener la consulta exacta del usuario, nuestro sistema encuentra todas las preguntas posibles utilizando las palabras clave. Esta traducción de palabras clave a preguntas se realiza empleando lenguajes de consulta formales para evitar las posibles ambigüedades y expresar la consulta de manera precisa. Nuestro sistema evita la generación de preguntas semánticamente incorrectas o duplicadas con la ayuda de un razonador basado en Lógicas Descriptivas (Description Logics). En este proceso, nuestro sistema es capaz de reaccionar ante entradas insuficientes (e.g., palabras omitidas) mediante la adición de términos virtuales, que representan internamente palabras que el usuario tenía en mente pero omitió cuando escribió su consulta. - Por último, tras la validación por parte del usuario de su consulta, nuestro sistema accede a los sistemas de información registrados que pueden responderla y recupera la respuesta de acuerdo a la semántica de la consulta. Para ello, nuestro sistema implementa una arquitectura modular permite añadir nuevos sistemas al vuelo siempre que se proporcione su especificación (lenguajes de consulta soportados, modelos y formatos de datos, etc.). Por otro lado, el trabajar con sistemas de información heterogéneos, en particular sistemas relacionados con la Computación Móvil, ha permitido que las contribuciones de esta tesis no se limiten al campo de la búsqueda semántica. A este respecto, se ha estudiado el ámbito de la semántica de las consultas basadas en la localización, y especialmente, la influencia de la semántica de las localizaciones en el procesado e interpretación de las mismas. En particular, se proponen dos modelos ontológicos para modelar y capturar la relaciones semánticas de las localizaciones y ampliar la expresividad de las consultas basadas en la localización. Durante el desarrollo de esta tesis, situada entre el ámbito de la Web Semántica y el de la Computación Móvil, se ha abierto una nueva línea de investigación acerca del modelado de conocimiento volátil, y se ha estudiado la posibilidad de utilizar razonadores basados en Lógicas Descriptivas en dispositivos basados en Android. Por último, nuestro trabajo en el ámbito de las búsquedas semánticas a partir de palabras clave ha sido extendido al ámbito de los agentes conversacionales, haciéndoles capaces de explotar distintas fuentes de datos semánticos actualmente disponibles bajo los principios del Linked Data

Aspects of dealing with imperfect data in temporal databases

In reality, some objects or concepts have properties with a time-variant or time-related nature. Modelling these kinds of objects or concepts in a (relational) database schema is possible, but time-variant and time-related attributes have an impact on the consistency of the entire database. Therefore, temporal database models have been proposed to deal with this. Time itself can be at the source of imprecision, vagueness and uncertainty, since existing time measuring devices are inherently imperfect. Accordingly, human beings manage time using temporal indications and temporal notions, which may contain imprecision, vagueness and uncertainty. However, the imperfection in human-used temporal indications is supported by human interpretation, whereas information systems need extraordinary support for this. Several proposals for dealing with such imperfections when modelling temporal aspects exist. Some of these proposals consider the basis of the system to be the conversion of the specificity of temporal notions between used temporal expressions. Other proposals consider the temporal indications in the used temporal expressions to be the source of imperfection. In this chapter, an overview is given, concerning the basic concepts and issues related to the modelling of time as such or in (relational) database models and the imperfections that may arise during or as a result of this modelling. Next to this, a novel and currently researched technique for handling some of these imperfections is presented

Self-adjusting multi-granularity locking protocol for object-oriented databases

Object-oriented databases have the potential to be used for data-intensive, multi-user applications that are not well served by traditional applications. Despite the fact that there has been extensive research done for relational databases in the area of concurrency control; many of the approaches are not suitable for the complex data model of object-oriented databases. This thesis presents a self-adjusting multi-granularity locking protocol (SAML) which facilitates choosing an appropriate locking granule according to the requirements of the transactions and encompasses less overhead and provides better concurrency compared to some of the existing protocols. Though there has been another adaptive multi-granularity protocol called AMGL [1] which provides the same degree of concurrency as SAML: SAML has been proven to have significantly reduced the number of locks and hence the locking overhead compared to AMGL. Experimental results show that SAML performs the best when the workload is high in the system and transactions are long-lived