The State-of-the-arts in Focused Search

The continuous influx of various text data on the Web requires search engines to improve their retrieval abilities for more specific information. The need for relevant results to a user’s topic of interest has gone beyond search for domain or type specific documents to more focused result (e.g. document fragments or answers to a query). The introduction of XML provides a format standard for data representation, storage, and exchange. It helps focused search to be carried out at different granularities of a structured document with XML markups. This report aims at reviewing the state-of-the-arts in focused search, particularly techniques for topic-specific document retrieval, passage retrieval, XML retrieval, and entity ranking. It is concluded with highlight of open problems

Investigating the document structure as a source of evidence for multimedia fragment retrieval

International audienceMultimedia objects can be retrieved using their context that can be for instance the text surrounding them in documents. This text may be either near or far from the searched objects. Our goal in this paper is to study the impact, in term of effectiveness, of text position relatively to searched objects. The multimedia objects we consider are described in structured documents such as XML ones. The document structure is therefore exploited to provide this text position in documents. Although structural information has been shown to be an effective source of evidence in textual information retrieval, only a few works investigated its interest in multimedia retrieval. More precisely, the task we are interested in this paper is to retrieve multimedia fragments (i.e. XML elements having at least one multimedia object). Our general approach is built on two steps: we first retrieve XML elements containing multimedia objects, and we then explore the surrounding information to retrieve relevant multimedia fragments. In both cases, we study the impact of the surrounding information using the documents structure.Our work is carried out on images, but it can be extended to any other media, since the physical content of multimedia objects is not used. We conducted several experiments in the context of the Multimedia track of the INEX evaluation campaign. Results showed that structural evidences are of high interest to tune the importance of textual context for multimedia retrieval. Moreover, the proposed approach outperforms state of the art approaches

Semantics and result disambiguation for keyword search on tree data

Keyword search is a popular technique for searching tree-structured data (e.g., XML, JSON) on the web because it frees the user from learning a complex query language and the structure of the data sources. However, the convenience of keyword search comes with drawbacks. The imprecision of the keyword queries usually results in a very large number of results of which only very few are relevant to the query. Multiple previous approaches have tried to address this problem. Some of them exploit structural and semantic properties of the tree data in order to filter out irrelevant results while others use a scoring function to rank the candidate results. These are not easy tasks though and in both cases, relevant results might be missed and the users might spend a significant amount of time searching for their intended result in a plethora of candidates. Another drawback of keyword search on tree data, also due to the incapacity of keyword queries to precisely express the user intent, is that the query answer may contain different types of meaningful results even though the user is interested in only some of them. Both problems of keyword search on tree data are addressed in this dissertation. First, an original approach for answering keyword queries is proposed. This approach extracts structural patterns of the query matches and reasons with them in order to return meaningful results ranked with respect to their relevance to the query. The proposed semantics performs comparisons between patterns of results by using different types of ho-momorphisms between the patterns. These comparisons are used to organize the patterns into a graph of patterns which is leveraged to determine ranking and filtering semantics. The experimental results show that the approach produces query results of higher quality compared to the previous ones. To address the second problem, an original approach for clustering the keyword search results on tree data is introduced. The clustered output allows the user to focus on a subset of the results, and to save time and effort while looking for the relevant results. The approach performs clustering at different levels of granularity to group similar results together effectively. The similarity of the results and result clusters is decided using relations on structural patterns of the results defined based on homomor-phisms between path patterns. An originality of the clustering approach is that the clusters are ranked at different levels of granularity to quickly guide the user to the relevant result patterns. An efficient stack-based algorithm is presented for generating result patterns and constructing the clustering hierarchy. The extensive experimentation with multiple real datasets show that the algorithm is fast and scalable. It also shows that the clustering methodology allows the users to effectively retrieve their intended results, and outperforms a recent state-of-the-art clustering approach. In order to tackle the second problem from a different aspect, diversifying the results of keyword search is addressed. Diversification aims to provide the users with a ranked list of results which balances the relevance and redundancy of the results. Measures for quantifying the relevance and dissimilarity of result patterns are presented and a heuristic for generating a diverse set of results using these metrics is introduced

Probabilistic retrieval models - relationships, context-specific application, selection and implementation

PhDRetrieval models are the core components of information retrieval systems, which guide the document and query representations, as well as the document ranking schemes. TF-IDF, binary independence retrieval (BIR) model and language modelling (LM) are three of the most influential contemporary models due to their stability and performance. The BIR model and LM have probabilistic theory as their basis, whereas TF-IDF is viewed as a heuristic model, whose theoretical justification always fascinates researchers. This thesis firstly investigates the parallel derivation of BIR model, LM and Poisson model, wrt event spaces, relevance assumptions and ranking rationales. It establishes a bridge between the BIR model and LM, and derives TF-IDF from the probabilistic framework. Then, the thesis presents the probabilistic logical modelling of the retrieval models. Various ways of how to estimate and aggregate probability, and alternative implementation to nonprobabilistic operator are demonstrated. Typical models have been implemented. The next contribution concerns the usage of of context-specific frequencies, i.e., the frequencies counted based on assorted element types or within different text scopes. The hypothesis is that they can help to rank the elements in structured document retrieval. The thesis applies context-specific frequencies on term weighting schemes in these models, and the outcome is a generalised retrieval model with regard to both element and document ranking. The retrieval models behave differently on the same query set: for some queries, one model performs better, for other queries, another model is superior. Therefore, one idea to improve the overall performance of a retrieval system is to choose for each query the model that is likely to perform the best. This thesis proposes and empirically explores the model selection method according to the correlation of query feature and query performance, which contributes to the methodology of dynamically choosing a model. In summary, this thesis contributes a study of probabilistic models and their relationships, the probabilistic logical modelling of retrieval models, the usage and effect of context-specific frequencies in models, and the selection of retrieval models

Recherche d'information dans les documents XML : prise en compte des liens pour la sélection d'éléments pertinents

156 p. : ill. ; 30 cmNotre travail se situe dans le contexte de la recherche d'information (RI), plus particulièrement la recherche d'information dans des documents semi structurés de type XML. L'exploitation efficace des documents XML disponibles doit prendre en compte la dimension structurelle. Cette dimension a conduit à l'émergence de nouveaux défis dans le domaine de la RI. Contrairement aux approches classiques de RI qui mettent l'accent sur la recherche des contenus non structurés, la RI XML combine à la fois des informations textuelles et structurelles pour effectuer différentes tâches de recherche. Plusieurs approches exploitant les types d'évidence ont été proposées et sont principalement basées sur les modèles classiques de RI, adaptées à des documents XML. La structure XML a été utilisée pour fournir un accès ciblé aux documents, en retournant des composants de document (par exemple, sections, paragraphes, etc.), au lieu de retourner tout un document en réponse une requête de l'utilisateur. En RI traditionnelle, la mesure de similarité est généralement basée sur l'information textuelle. Elle permetle classement des documents en fonction de leur degré de pertinence en utilisant des mesures comme:" similitude terme " ou " probabilité terme ". Cependant, d'autres sources d'évidence peuvent être considérées pour rechercher des informations pertinentes dans les documents. Par exemple, les liens hypertextes ont été largement exploités dans le cadre de la RI sur le Web.Malgré leur popularité dans le contexte du Web, peud'approchesexploitant cette source d'évidence ont été proposées dans le contexte de la RI XML. Le but de notre travail est de proposer des approches pour l'utilisation de liens comme une source d'évidencedans le cadre de la recherche d'information XML. Cette thèse vise à apporter des réponses aux questions de recherche suivantes : 1. Peut-on considérer les liens comme une source d'évidence dans le contexte de la RIXML? 2. Est-ce que l'utilisation de certains algorithmes d'analyse de liensdans le contexte de la RI XML améliore la qualité des résultats, en particulier dans le cas de la collection Wikipedia? 3. Quels types de liens peuvent être utilisés pour améliorer le mieux la pertinence des résultats de recherche? 4. Comment calculer le score lien des différents éléments retournés comme résultats de recherche? Doit-on considérer lesliens de type "document-document" ou plus précisément les liens de type "élément-élément"? Quel est le poids des liens de navigation par rapport aux liens hiérarchiques? 5. Quel est l'impact d'utilisation de liens dans le contexte global ou local? 6. Comment intégrer le score lien dans le calcul du score final des éléments XML retournés? 7. Quel est l'impact de la qualité des premiers résultats sur le comportement des formules proposées? Pour répondre à ces questions, nous avons mené une étude statistique, sur les résultats de recherche retournés par le système de recherche d'information"DALIAN", qui a clairement montré que les liens représentent un signe de pertinence des éléments dans le contexte de la RI XML, et cecien utilisant la collection de test fournie par INEX. Aussi, nous avons implémenté trois algorithmes d'analyse des liens (Pagerank, HITS et SALSA) qui nous ont permis de réaliser une étude comparative montrant que les approches "query-dependent" sont les meilleures par rapport aux approches "global context" . Nous avons proposé durant cette thèse trois formules de calcul du score lien: Le premièreest appelée "Topical Pagerank"; la seconde est la formule : "distance-based"; et la troisième est :"weighted links based". Nous avons proposé aussi trois formules de combinaison, à savoir, la formule linéaire, la formule Dempster-Shafer et la formule fuzzy-based. Enfin, nous avons mené une série d'expérimentations. Toutes ces expérimentations ont montré que: les approches proposées ont permis d'améliorer la pertinence des résultats pour les différentes configurations testées; les approches "query-dependent" sont les meilleurescomparées aux approches global context; les approches exploitant les liens de type "élément-élément"ont obtenu de bons résultats; les formules de combinaison qui se basent sur le principe de l'incertitude pour le calcul des scores finaux des éléments XML permettent de réaliser de bonnes performance

Modèle flexible pour la Recherche d'Information dans des corpus de documents semi-structurés

Structural information contained in semi-structured documents can be used to focus on relevant information. The aim of Information Retrieval System is then to retrieve relevant information units instead of whole documents. We propose here the XFIRM model (XML Flexible Information Retrieval model), which is based on: (i) a generic data representation model, allowing the modelling of documents having heterogeneous structures; (ii) a flexible query language that allows the expression of users needs according to many precision degrees, by expressing (or not) conditions on the documents structure; (iii) a retrieval model based on a relevance propagation method, which aims at finding the most exhaustive and specific information units answering the query. The interest of our propositions has been shown thanks to the prototype we developedLa nature de sources d'information évolue, et les documents numériques traditionnels plats ne contenant que du texte s'enrichissent d'information structurelle et multimédia. Cette évolution est accélérée par l'expansion du Web, et les documents semi-structurés de type XML (eXtensible Markup Language) tendent à former la majorité des documents numériques mis à disposition des utilisateurs. Le développement d'outils automatisés permettant un accès efficace à ce nouveau type d'information numérique apparaît comme une nécessité. Afin de valoriser au mieux l'ensemble des informations disponibles, les méthodes existantes de Recherche d'Information (RI) doivent être adaptées. L'information structurelle des documents peut en effet servir à affiner le concept de granule documentaire. Le but pour les Systèmes de Recherche d'Information (SRI) est alors de retrouver des unités d'information (et non plus de documents) pertinentes à des requêtes utilisateur. Afin de répondre à cette problématique fondamentale, de nouveaux modèles prenant en compte l'information structurelle des documents, tant au niveau de l'indexation, de l'interrogation que de la recherche doivent être construits. L'objectif de nos travaux est de proposer un modèle permettant d'effectuer des recherches flexibles dans des corpus de document semi-structurés. Ceci nous a conduit à proposer le modèle XFIRM (XML Flexible Information Retrieval Model ) reposant sur : (i) Un modèle de représentation des données générique, permettant de modéliser des documents possédant des structures différentes ; (ii) Un langage de requête flexible, permettant à l'utilisateur d'exprimer son besoin selon divers degrés de précision, en exprimant ou non des conditions sur la structure des documents ; (iii) Un modèle de recherche basée sur une méthode de propagation de la pertinence. Ce modèle a pour but de trouver les unités d'information les plus exhaustives et spécifiques répondant à une requête utilisateur, que celle-ci contienne ou non des conditions de structure. Les documents semi-structurés peuvent être représentés sous forme arborescente, et le but est alors de trouver les sous-arbres de taille minimale répondant à la requête. Les recherches sur le contenu seul des documents sont effectuées en prenant en compte les importances diverses des feuilles des sous-arbres, et en plaçant ces derniers dans leur contexte, c'est à dire, en tenant compte de la pertinence du document. Les recherches portant à la fois sur le contenu et la structure des documents sont effectuées grâce à plusieurs propagations de pertinence dans l'arbre du document, et ce afin d'effectuer une correspondance vague entre l'arbre du document et l'arbre de la requête. L'évaluation de notre modèle, grâce au prototype que nous avons développé, montre l'intérêt de nos propositions, que ce soit pour effectuer des recherches sur le contenu seul des documents que sur le contenu et la structure

Un modèle de recherche d'information agrégée basée sur les réseaux bayésiens dans des documents semi-structurés

Nous proposons un modèle de recherche d'information basé sur les réseaux bayésiens. Dans ce modèle, la requête de l'utilisateur déclenche un processus de propagation pour sélectionner les éléments pertinents. Dans notre modèle, nous cherchons à renvoyer à l'utilisateur un agrégat au lieu d'une liste d'éléments. En fait, l'agrégat formulé à partir d'un document est considéré comme étant un ensemble d'éléments ou une unité d'information (portion d'un document) qui répond le mieux à la requête de l'utilisateur. Cet agrégat doit répondre à trois aspects à savoir la pertinence, la non-redondance et la complémentarité pour qu'il soit qualifié comme une réponse à cette requête. L'utilité des agrégats retournés est qu'ils donnent à l'utilisateur un aperçu sur le contenu informationnel de cette requête dans la collection de documents. Afin de valider notre modèle, nous l'avons évalué dans le cadre de la campagne d'évaluation INEX 2009 (utilisant plus que 2 666 000 documents XML de l'encyclopédie en ligne Wikipédia). Les expérimentations montrent l'intérêt de cette approche en mettant en évidence l'impact de l'agrégation de tels éléments.The work described in this thesis are concerned with the aggregated search on XML elements. We propose new approaches to aggregating and pruning using different sources of evidence (content and structure). We propose a model based on Bayesian networks. The dependency relationships between query-terms and terms-elements are quantified by probability measures. In this model, the user's query triggers a propagation process to find XML elements. In our model, we search to return to the user an aggregate instead of a list of XML elements. In fact, the aggregate made from a document is considered an information unit (or a portion of this document) that best meets the user's query. This aggregate must meet three aspects namely relevance, non-redundancy and complementarity in order to answer the query. The value returned aggregates is that they give the user an overview of the information need in the collection