24th International Conference on Information Modelling and Knowledge Bases

In the last three decades information modelling and knowledge bases have become essentially important subjects not only in academic communities related to information systems and computer science but also in the business area where information technology is applied. The series of European – Japanese Conference on Information Modelling and Knowledge Bases (EJC) originally started as a co-operation initiative between Japan and Finland in 1982. The practical operations were then organised by professor Ohsuga in Japan and professors Hannu Kangassalo and Hannu Jaakkola in Finland (Nordic countries). Geographical scope has expanded to cover Europe and also other countries. Workshop characteristic - discussion, enough time for presentations and limited number of participants (50) / papers (30) - is typical for the conference. Suggested topics include, but are not limited to: 1. Conceptual modelling: Modelling and specification languages; Domain-specific conceptual modelling; Concepts, concept theories and ontologies; Conceptual modelling of large and heterogeneous systems; Conceptual modelling of spatial, temporal and biological data; Methods for developing, validating and communicating conceptual models. 2. Knowledge and information modelling and discovery: Knowledge discovery, knowledge representation and knowledge management; Advanced data mining and analysis methods; Conceptions of knowledge and information; Modelling information requirements; Intelligent information systems; Information recognition and information modelling. 3. Linguistic modelling: Models of HCI; Information delivery to users; Intelligent informal querying; Linguistic foundation of information and knowledge; Fuzzy linguistic models; Philosophical and linguistic foundations of conceptual models. 4. Cross-cultural communication and social computing: Cross-cultural support systems; Integration, evolution and migration of systems; Collaborative societies; Multicultural web-based software systems; Intercultural collaboration and support systems; Social computing, behavioral modeling and prediction. 5. Environmental modelling and engineering: Environmental information systems (architecture); Spatial, temporal and observational information systems; Large-scale environmental systems; Collaborative knowledge base systems; Agent concepts and conceptualisation; Hazard prediction, prevention and steering systems. 6. Multimedia data modelling and systems: Modelling multimedia information and knowledge; Contentbased multimedia data management; Content-based multimedia retrieval; Privacy and context enhancing technologies; Semantics and pragmatics of multimedia data; Metadata for multimedia information systems. Overall we received 56 submissions. After careful evaluation, 16 papers have been selected as long paper, 17 papers as short papers, 5 papers as position papers, and 3 papers for presentation of perspective challenges. We thank all colleagues for their support of this issue of the EJC conference, especially the program committee, the organising committee, and the programme coordination team. The long and the short papers presented in the conference are revised after the conference and published in the Series of “Frontiers in Artificial Intelligence” by IOS Press (Amsterdam). The books “Information Modelling and Knowledge Bases” are edited by the Editing Committee of the conference. We believe that the conference will be productive and fruitful in the advance of research and application of information modelling and knowledge bases. Bernhard Thalheim Hannu Jaakkola Yasushi Kiyok

Decision Support Systems

Decision support systems (DSS) have evolved over the past four decades from theoretical concepts into real world computerized applications. DSS architecture contains three key components: knowledge base, computerized model, and user interface. DSS simulate cognitive decision-making functions of humans based on artificial intelligence methodologies (including expert systems, data mining, machine learning, connectionism, logistical reasoning, etc.) in order to perform decision support functions. The applications of DSS cover many domains, ranging from aviation monitoring, transportation safety, clinical diagnosis, weather forecast, business management to internet search strategy. By combining knowledge bases with inference rules, DSS are able to provide suggestions to end users to improve decisions and outcomes. This book is written as a textbook so that it can be used in formal courses examining decision support systems. It may be used by both undergraduate and graduate students from diverse computer-related fields. It will also be of value to established professionals as a text for self-study or for reference

Enhancing OpenStreetMap for the Assessment of Critical Road Infrastructure in a Disaster Context

Die Häufigkeit von Naturkatastrophen nimmt weltweit zu, was zu immensen Schäden an kritischer Straßeninfrastruktur und deren Funktionalität führen kann. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Funktionalität kritischer Straßeninfrastruktur vor, während und nach einer Katastrophe zu beurteilen. Dazu werden globale Straßendaten benötigt, die für die Routenplanung nutzbar sind. OpenStreetMap (OSM) stellt globale Straßennetzdaten zur Verfügung, die kostenlos und frei zugänglich sind. Allerdings ist die Verwendung der OSM Straßendaten für Routenplanungsanwendungen oft eine Herausforderung. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines generischen, mehrskaligen Konzepts zur Analyse kritischer Straßeninfrastrukturen im Kontext von Naturgefahren unter Verwendung von OSM Daten. Dafür werden zwei aufeinander folgende Forschungsziele aufgestellt: (i) die Verbesserung der Routingfähigkeit von OSM Daten und (ii) die Bewertung kritischer Straßeninfrastruktur im Kontext von Naturgefahren. Daraus resultiert die Gliederung dieser Arbeit in zwei Hauptteile, die jeweils den Forschungszielen entsprechen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Nutzbarkeit von OSM Daten für Routing Anwendungen verbessert. Zunächst wird dafür die Qualität des OSM Straßennetzwerks im Detail analysiert. Dabei werden zwei große Herausforderungen im Bereich der Anwendbarkeit von OSM Daten für die Routenplanung identifiziert: fehlende Geschwindigkeitsangaben und Fehler in der Straßenklassifizierung. Um die erste Herausforderung zu bewältigen, wird ein FuzzyFramework zur Geschwindigkeitsschätzung (Fuzzy-FSE) entwickelt, welches eine Fuzzy Regelung zur Schätzung der Durchschnittsgeschwindigkeit einsetzt. Diese Fuzzy Regelung basiert auf den Parametern Straßenklasse, Straßenneigung, Straßenoberfläche und Straßenlänge einsetzt. Das Fuzzy-FSE besteht aus zwei Teilen: einer Regel- und Wissensbasis, die über die Zugehörigkeitsfunktionen für den Ausgangsparameter Geschwindigkeit entscheidet, und mehrere Fuzzy-Regelsysteme, welche die resultierende Durchschnittsgeschwindigkeit berechnen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Fuzzy-FSE auch bei ausschließlicher Verwendung von OSM Daten eine bessere Leistung erbringt als bestehende Methoden. Die Herausforderung der fehlerhaften Straßenklassifizierung wird durch die Entwicklung eines neuartigen Ansatzes zur Erkennung von Klassifizierungfehlern in OSM angegangen. Dabei wird sowohl nach nicht verbundenen Netzwerkteilen als auch nach Lücken im Straßennetzwerk gesucht. Verschiedene Parameter werden in einem Bewertungssystem kombiniert, um eine Fehlerwahrscheinlichkeit zu erhalten. Auf Basis der Fehlerwahrscheinlichkeit kann ein menschlicher Nutzer diese Fehler überprüfen und korrigieren. Die Ergebnisse deuten einerseits darauf hin, dass an Lücken mehr Klassifizierungsfehler gefunden werden als an nicht verbundenen Netzwerkteilen. Andererseits zeigen sie, dass das entwickelte Bewertungssystem bei einer benutzergesteuerten Suche nach Lücken zu einem schnellen Aufdecken von Klassifizierungsfehlern verwendet werden kann. Aus dem ersten Teil dieser Arbeit ergibt sich somit ein erweiterter OSM Datensatz mit verbesserter Routingfähigkeit. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden die erweiterten OSM Daten zur Bewertung der kritischen Straßeninfrastruktur im Katastrophenkontext verwendet. Dazu wird der zweite Teil des generischen, mehrskaligen Konzepts entwickelt, das aus mehreren, miteinander verbundenen Modulen besteht. Ein Modul implementiert zwei Erreichbarkeitsindizes, welche verschiedene Aspekte der Erreichbarkeit im Straßennetzwerk hervorheben. In einem weiteren Modul wird ein grundlegendes Modell der Verkehrsnachfrage entwickelt, welches den täglichen interstädtischen Verkehr ausschließlich auf der Grundlage von OSM Daten schätzt. Ein drittes Modul verwendet die oben beschriebenen Module zur Schätzung verschiedener Arten von Auswirkungen von Naturkatastrophen auf das Straßennetzwerk. Schließlich wird in einem vierten Modul die Vulnerabilität des Straßennetzes gegenüber weiteren Schäden bei Langzeitkatastrophen analysiert. Das generische Konzept mit allen Modulen wird exemplarisch in zwei verschiedenen Regionen für zwei Waldbrandszenarien angewendet. Die Ergebnisse der Fallstudien zeigen, dass das Konzept ein wertvolles, flexibles und global anwendbares Instrument für Regionalplaner und Katastrophenmanagement darstellt, das länder- bzw. regionenspezifische Anpassungen ermöglicht und gleichzeitig wenig Daten benötigt

EG-ICE 2021 Workshop on Intelligent Computing in Engineering

The 28th EG-ICE International Workshop 2021 brings together international experts working at the interface between advanced computing and modern engineering challenges. Many engineering tasks require open-world resolutions to support multi-actor collaboration, coping with approximate models, providing effective engineer-computer interaction, search in multi-dimensional solution spaces, accommodating uncertainty, including specialist domain knowledge, performing sensor-data interpretation and dealing with incomplete knowledge. While results from computer science provide much initial support for resolution, adaptation is unavoidable and most importantly, feedback from addressing engineering challenges drives fundamental computer-science research. Competence and knowledge transfer goes both ways

Data Mining

The availability of big data due to computerization and automation has generated an urgent need for new techniques to analyze and convert big data into useful information and knowledge. Data mining is a promising and leading-edge technology for mining large volumes of data, looking for hidden information, and aiding knowledge discovery. It can be used for characterization, classification, discrimination, anomaly detection, association, clustering, trend or evolution prediction, and much more in fields such as science, medicine, economics, engineering, computers, and even business analytics. This book presents basic concepts, ideas, and research in data mining

EG-ICE 2021 Workshop on Intelligent Computing in Engineering

The 28th EG-ICE International Workshop 2021 brings together international experts working at the interface between advanced computing and modern engineering challenges. Many engineering tasks require open-world resolutions to support multi-actor collaboration, coping with approximate models, providing effective engineer-computer interaction, search in multi-dimensional solution spaces, accommodating uncertainty, including specialist domain knowledge, performing sensor-data interpretation and dealing with incomplete knowledge. While results from computer science provide much initial support for resolution, adaptation is unavoidable and most importantly, feedback from addressing engineering challenges drives fundamental computer-science research. Competence and knowledge transfer goes both ways