40 research outputs found
Using semantic knowledge to improve compression on log files
With the move towards global and multi-national companies, information technology infrastructure requirements are increasing. As the size of these computer networks increases, it becomes more and more difficult to monitor, control, and secure them. Networks consist of a number of diverse devices, sensors, and gateways which are often spread over large geographical areas. Each of these devices produce log files which need to be analysed and monitored to provide network security and satisfy regulations. Data compression programs such as gzip and bzip2 are commonly used to reduce the quantity of data for archival purposes after the log files have been rotated. However, there are many other compression programs which exist - each with their own advantages and disadvantages. These programs each use a different amount of memory and take different compression and decompression times to achieve different compression ratios. System log files also contain redundancy which is not necessarily exploited by standard compression programs. Log messages usually use a similar format with a defined syntax. In the log files, all the ASCII characters are not used and the messages contain certain "phrases" which often repeated. This thesis investigates the use of compression as a means of data reduction and how the use of semantic knowledge can improve data compression (also applying results to different scenarios that can occur in a distributed computing environment). It presents the results of a series of tests performed on different log files. It also examines the semantic knowledge which exists in maillog files and how it can be exploited to improve the compression results. The results from a series of text preprocessors which exploit this knowledge are presented and evaluated. These preprocessors include: one which replaces the timestamps and IP addresses with their binary equivalents and one which replaces words from a dictionary with unused ASCII characters. In this thesis, data compression is shown to be an effective method of data reduction producing up to 98 percent reduction in filesize on a corpus of log files. The use of preprocessors which exploit semantic knowledge results in up to 56 percent improvement in overall compression time and up to 32 percent reduction in compressed size.TeXpdfTeX-1.40.
The 1993 Space and Earth Science Data Compression Workshop
The Earth Observing System Data and Information System (EOSDIS) is described in terms of its data volume, data rate, and data distribution requirements. Opportunities for data compression in EOSDIS are discussed
Adaptive edge-based prediction for lossless image compression
Many lossless image compression methods have been suggested with established results hard to surpass. However there are some aspects that can be considered to improve the performance further. This research focuses on two-phase prediction-encoding method, separately studying each and suggesting new techniques.;In the prediction module, proposed Edge-Based-Predictor (EBP) and Least-Squares-Edge-Based-Predictor (LS-EBP) emphasizes on image edges and make predictions accordingly. EBP is a gradient based nonlinear adaptive predictor. EBP switches between prediction-rules based on few threshold parameters automatically determined by a pre-analysis procedure, which makes a first pass. The LS-EBP also uses these parameters, but optimizes the prediction for each pre-analysis assigned edge location, thus applying least-square approach only at the edge points.;For encoding module: a novel Burrows Wheeler Transform (BWT) inspired method is suggested, which performs better than applying the BWT directly on the images. We also present a context-based adaptive error modeling and encoding scheme. When coupled with the above-mentioned prediction schemes, the result is the best-known compression performance in the genre of compression schemes with same time and space complexity
Compressão e análise de dados genómicos
Doutoramento em InformáticaGenomic sequences are large codi ed messages describing most of the structure
of all known living organisms. Since the presentation of the rst genomic
sequence, a huge amount of genomics data have been generated,
with diversi ed characteristics, rendering the data deluge phenomenon a
serious problem in most genomics centers. As such, most of the data are
discarded (when possible), while other are compressed using general purpose
algorithms, often attaining modest data reduction results.
Several speci c algorithms have been proposed for the compression of genomic
data, but unfortunately only a few of them have been made available
as usable and reliable compression tools. From those, most have been developed
to some speci c purpose. In this thesis, we propose a compressor
for genomic sequences of multiple natures, able to function in a reference
or reference-free mode. Besides, it is very
exible and can cope with diverse
hardware speci cations. It uses a mixture of nite-context models (FCMs)
and eXtended FCMs. The results show improvements over state-of-the-art
compressors.
Since the compressor can be seen as a unsupervised alignment-free method
to estimate algorithmic complexity of genomic sequences, it is the ideal
candidate to perform analysis of and between sequences. Accordingly, we
de ne a way to approximate directly the Normalized Information Distance,
aiming to identify evolutionary similarities in intra- and inter-species. Moreover,
we introduce a new concept, the Normalized Relative Compression,
that is able to quantify and infer new characteristics of the data, previously
undetected by other methods. We also investigate local measures, being
able to locate speci c events, using complexity pro les. Furthermore, we
present and explore a method based on complexity pro les to detect and
visualize genomic rearrangements between sequences, identifying several insights
of the genomic evolution of humans.
Finally, we introduce the concept of relative uniqueness and apply it to the
Ebolavirus, identifying three regions that appear in all the virus sequences
outbreak but nowhere in the human genome. In fact, we show that these
sequences are su cient to classify di erent sub-species. Also, we identify
regions in human chromosomes that are absent from close primates DNA,
specifying novel traits in human uniqueness.As sequências genómicas podem ser vistas como grandes mensagens codificadas, descrevendo a maior parte da estrutura de todos os organismos
vivos. Desde a apresentação da primeira sequência, um enorme número de
dados genómicos tem sido gerado, com diversas características, originando
um sério problema de excesso de dados nos principais centros de genómica.
Por esta razão, a maioria dos dados é descartada (quando possível), enquanto
outros são comprimidos usando algoritmos genéricos, quase sempre
obtendo resultados de compressão modestos.
Têm também sido propostos alguns algoritmos de compressão para
sequências genómicas, mas infelizmente apenas alguns estão disponíveis
como ferramentas eficientes e prontas para utilização. Destes, a maioria
tem sido utilizada para propósitos específicos. Nesta tese, propomos
um compressor para sequências genómicas de natureza múltipla, capaz de
funcionar em modo referencial ou sem referência. Além disso, é bastante
flexível e pode lidar com diversas especificações de hardware. O compressor
usa uma mistura de modelos de contexto-finito (FCMs) e FCMs estendidos.
Os resultados mostram melhorias relativamente a compressores estado-dearte.
Uma vez que o compressor pode ser visto como um método não supervisionado,
que não utiliza alinhamentos para estimar a complexidade
algortímica das sequências genómicas, ele é o candidato ideal para realizar
análise de e entre sequências. Em conformidade, definimos uma maneira
de aproximar directamente a distância de informação normalizada (NID),
visando a identificação evolucionária de similaridades em intra e interespécies. Além disso, introduzimos um novo conceito, a compressão relativa
normalizada (NRC), que é capaz de quantificar e inferir novas características
nos dados, anteriormente indetectados por outros métodos. Investigamos
também medidas locais, localizando eventos específicos, usando perfis de
complexidade. Propomos e exploramos um novo método baseado em perfis de complexidade para detectar e visualizar rearranjos genómicos entre
sequências, identificando algumas características da evolução genómica humana.
Por último, introduzimos um novo conceito de singularidade relativa e
aplicamo-lo ao Ebolavirus, identificando três regiões presentes em todas
as sequências do surto viral, mas ausentes do genoma humano. De facto,
mostramos que as três sequências são suficientes para classificar diferentes
sub-espécies. Também identificamos regiões nos cromossomas humanos que
estão ausentes do ADN de primatas próximos, especificando novas características da singularidade humana
The 1995 Science Information Management and Data Compression Workshop
This document is the proceedings from the 'Science Information Management and Data Compression Workshop,' which was held on October 26-27, 1995, at the NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. The Workshop explored promising computational approaches for handling the collection, ingestion, archival, and retrieval of large quantities of data in future Earth and space science missions. It consisted of fourteen presentations covering a range of information management and data compression approaches that are being or have been integrated into actual or prototypical Earth or space science data information systems, or that hold promise for such an application. The Workshop was organized by James C. Tilton and Robert F. Cromp of the NASA Goddard Space Flight Center
Algoritmos de compressão sem perdas para imagens de microarrays e alinhamento de genomas completos
Doutoramento em InformáticaNowadays, in the 21st century, the never-ending expansion of information is a major global concern. The pace at which storage and communication resources are evolving is not fast enough to compensate this tendency. In order to overcome this issue, sophisticated and efficient compression tools are required. The goal of compression is to represent information with as few bits as possible. There are two kinds of compression, lossy and lossless. In lossless compression, information loss is not tolerated so the decoded information is exactly the same as the encoded one. On the other hand, in lossy compression some loss is acceptable. In this work we focused on lossless methods. The goal of this thesis was to create lossless compression tools that can be used in two types of data. The first type is known in the literature as microarray images. These images have 16 bits per pixel and a high spatial resolution. The other data type is commonly called Whole Genome Alignments (WGA), in particularly applied to MAF files. Regarding the microarray images, we improved existing microarray-specific methods by using some pre-processing techniques (segmentation and bitplane reduction). Moreover, we also developed a compression method based on pixel values estimates and a mixture of finite-context models. Furthermore, an approach based on binary-tree decomposition was also considered. Two compression tools were developed to compress MAF files. The first one based on a mixture of finite-context models and arithmetic coding, where only the DNA bases and alignment gaps were considered. The second tool, designated as MAFCO, is a complete compression tool that can handle all the information that can be found in MAF files. MAFCO relies on several finite-context models and allows parallel compression/decompression of MAF files.Hoje em dia, no século XXI, a expansão interminável de informação é uma grande preocupação mundial. O ritmo ao qual os recursos de armazenamento e comunicação estão a evoluir não é suficientemente rápido para compensar esta tendência. De forma a ultrapassar esta situação, são necessárias ferramentas de compressão sofisticadas e eficientes. A compressão consiste em representar informação utilizando a menor quantidade de bits possível. Existem dois tipos de compressão, com e sem perdas. Na compressão sem perdas, a perda de informação não é tolerada, por isso a informação descodificada é exatamente a mesma que a informação que foi codificada. Por outro lado, na compressão com perdas alguma perda é aceitável. Neste trabalho, focámo-nos apenas em métodos de compressão sem perdas. O objetivo desta tese consistiu na criação de ferramentas de compressão sem perdas para dois tipos de dados. O primeiro tipo de dados é conhecido na literatura como imagens de microarrays. Estas imagens têm 16 bits por píxel e uma resolução espacial elevada. O outro tipo de dados é geralmente denominado como alinhamento de genomas completos, particularmente aplicado a ficheiros MAF. Relativamente às imagens de microarrays, melhorámos alguns métodos de compressão específicos utilizando algumas técnicas de pré-processamento (segmentação e redução de planos binários). Além disso, desenvolvemos também um método de compressão baseado em estimação dos valores dos pixéis e em misturas de modelos de contexto-finito. Foi também considerada, uma abordagem baseada em decomposição em árvore binária. Foram desenvolvidas duas ferramentas de compressão para ficheiros MAF. A primeira ferramenta, é baseada numa mistura de modelos de contexto-finito e codificação aritmética, onde apenas as bases de ADN e os símbolos de alinhamento foram considerados. A segunda, designada como MAFCO, é uma ferramenta de compressão completa que consegue lidar com todo o tipo de informação que pode ser encontrada nos ficheiros MAF. MAFCO baseia-se em vários modelos de contexto-finito e permite compressão/descompressão paralela de ficheiros MAF