Focused Retrieval

Traditional information retrieval applications, such as Web search, return atomic units of retrieval, which are generically called ``documents''. Depending on the application, a document may be a Web page, an email message, a journal article, or any similar object. In contrast to this traditional approach, focused retrieval helps users better pin-point their exact information needs by returning results at the sub-document level. These results may consist of predefined document components~---~such as pages, sections, and paragraphs~---~or they may consist of arbitrary passages, comprising any sub-string of a document. If a document is marked up with XML, a focused retrieval system might return individual XML elements or ranges of elements. This thesis proposes and evaluates a number of approaches to focused retrieval, including methods based on XML markup and methods based on arbitrary passages. It considers the best unit of retrieval, explores methods for efficient sub-document retrieval, and evaluates formulae for sub-document scoring. Focused retrieval is also considered in the specific context of the Wikipedia, where methods for automatic vandalism detection and automatic link generation are developed and evaluated

Entity Query Feature Expansion Using Knowledge Base Links

Recent advances in automatic entity linking and knowledge base construction have resulted in entity annotations for document and query collections. For example, annotations of entities from large general purpose knowledge bases, such as Freebase and the Google Knowledge Graph. Understanding how to leverage these entity annotations of text to improve ad hoc document retrieval is an open research area. Query expansion is a commonly used technique to improve retrieval effectiveness. Most previous query expansion approaches focus on text, mainly using unigram concepts. In this paper, we propose a new technique, called entity query feature expansion (EQFE) which enriches the query with features from entities and their links to knowledge bases, including structured attributes and text. We experiment using both explicit query entity annotations and latent entities. We evaluate our technique on TREC text collections automatically annotated with knowledge base entity links, including the Google Freebase Annotations (FACC1) data. We find that entity-based feature expansion results in significant improvements in retrieval effectiveness over state-of-the-art text expansion approaches

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

Combining granularity-based topic-dependent and topic-independent evidences for opinion detection

Fouille des opinion, une sous-discipline dans la recherche d'information (IR) et la linguistique computationnelle, fait référence aux techniques de calcul pour l'extraction, la classification, la compréhension et l'évaluation des opinions exprimées par diverses sources de nouvelles en ligne, social commentaires des médias, et tout autre contenu généré par l'utilisateur. Il est également connu par de nombreux autres termes comme trouver l'opinion, la détection d'opinion, l'analyse des sentiments, la classification sentiment, de détection de polarité, etc. Définition dans le contexte plus spécifique et plus simple, fouille des opinion est la tâche de récupération des opinions contre son besoin aussi exprimé par l'utilisateur sous la forme d'une requête. Il y a de nombreux problèmes et défis liés à l'activité fouille des opinion. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur quelques problèmes d'analyse d'opinion. L'un des défis majeurs de fouille des opinion est de trouver des opinions concernant spécifiquement le sujet donné (requête). Un document peut contenir des informations sur de nombreux sujets à la fois et il est possible qu'elle contienne opiniâtre texte sur chacun des sujet ou sur seulement quelques-uns. Par conséquent, il devient très important de choisir les segments du document pertinentes à sujet avec leurs opinions correspondantes. Nous abordons ce problème sur deux niveaux de granularité, des phrases et des passages. Dans notre première approche de niveau de phrase, nous utilisons des relations sémantiques de WordNet pour trouver cette association entre sujet et opinion. Dans notre deuxième approche pour le niveau de passage, nous utilisons plus robuste modèle de RI i.e. la language modèle de se concentrer sur ce problème. L'idée de base derrière les deux contributions pour l'association d'opinion-sujet est que si un document contient plus segments textuels (phrases ou passages) opiniâtre et pertinentes à sujet, il est plus opiniâtre qu'un document avec moins segments textuels opiniâtre et pertinentes. La plupart des approches d'apprentissage-machine basée à fouille des opinion sont dépendants du domaine i.e. leurs performances varient d'un domaine à d'autre. D'autre part, une approche indépendant de domaine ou un sujet est plus généralisée et peut maintenir son efficacité dans différents domaines. Cependant, les approches indépendant de domaine souffrent de mauvaises performances en général. C'est un grand défi dans le domaine de fouille des opinion à développer une approche qui est plus efficace et généralisé. Nos contributions de cette thèse incluent le développement d'une approche qui utilise de simples fonctions heuristiques pour trouver des documents opiniâtre. Fouille des opinion basée entité devient très populaire parmi les chercheurs de la communauté IR. Il vise à identifier les entités pertinentes pour un sujet donné et d'en extraire les opinions qui leur sont associées à partir d'un ensemble de documents textuels. Toutefois, l'identification et la détermination de la pertinence des entités est déjà une tâche difficile. Nous proposons un système qui prend en compte à la fois l'information de l'article de nouvelles en cours ainsi que des articles antérieurs pertinents afin de détecter les entités les plus importantes dans les nouvelles actuelles. En plus de cela, nous présentons également notre cadre d'analyse d'opinion et tâches relieés. Ce cadre est basée sur les évidences contents et les évidences sociales de la blogosphère pour les tâches de trouver des opinions, de prévision et d'avis de classement multidimensionnel. Cette contribution d'prématurée pose les bases pour nos travaux futurs. L'évaluation de nos méthodes comprennent l'utilisation de TREC 2006 Blog collection et de TREC Novelty track 2004 collection. La plupart des évaluations ont été réalisées dans le cadre de TREC Blog track.Opinion mining is a sub-discipline within Information Retrieval (IR) and Computational Linguistics. It refers to the computational techniques for extracting, classifying, understanding, and assessing the opinions expressed in various online sources like news articles, social media comments, and other user-generated content. It is also known by many other terms like opinion finding, opinion detection, sentiment analysis, sentiment classification, polarity detection, etc. Defining in more specific and simpler context, opinion mining is the task of retrieving opinions on an issue as expressed by the user in the form of a query. There are many problems and challenges associated with the field of opinion mining. In this thesis, we focus on some major problems of opinion mining

Applying Wikipedia to Interactive Information Retrieval

There are many opportunities to improve the interactivity of information retrieval systems beyond the ubiquitous search box. One idea is to use knowledge bases—e.g. controlled vocabularies, classification schemes, thesauri and ontologies—to organize, describe and navigate the information space. These resources are popular in libraries and specialist collections, but have proven too expensive and narrow to be applied to everyday webscale search. Wikipedia has the potential to bring structured knowledge into more widespread use. This online, collaboratively generated encyclopaedia is one of the largest and most consulted reference works in existence. It is broader, deeper and more agile than the knowledge bases put forward to assist retrieval in the past. Rendering this resource machine-readable is a challenging task that has captured the interest of many researchers. Many see it as a key step required to break the knowledge acquisition bottleneck that crippled previous efforts. This thesis claims that the roadblock can be sidestepped: Wikipedia can be applied effectively to open-domain information retrieval with minimal natural language processing or information extraction. The key is to focus on gathering and applying human-readable rather than machine-readable knowledge. To demonstrate this claim, the thesis tackles three separate problems: extracting knowledge from Wikipedia; connecting it to textual documents; and applying it to the retrieval process. First, we demonstrate that a large thesaurus-like structure can be obtained directly from Wikipedia, and that accurate measures of semantic relatedness can be efficiently mined from it. Second, we show that Wikipedia provides the necessary features and training data for existing data mining techniques to accurately detect and disambiguate topics when they are mentioned in plain text. Third, we provide two systems and user studies that demonstrate the utility of the Wikipedia-derived knowledge base for interactive information retrieval

Entity-based Enrichment for Information Extraction and Retrieval

The goal of this work is to leverage cross-document entity relationships for improved understanding of queries and documents. We define an entity to be a thing or concept that exists in the world, such as a politician, a battle, a film, or a color. Entity-based enrichment (EBE) is a new expansion model for both queries and documents using features from similar entitymentions in the document collection and external knowledge resources. It uses task-specific features from entities beyond words that include: name aliases, fine-grained entity types, categories, and relationships to other entities. EBE addresses the problem of sparse or noisy local evidence due to multiple topics, implicit context, or informal writing. With the ultimate goal of improving information retrieval effectiveness, we start from unstructured text and through information extraction build up rich entity-based representations linked to external knowledge resources. We study the application ofentity-based enrichment to each step in the pipeline: 1) Named entity recognition, 2) Entity linking, and 3) Ad hoc document retrieval. The empirical results for EBE in each of these tasks shows significant improvements. Our first application of entity-based enrichment is the task of detecting entities in named entity recognition. We enrich the representation of observed words likely to represent entities. We perform weighted feature copying of recognition features from similar tokens in the corpus and external collections. The evaluation shows statistically significant improvements on in-domain newswire accuracy and demonstrates that the models are more robust on out-of-domain data. In the second part of this work, we apply EBE to the task of entity linking. The proposed entity linking method for disambiguating the detected mentions to entries in an external knowledge base is based on information retrieval. Theneighborhood relevance model, an enrichment model, identifies salient associations between an entity mention and otherentity mentions in the document. The results show that the enrichment model outperforms other context models and results in a system that is competitive with leading methods. Using the constructed entity representation, the final task is ad hoc document retrieval. We enrich the query representation with entity features. Retrieval is performed over documents annotated with entities linked to Wikipedia and Freebase from our system as well as the publicly available Google FACC1 annotations. To effectively leverage linked entity features, we extend dependency-based retrieval models to include structured attributes. We also define a new query-specific entity context model which builds a model for disambiguated entities from retrieved documents. Our results demonstrate significant improvements over competitive query expansion baselines for several standard test collections

The Role of Context in Matching and Evaluation of XML Information Retrieval

Sähköisten kokoelmien kasvun, hakujen arkipäiväistymisen ja mobiililaitteiden yleistymisen myötä yksi tiedonhaun menetelmien kehittämisen tavoitteista on saavuttaa alati tarkempia hakutuloksia; pitkistäkin dokumenteista oleellinen sisältö pyritään osoittamaan hakijalle tarkasti. Tiedonhakija pyritään siis vapauttamaan turhasta dokumenttien selaamisesta. Internetissä ja muussa sähköisessä julkaisemisessa dokumenttien osat merkitään usein XML-kielen avulla dokumenttien automaattista käsittelyä varten. XML-merkkaus mahdollistaa dokumenttien sisäisen rakenteen hyödyntämisen. Toisin sanoen tätä merkkausta voidaan hyödyntää kehitettäessä tarkkuusorientoituneita (kohdennettuja) tiedonhakujärjestelmiä ja menetelmiä. Väitöskirja käsittelee tarkkuusorientoitunutta tiedonhakua, jossa eksplisiittistä XML merkkausta voidaan hyödyntää. Väitöskirjassa on kaksi pääteemaa, joista ensimmäisen käsittelee XML -tiedonhakujärjestelmä TRIX:in (Tampere Retrieval and Indexing for XML) kehittämistä, toteuttamista ja arviointia. Toinen teema käsittelee kohdennettujen tiedonhakujärjestelmien empiirisiä arviointimenetelmiä. Ensimmäisen teeman merkittävin kontribuutio on kontekstualisointi, jolloin täsmäytyksessä XML-tiedonhaulle tyypillistä tekstievidenssin vähäisyyttä kompensoidaan hyödyntämällä XML-hierarkian ylempien tai rinnakkaisten osien sisältöä (so. kontekstia). Menetelmän toimivuus osoitetaan empiirisin menetelmin. Tutkimuksen seurauksena kontekstualisointi (contextualization) on vakiintunut alan yleiseen, kansainväliseen sanastoon. Toisessa teemassa todetaan kohdennetun tiedonhaun vaikuttavuuden mittaamiseen käytettävien menetelmien olevan monin tavoin puutteellisia. Puutteiden korjaamiseksi väitöskirjassa kehitetään realistisempia arviointimenetelmiä, jotka ottavat huomioon palautettavien hakuyksiköiden kontekstin, lukemisjärjestyksen ja käyttäjälle selailusta koituvan vaivan. Tutkimuksessa kehitetty mittari (T2I(300)) on valittu varsinaiseksi mittariksi kansainvälisessä INEX (Initiative for the Evaluation of XML Retrieval) hankkeessa, joka on vuonna 2002 perustettu XML tiedonhaun tutkimusfoorumi.This dissertation addresses focused retrieval, especially its sub-concept XML (eXtensible Mark-up Language) information retrieval (XML IR). In XML IR, the retrievable units are either individual elements, or sets of elements grouped together typically by a document. These units are ranked according to their estimated relevance by an XML IR system. In traditional information retrieval, the retrievable unit is an atomic document. Due to this atomicity, many core characteristics of such document retrieval paradigm are not appropriate for XML IR. Of these characteristics, this dissertation explores element indexing, scoring and evaluation methods which form two main themes: 1. Element indexing, scoring, and contextualization 2. Focused retrieval evaluation To investigate the first theme, an XML IR system based on structural indices is constructed. The structural indices offer analyzing power for studying element hierarchies. The main finding in the system development is the utilization of surrounding elements as supplementary evidence in element scoring. This method is called contextualization, for which we distinguish three models: vertical, horizontal and ad hoc contextualizations. The models are tested with the tools provided by (or derived from) the Initiative for the Evaluation of XML retrieval (INEX). The results indicate that the evidence from element surroundings improves the scoring effectiveness of XML retrieval. The second theme entails a task where the retrievable elements are grouped by a document. The aim of this theme is to create methods measuring XML IR effectiveness in a credible fashion in a laboratory environment. The credibility is pursued by assuming the chronological reading order of a user together with a point where the user becomes frustrated after reading a certain amount of non-relevant material. Novel metrics are created based on these assumptions. The relative rankings of systems measured with the metrics differ from those delivered by contemporary metrics. In addition, the focused retrieval strategies benefit from the novel metrics over traditional full document retrieval

Linking Textual Resources to Support Information Discovery

A vast amount of information is today stored in the form of textual documents, many of which are available online. These documents come from different sources and are of different types. They include newspaper articles, books, corporate reports, encyclopedia entries and research papers. At a semantic level, these documents contain knowledge, which was created by explicitly connecting information and expressing it in the form of a natural language. However, a significant amount of knowledge is not explicitly stated in a single document, yet can be derived or discovered by researching, i.e. accessing, comparing, contrasting and analysing, information from multiple documents. Carrying out this work using traditional search interfaces is tedious due to information overload and the difficulty of formulating queries that would help us to discover information we are not aware of. In order to support this exploratory process, we need to be able to effectively navigate between related pieces of information across documents. While information can be connected using manually curated cross-document links, this approach not only does not scale, but cannot systematically assist us in the discovery of sometimes non-obvious (hidden) relationships. Consequently, there is a need for automatic approaches to link discovery. This work studies how people link content, investigates the properties of different link types, presents new methods for automatic link discovery and designs a system in which link discovery is applied on a collection of millions of documents to improve access to public knowledge

Interpreting and Answering Keyword Queries using Web Knowledge Bases

Many keyword queries issued to Web search engines target information about real world entities, and interpreting these queries over Web knowledge bases can allow a search system to provide exact answers to keyword queries. Such an ability provides a useful service to end users, as their information need can be directly addressed and they need not scour textual results for the desired information. However, not all keyword queries can be addressed by even the most comprehensive knowledge base, and therefore equally important is the problem of recognizing when a reference knowledge base is not capable of modelling the keyword query's intention. This may be due to lack of coverage of the knowledge base or lack of expressiveness in the underlying query representation formalism. This thesis presents an approach to computing structured representations of keyword queries over a reference knowledge base. Keyword queries are annotated with occurrences of semantic constructs by learning a sequential labelling model from an annotated Web query log. Frequent query structures are then mined from the query log and are used along with the annotations to map keyword queries into a structured representation over the vocabulary of a reference knowledge base. The proposed approach exploits coarse linguistic structure in keyword queries, and combines it with rich structured query representations of information needs. As an intermediate representation formalism, a novel query language is proposed that blends keyword search with structured query processing over large Web knowledge bases. The formalism for structured keyword queries combines the flexibility of keyword search with the expressiveness of structures queries. A solution to the resulting disambiguation problem caused by introducing keywords as primitives in a structured query language is presented. Expressions in our proposed language are rewritten using the vocabulary of the knowledge base, and different possible rewritings are ranked based on their syntactic relationship to the keywords in the query as well as their semantic coherence in the underlying knowledge base. The problem of ranking knowledge base entities returned as a query result is also explored from the perspective of personalized result ranking. User interest models based on entity types are learned from a Web search session by cross referencing clicks on URLs with known entity homepages. The user interest model is then used to effectively rerank answer lists for a given user. A methodology for evaluating entity-based search engines is also proposed and empirically evaluated

User-centric knowledge extraction and maintenance

An ontology is a machine readable knowledge collection. There is an abundance of information available for human consumption. Thus, large general knowledge ontologies are typically generated tapping into this information source using imperfect automatic extraction approaches that translate human readable text into machine readable semantic knowledge. This thesis provides methods for user-driven ontology generation and maintenance. In particular, this work consists of three main contributions: 1. An interactive human-supported extraction tool: LUKe. The system extends an automatic extraction framework to integrate human feedback on extraction decisions and extracted information on multiple levels. 2. A document retrieval approach based on semantic statements: S3K. While one application is the retrieval of documents that support extracted information to verify the correctness of the piece of information, another application in combination with an extraction system is a fact based indexing of a document corpus allowing statement based document retrieval. 3. A method for similarity based ontology navigation: QBEES. The approach enables search by example. That is, given a set of semantic entities, it provides the most similar entities with respect to their semantic properties considering different aspects. All three components are integrated into a modular architecture that also provides an interface for third-party components.Eine Ontologie ist eine Wissenssammlung in maschinenlesbarer Form. Da eine große Bandbreite an Informationen nur in natürlichsprachlicher Form verfügbar ist, werden maschinenlesbare Ontologien häufig durch imperfekte automatische Verfahren erzeugt, die eine Übersetzung in eine maschinenlesbare Darstellung vornehmen. In der vorliegenden Arbeit werden Methoden zur menschlichen Unterstützung des Extraktionsprozesses und Wartung der erzeugten Wissensbasen präsentiert. Dabei werden drei Beiträge geleistet: 1. Zum ersten wird ein interaktives Extraktionstool (LUKe) vorgestellt. Hierfür wird ein bestehendes Extraktionssystem um die Integration von Nutzerkorrekturen auf verschiedenen Ebenen der Extraktion erweitert und an ein beispielhaftes Szenario angepasst. 2. Zum zweiten wird ein Ansatz (S3K) zur Dokumentsuche basierend auf faktischen Aussagen beschrieben. Dieser erlaubt eine aussagenbasierte Suche nach Belegstellen oder weiteren Informationen im Zusammenhang mit diesen Aussagen in den Dokumentsammlungen die der Wissensbasis zugrunde liegen. 3. Zuletzt wird QBEES, eine Ähnlichkeitssuche in Ontologien, vorgestellt. QBEES ermöglicht die Suche bzw. Empfehlung von ähnlichen Entitäten auf Basis der semantischen Eigenschaften die sie mit einer als Beispiel angegebenen Menge von Entitäten gemein haben. Alle einzelnen Komponenten sind zudem in eine modulare Gesamtarchitektur integriert