Visuelle Suchanfragen auf graphbasierten Datenstrukturen

Die Menge an verfügbaren Daten nimmt stetig zu. Durch standardisierte Datenformate wird die Verknüpfung verschiedener Datenquellen und dadurch auch die Zusammenführung unterschiedlicher Datenelemente je nach Anwendungszweck ermöglicht. Dies führt wiederum zu noch umfassenderen Datenbeständen, in denen die eigentlich gewünschten Informationen teilweise nur schwer gefunden werden können. Handelt es sich bei den Daten um unstrukturierte oder gleichförmige Informationen, so beschränken sich Suchmöglichkeiten auf die Suche nach Übereinstimmungen von Mustern mit Datenelementen oder Teilen davon - beispielsweise Zeichenketten oder regulären Ausdrücken, die mit Teilen von textuellen Datenelementen übereinstimmen. In zunehmendem Maß stehen jedoch auch strukturierte Daten zur Verfügung. Bei diesen wird entweder von Anfang an zwischen unterschiedlichen Facetten pro Datenelement unterschieden, oder es wurden ursprünglich unstrukturierte Daten entsprechend angereichert. Da die einzelnen Facetten auch Verknüpfungen zu anderen Datenelementen darstellen können, entstehen hierbei Graphstrukturen, welche sich für Ansätze der facettierten Suche eignen. Eine Interoperabilität zwischen Datenquellen wird hier unter anderem über die Konzepte und Techniken des Semantic Web erreicht. Zahlreiche Arbeiten haben sich mit der Darstellung der gesamten Datenmengen als Übersicht oder von festgelegten Ausschnitten der Datenmengen im Detail auseinandergesetzt. Jedoch ist das Auffinden bestimmter Daten nach wie vor ein Problem. Die Schwierigkeit liegt dabei darin, die Suchkriterien präzise auszudrücken. Da sich zwischen den einzelnen Kriterien komplexe Zusammenhänge ergeben können, bietet sich auch hier genau wie bei der Übersicht der Datenmengen eine visuelle Darstellung an. Eine Besonderheit dieses Einsatzszenarios für Visualisierungen besteht darin, dass nicht zwangsläufig Daten vorliegen. Statt dessen muss die Visualisierung auch ohne verfügbare Daten die konzeptuelle Idee einer Suchanfrage ausdrücken. Frühere Arbeiten zu diesem Problem befassen sich mit der visuellen Repräsentation von Suchanfragen und Filterausdrücken in Bezug auf relationale Datenbanken und Objektdatenbanken. Viele neuere Arbeiten gehen vermehrt auch auf den Kontext des Semantic Webs ein. Einige dieser Konzepte sind jedoch nicht auf abstrakte Weise klar definiert. Bei komplexeren Anfragen treten zum Teil auch Skalierungsprobleme auf. Zudem wurde bisher kaum betrachtet, wie sich unterschiedliche Konzepte miteinander in Verbindung bringen lassen, um die Vorteile aus unterschiedlichen Anfragevisualisierungen nutzen zu können. Diese Dissertation adressiert die beschriebenen Probleme und stellt sechs Konzepte für die visuelle Darstellung von Suchanfragen vor. Es wird sowohl auf Visualisierungen für allgemeine Einsatzzwecke - also für die Filterung beliebiger strukturierter Informationen -, als auch für spezielle Domänen oder Arten von Informationen eingegangen. Bestehende Ansätze wurden teilweise auf die Gegebenheiten graphbasierter Datenstrukturen angepasst. Ebenso werden neue Ansätze präsentiert, die gezielt auf diese Art von Datenstrukturen ausgelegt sind. Dazu wird jeweils erörtert, inwiefern sich die Anfragevisualisierungen auch ohne Vorhandensein einer zu filternden Datensammlung einsetzen lassen. Zudem wird erklärt, wie bei Vorhandensein einer solchen eine Vorschau auf die Ergebnisse des Filtervorgangs gewährt werden kann. Abschließend werden Verbindungsmöglichkeiten der unterschiedlichen Visualisierungskonzepte präsentiert. Dieser Verbindungsansatz eignet sich dazu, beliebige Anfragevisualisierungen systematisch miteinander zu kombinieren. Mit dem Verbindungskonzept können Benutzer verschiedene Bestandteile einer Anfrage mittels unterschiedlicher Visualisierungskonzepte ausdrücken, um gleichzeitig von den Stärken unterschiedlicher Anfragevisualisierungen zu profitieren. Auf diese Weise können nun Anfragen visuell definiert und dargestellt werden, die sowohl komplexe Bedingungen als auch komplexe Zusammenhänge zwischen den Bedingungen aufweisen, ohne die visuelle Übersicht über einen dieser Aspekte zu verlieren.The total amount of available data is steadily increasing. Standardized data formats allow for connecting different data sources, which can include merging of different data items depending on the use case. This creates even more comprehensive datasets that render finding a particular piece of information difficult. If the data consist of unstructured of homogenous information, searching can only be done by matching patterns with data items or parts thereof - for instance, character strings or regular expressions that match parts of textual data items. However, the availability of structured data is increasing. This kind of data is either stored as distinct facets of each data item from the outset, or originally unstructured data has been enriched to form a structure. As each facet can indicate a link to another data item, the entire dataset forms a graph that is suitable for faceted search conepts. At this point, some interoperability across data sources can be achieved by employing Semantic Web approaches and techniques. Numerous works have attempted to visualize an overview of the entire dataset, or details of a particular excerpt of the dataset. Finding specific data remains a problem, however, as the precise specification of search criteria is difficult. As these criteria can be connected in complex ways, just like the overview of datasets, this issue lends itself to using visual representations. A special trait of this application of visualization is the possible absence of any data. Instead, the visualization must be capable of conveying the conceptual idea of a search query without displaying any data. Former works related to this problem focused on the visual representation of search queries and filter expressions for relational and object-oriented databases. More recent works increasingly address a Semantic Web context. Various of these concepts, however, lack a clear abstract definition. Also, scalability issues appear in the case of complex queries. Furthermore, little attention was paid to how to connect several concepts in order to combine advantages of different query visualizations. This dissertation considers the described problems and presents six concepts for query visualization. Both generic visualizations - that is, for filtering any kind of structured data - and domain-specific or type-specific visualizations are addressed. In part, existing approaches have been adapted to the particularities of graph-based data structures. Likewise, several new approaches specifically designed for this kind of data are presented. For each of these concepts, the necessity of a dataset is discussed. Moreover, options for providing a preview on query results from such a dataset, if available, are considered. Finally, ways for connecting the query visualization concepts are presented. This connection approach is suitable for systematically linking together arbitrary query visualizations. By means of the connection approach, users can express different parts of a query using different visualization concepts, in order to benefit from the advantages of several query visualizations at a time. Like this, queries that include complex criteria as well as complex relations between criteria can now be defined and displayed visually without losing the visual overview of any of these aspects

Deduktiv unterstützte Rekonstruktion biologischer Netzwerke aus flexibel analysierten Textdaten

Wallmeyer T. Deduktiv unterstützte Rekonstruktion biologischer Netzwerke aus flexibel analysierten Textdaten. Bielefeld: Universität Bielefeld; 2016

Bilddaten in den Digitalen Geisteswissenschaften

Digitale Bilder sind in Zeiten des Internets, der Mobiltelefonie und der sozialen Medien fest in der Lebenswelt zahlreicher Menschen verankert. Auch in den unterschiedlichen Geisteswissenschaften ist die Nutzung von digitalen Bildern als Forschungsmaterial an vielen Stellen zum Alltag geworden. In Bilddaten in den Digitalen Geisteswissenschaften wird mit einer Auswahl von Anwendungsfällen und Lösungsansätzen aus Informatik und Informationswissenschaft, Architektur- und Kunstgeschichte, Philologie und Medienwissenschaft eine Bandbreite der je nach Disziplin und Gegenstand variierenden Anforderungen dargestellt, wobei auch zunächst eher technisch anmutende Aspekte betrachtet werden. In drei Abschnitten werden digitale Verfahren und ihre Anwendungen in einzelnen Teilgebieten der Geisteswissenschaften behandelt. Obwohl sich die einzelnen Beiträge in unterschiedlichem Maße auf informatische und geisteswissenschaftliche Interessen, Ansätze, Verfahren und Details konzentrieren, verweisen sie immer auch auf den jeweils anderen Aspekt, sodass sich die Fächer in diesen Darstellungen einander annähern. Bilder werden dabei nicht nur als Gegenstände von Wissen betrachtet, sondern sie werden in ihrer Relevanz für die Genese, die Repräsentation und die Dissemination von Wissen untersucht

Graphdatenbanken für die textorientierten e-Humanities

Vor dem Hintergrund zahlreicher Digitalisierungsinitiativen befinden sich weite Teile der Geistes- und Sozialwissenschaften derzeit in einer Transition hin zur großflächigen Anwendung digitaler Methoden. Zwischen den Fachdisziplinen und der Informatik zeigen sich große Differenzen in der Methodik und bei der gemeinsamen Kommunikation. Diese durch interdisziplinäre Projektarbeit zu überbrücken, ist das zentrale Anliegen der sogenannten e-Humanities. Da Text der häufigste Untersuchungsgegenstand in diesem Feld ist, wurden bereits viele Verfahren des Text Mining auf Problemstellungen der Fächer angepasst und angewendet. Während sich langsam generelle Arbeitsabläufe und Best Practices etablieren, zeigt sich, dass generische Lösungen für spezifische Teilprobleme oftmals nicht geeignet sind. Um für diese Anwendungsfälle maßgeschneiderte digitale Werkzeuge erstellen zu können, ist eines der Kernprobleme die adäquate digitale Repräsentation von Text sowie seinen vielen Kontexten und Bezügen. In dieser Arbeit wird eine neue Form der Textrepräsentation vorgestellt, die auf Property-Graph-Datenbanken beruht – einer aktuellen Technologie für die Speicherung und Abfrage hochverknüpfter Daten. Darauf aufbauend wird das Textrecherchesystem „Kadmos“ vorgestellt, mit welchem nutzerdefinierte asynchrone Webservices erstellt werden können. Es bietet flexible Möglichkeiten zur Erweiterung des Datenmodells und der Programmfunktionalität und kann Textsammlungen mit mehreren hundert Millionen Wörtern auf einzelnen Rechnern und weitaus größere in Rechnerclustern speichern. Es wird gezeigt, wie verschiedene Text-Mining-Verfahren über diese Graphrepräsentation realisiert und an sie angepasst werden können. Die feine Granularität der Zugriffsebene erlaubt die Erstellung passender Werkzeuge für spezifische fachwissenschaftliche Anwendungen. Zusätzlich wird demonstriert, wie die graphbasierte Modellierung auch über die rein textorientierte Forschung hinaus gewinnbringend eingesetzt werden kann.In light of the recent massive digitization efforts, most of the humanities disciplines are currently undergoing a fundamental transition towards the widespread application of digital methods. In between those traditional scholarly fields and computer science exists a methodological and communicational gap, that the so-called \\\"e-Humanities\\\" aim to bridge systematically, via interdisciplinary project work. With text being the most common object of study in this field, many approaches from the area of Text Mining have been adapted to problems of the disciplines. While common workflows and best practices slowly emerge, it is evident that generic solutions are no ultimate fit for many specific application scenarios. To be able to create custom-tailored digital tools, one of the central issues is to digitally represent the text, as well as its many contexts and related objects of interest in an adequate manner. This thesis introduces a novel form of text representation that is based on Property Graph databases – an emerging technology that is used to store and query highly interconnected data sets. Based on this modeling paradigm, a new text research system called \\\"Kadmos\\\" is introduced. It provides user-definable asynchronous web services and is built to allow for a flexible extension of the data model and system functionality within a prototype-driven development process. With Kadmos it is possible to easily scale up to text collections containing hundreds of millions of words on a single device and even further when using a machine cluster. It is shown how various methods of Text Mining can be implemented with and adapted for the graph representation at a very fine granularity level, allowing the creation of fitting digital tools for different aspects of scholarly work. In extended usage scenarios it is demonstrated how the graph-based modeling of domain data can be beneficial even in research scenarios that go beyond a purely text-based study

Automated compliance checking of digital building models regarding applicable standards and guidelines using a visual programming language

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Automatisierung der Konformitätsprüfungsprozesse im Bauwesen, welche sich vornehmlich auf die Einhaltung regulatorischer Anforderungen aus geltenden Normen und Richtlinien beziehen. Gegenwärtig sind diese Prozesse zeitintensiv, umständlich und fehleranfällig, da sie zumeist manuell durchgeführt werden müssen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, stellt die Arbeit eine visuelle Programmiersprache vor, die es Architekten und Ingenieuren ermöglicht, die Prüfprozesse zu formalisieren und zu automatisieren.The thesis deals with the automation of compliance checking processes in the construction industry, which primarily relate to compliance with regulatory requirements from applicable codes and standards. At present, these processes are time-consuming, cumbersome, and error-prone, as they mostly must be carried out manually. To meet these challenges, the thesis presents a visual programming language that enables architects and engineers to formalize and automate the checking processes