A logical relational indexing model for conceptual graphs
Un modèle d'indexation relationnel pour les graphes conceptuels fondé sur une interprétation logique
Résumé
The idea of establishing relations between objects and representing them in the knowledge base of an information system is a feature of all approaches in Artificial Intelligence. However, the majority of knowledge representation formalisms do not fully exploit the semantic richness of these relations and their associated behavior. In information retrieval, the processing of these relations is not at all better performed and the impact of their taking into account at the time of the matching phase has never been established though it is true that many approaches take into account their presence in the document and tend to represent them as part of the indexing process. Nevertheless, retrieval of structured and complex documents makes it necessary, more than ever, to use the relation semantics and properties, next to a solid and expressive indexation language. By use of a study of the new demands to which information retrieval has to answer nowadays, we propose a relational indexing model for documents. The approach consists of considering that an indexing term is based on complex concepts where semantic connectors are considered to be operators, or relations that allow to build new expressions representing new concepts or situations. The proposed model is not limited to relation representation, but also offers a general framework that mentions the general principle for the handling of these relations and the taking into account of their properties in a retrieval process based on a logical approach. The model proposed here is made up of two components: the representation language allowing for a relational indexing approach, and inference rules that make it possible to direct the correspondence process by use of the language. We use the situation theory as representation language and a relevance derivation system which is based on the axiomatisation of the notion of correspondence between documents and the query to take into account the relations. An interesting feature of this model is that it leads to extensions of some knowledge representation formalisms, with useful notions in information retrieval. The limitations of the terminological logics, otherwise used as the formal basis of the proposed relational indexing approach, can be thus overcome. At the same time, the complexity of the treatments associated to this family of logics does not allow to use them as an operational model. Consequently, we propose the conceptual graph formalism as a good compromise between the complexity of theorem provers and the simplicity of algebraic approaches. This formalism is thus considered, by means of an adequate logical interpretation, as being an implementation of an extended terminological logic and of the indexing model. Our approach was implemented on a conceptual graph handling platform realised on top of the OO-DBMS O2. The resulting prototype RELIEF was tested on an image collection. The experimentation proved the practicability and well-foundation of the approach.
L'idée d'établir des relations entre des objets et de les représenter dans la base de connaissances d'un système informatique est le propre de toute approche en Intelligence Artificielle. Cependant, la plupart des formalismes de représentation de connaissances n'exploitent pas toute la richesse de la sémantique de ces relations, ni le comportement qui leur est associé. En recherche d'informations, les traitements de ces relations ne sont guère mieux élaborés et l'impact de leur prise en compte lors de la phase de correspondance n'a jamais été établi, même s'il reste vrai que de nombreuses approches tiennent compte de leur présence dans le document et tentent ainsi de les représenter lors du processus d'indexation. Pourtant la recherche de documents structurés ou complexes exige plus que jamais, outre un langage d'indexation robuste et expressif, la prise en charge de la sémantique des relations ainsi que leurs propriétés. À travers une étude des nouvelles exigences auxquelles la recherche d'informations d'aujourd'hui doit répondre, nous proposons un modèle d'indexation relationnel pour les documents. L'approche consiste à considérer qu'un terme d'indexation est fondé sur des concepts complexes où les connecteurs sémantiques sont vus comme des opérateurs, ou des relations permettant de construire des expressions nouvelles représentant des concepts nouveaux ou des situations nouvelles. Le modèle proposé ne se contente pas de représenter les relations, mais permet aussi d'offrir un cadre général précisant les principes généraux de manipulation de ces relations et la prise en compte de leurs propriétés dans un processus de recherche fondé sur une approche logique. Le modèle proposé comporte deux composantes: le langage de représentation des informations, permettant une approche d'indexation relationnelle, et les règles de dérivation qui, reprenant ce langage, permettent de diriger le processus de correspondance. Nous utilisons la théorie des situations comme langage de représentation et un système de dérivation de pertinence, reposant sur une axiomatisation de la notion de correspondance entre les documents et la requête pour la prise en compte des relations. Une caractéristique intéressante de ce modèle est qu'il conduit à étendre certains formalismes de représentation de connaissances par des notions utiles en recherche d'informations. Les limitations de la famille des logiques terminologiques, utilisée par ailleurs comme base formelle de l'approche d'indexation relationnelle proposée, peuvent ainsi être surmontées. Cependant, la complexité des traitements associés à cette famille de logiques empêche de les utiliser comme un modèle opérationnel. Nous proposons alors le formalisme des graphes conceptuels comme un bon compromis entre la complexité des démonstrateurs de théorèmes et la simplicité des approches algébriques. Ce formalisme est alors vu, à travers une interprétation logique adéquate, comme une implantation d'une logique terminologique étendue et du modèle d'indexation. Notre approche a été implantée sur une plate-forme de gestion de graphes conceptuels, réalisée sur le système de gestion de base de données à objets O2. Le prototype RELIEF résultant de notre expérimentation a été testé sur une collection d'images et a démontré l'applicabilité et le bien-fondé de notre approche.
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