نموذج منطقي لاسترجاع المعلومات

يُعدّ نموذج استرجاع المعلومات البولياني ( BIR ) [ 1 ] نموذجًا كلاسيكيًا لاسترجاع المعلومات ، حيث تُسترجع المستندات بناءً على مدى استيفائها لشروط استعلام يستخدم المنطق البولياني . وباعتباره النموذج الأول والأكثر استخدامًا في مجال استرجاع المعلومات [ 2 ] ، فإنه يُعامل كل مستند كمجموعة من الكلمات أو المصطلحات . ويستخدم استعلام المستخدم عوامل منطقية مثل "و" و"أو" و"ليس" لإنشاء قاعدة استرجاع. ثم يُعيد النظام جميع المستندات التي تُطابق هذه القاعدة.

التعريفات

في النموذج البولياني، يتم تمثيل المستندات والاستعلامات باستخدام مفاهيم من نظرية المجموعات . يُنظر إلى المستند على أنه مجموعة بسيطة (مجموعة) من المصطلحات، والاستعلام عبارة رسمية ( تعبير بولياني ) تحدد المصطلحات التي يجب أن تكون موجودة أو غير موجودة في المستند المسترجع.

  • المصطلح المفهرس (أو المصطلح ) هو كلمة مفتاحية تصف محتوى المستند. المصطلحات هي الوحدات الأساسية للنموذج. عادةً ما تُستبعد الكلمات الشائعة ذات المعلومات المحدودة (وتُسمى كلمات التوقف ) مثل "a" و"the" و"is" من استخدامها كمصطلحات مفهرسة.
  • يُمثَّل المستند كمجموعة من المصطلحات المفهرسة. هذا نموذج "حقيبة الكلمات" ، أي أنه يتم تجاهل ترتيب المصطلحات وتكرارها في المستند الأصلي. على سبيل المثال، قد يُمثَّل مستندٌ حول نظرية بايز ببساطة كمجموعة{نظرية بايز، الاحتمالات، اتخاذ القرارات}{\displaystyle \{{\text{نظرية بايز، الاحتمالات، اتخاذ القرارات}}\}}.
  • الاستعلام هو تعبير رسمي عن حاجة المستخدم للمعلومات، مكتوب باستخدام مصطلحات الفهرسة وعوامل المنطق البولياني (و، أو ، لا). يسترجع النموذج كل مستند يُعتبر "مطابقًا" لهذا التعبير المنطقي.

التمثيل الرسمي

يمكن تعريف النموذج رسمياً على النحو التالي:

  • يتركتي={ت1،ت2،...،تك}{\displaystyle T=\{t_{1},t_{2},\ldots ,t_{k}\}}لتكن مجموعة جميع مصطلحات الفهرسة.
  • وثيقةدج{\displaystyle D_{j}}هي أي مجموعة جزئية منتي{\displaystyle T}.
  • استفسارسؤال{\displaystyle Q}هو تعبير منطقي، عادةً ما يكون في شكل الاقتران الطبيعي :سؤال=(تأتب)(¬تجتد)...{\displaystyle Q=(t_{a}\lor t_{b})\land (\lnot t_{c}\lor t_{d})\land \dots }أينتأ،تب،تي{\displaystyle t_{a},t_{b},\dots \in T}.

الاسترجاع هو عملية تحديد مجموعة جميع المستندات{دج}{\displaystyle \{D_{j}\}}التي تلبي الاستعلامسؤال{\displaystyle Q}على سبيل المثال، للاستعلام البسيطسؤال=تأتب{\displaystyle Q=t_{a}\land t_{b}}سيقوم النظام باسترجاع جميع المستندات التي تحتوي مجموعة مصطلحاتها على كليهماتأ{\displaystyle t_{a}}وتب{\displaystyle t_{b}}.

مثال

لنفترض أن مجموعة المستندات الأصلية (الحقيقية) هي، على سبيل المثال

د={د1، د2، د3}{\displaystyle D=\{D_{1},\ D_{2},\ D_{3}\}}

أين

د1{\textstyle D_{1}}= "مبدأ بايز: المبدأ الذي ينص على أنه عند تقدير معلمة ما، يجب على المرء أن يفترض مبدئيًا أن كل قيمة ممكنة لها احتمال متساوٍ (توزيع مسبق منتظم)."

د2{\textstyle D_{2}}= " نظرية القرار البايزية : نظرية رياضية لاتخاذ القرارات تفترض وجود دوال المنفعة والاحتمال، وبموجبها يكون الفعل المختار هو فعل بايز، أي الفعل ذو أعلى منفعة متوقعة ذاتية. لو كان لدى المرء وقت غير محدود وقدرة حسابية غير محدودة لاتخاذ أي قرار، لكانت هذه الطريقة هي الأمثل لاتخاذ أي قرار."

د3{\textstyle D_{3}}= " نظرية المعرفة البايزية : هي نظرية فلسفية ترى أن أفضل طريقة لقياس الوضع المعرفي لقضية ما (أي مدى ثباتها أو ترسيخها) هي الاحتمالية، وأن الطريقة المثلى لمراجعة هذه الاحتمالية هي من خلال التكييف البايزي أو إجراءات مماثلة. يستخدم عالم المعرفة البايزي الاحتمالية لتعريف واستكشاف العلاقة بين مفاهيم مثل الوضع المعرفي، والدعم، والقدرة التفسيرية ."

لنفترض المجموعةتي{\textstyle T}من الشروط تكون:تي={ت1=مبدأ بايز،ت2=احتمال،ت3=صناعة القرار،ت4=نظرية المعرفة البايزية}{\displaystyle T=\{t_{1}={\text{Bayes' principle}},t_{2}={\text{probability}},t_{3}={\text{decision-making}},t_{4}={\text{Bayesian epistemology}}\}}ثم، المجموعةد{\textstyle D}عدد الوثائق كالتالي:د={د1، د2، د3}{\displaystyle D=\{D_{1},\ D_{2},\ D_{3}\}}أيند1={احتمال، مبدأ بايز}د2={احتمال، صناعة القرار}د3={احتمال، نظرية المعرفة البايزية}{\displaystyle {\begin{aligned}D_{1}&=\{{\text{probability}},\ {\text{Bayes' principle}}\}\\D_{2}&=\{{\text{probability}},\ {\text{decision-making}}\}\\D_{3}&=\{{\text{probability}},\ {\text{Bayesian epistemology}}\}\end{aligned}}}لنفترض أن الاستعلامسؤال{\textstyle Q}كن ("الاحتمالية" و "صنع القرار"):سؤال=احتمالصناعة القرار{\displaystyle Q={\text{probability}}\land {\text{decision-making}}}ثم لاسترجاع المستندات ذات الصلة:

  1. أولاً، المجموعات التاليةS1{\textstyle S_{1}}وS2{\textstyle S_{2}}من الوثائقدأنا{\textstyle D_{i}} يتم الحصول عليها (استرجاعها):S1={د1، د2، د3}S2={د2}{\displaystyle {\begin{aligned}S_{1}&=\{D_{1},\ D_{2},\ D_{3}\}\\S_{2}&=\{D_{2}\}\end{aligned}}}أينS1{\displaystyle S_{1}}يتوافق ذلك مع الوثائق التي تحتوي على مصطلح "الاحتمالية" وS2{\displaystyle S_{2}}تتضمن مصطلح "صنع القرار".
  2. وأخيرًا، الوثائق التاليةدأنا{\textstyle D_{i}}يتم استرجاعها استجابةً لـسؤال{\textstyle Q}:سؤال:{د1، د2، د3}  {د2} = {د2}{\displaystyle Q:\{D_{1},\ D_{2},\ D_{3}\}\ \cap \ \{D_{2}\}\ =\ \{D_{2}\}}حيث يبحث الاستعلام عن المستندات الموجودة في كلتا المجموعتينS{\displaystyle S}باستخدام عامل التقاطع.

هذا يعني أن الوثيقة الأصليةد2{\displaystyle D_{2}}هو الجواب علىسؤال{\textstyle Q}.

إذا كان هناك أكثر من مستند واحد بنفس التمثيل (نفس المجموعة الفرعية من مصطلحات الفهرسة)تن{\displaystyle t_{n}}يتم استرجاع كل وثيقة من هذا القبيل. هذه الوثائق لا يمكن تمييزها في سجلات الإيرادات الداخلية (بمعنى آخر، متطابقة).

المزايا

  • شكلية نظيفة
  • سهل التنفيذ
  • مفهوم بديهي
  • إذا كانت مجموعة المستندات الناتجة صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا، فمن الواضح مباشرة أي من العوامل ستنتج مجموعة أكبر أو أصغر على التوالي.
  • يمنح ذلك المستخدمين (الخبراء) شعوراً بالتحكم في النظام. ويتضح فوراً سبب استرجاع مستند ما عند إجراء استعلام.

العيوب

  • قد يؤدي التطابق التام إلى استرجاع عدد قليل جدًا أو عدد كبير جدًا من المستندات
  • من الصعب ترجمة الاستعلام إلى تعبير منطقي
  • غير فعال بالنسبة للمفاهيم المقاومة للبحث [ 3 ]
  • جميع الشروط متساوية في الأهمية
  • أقرب إلى استرجاع البيانات منه إلى استرجاع المعلومات
  • الاسترجاع بناءً على معايير القرار الثنائية دون مفهوم المطابقة الجزئية
  • لم يتم تقديم أي تصنيف للوثائق (غياب مقياس التقييم).
  • يجب ترجمة الحاجة إلى المعلومات إلى تعبير منطقي، وهو ما يجده معظم المستخدمين غير مريح.
  • غالباً ما تكون الاستعلامات المنطقية التي يصوغها المستخدمون مبسطة للغاية.
  • غالباً ما يُرجع النموذج إما عدداً قليلاً جداً أو عدداً كبيراً جداً من المستندات استجابةً لاستعلام المستخدم

هياكل البيانات والخوارزميات

من وجهة نظر رياضية بحتة، فإنّ BIR واضح ومباشر. أما من وجهة نظر عملية، فينبغي حلّ العديد من المشكلات الإضافية المتعلقة بالخوارزميات وهياكل البيانات، مثل اختيار المصطلحات (الاختيار اليدوي أو التلقائي أو كليهما)، والتجذير ، وجداول التجزئة ، وبنية الملفات المعكوسة ، وما إلى ذلك. [ 4 ]

مجموعات التجزئة

ثمة خيار آخر يتمثل في استخدام مجموعات التجزئة . يُمثَّل كل مستند بجدول تجزئة يحتوي على جميع عناصر ذلك المستند. وبما أن حجم جدول التجزئة يتغير لحظيًا مع إضافة العناصر وحذفها، فإن كل مستند سيشغل مساحة أقل بكثير في الذاكرة. مع ذلك، سيؤدي ذلك إلى تباطؤ في الأداء نظرًا لتعقيد العمليات مقارنةً باستخدام متجهات البت . في أسوأ الحالات، قد يتدهور الأداء من O( n ) إلى O( n² ). أما في المتوسط، فلن يكون تباطؤ الأداء أسوأ بكثير من متجهات البت ، وسيكون استخدام المساحة أكثر كفاءة.

ملف التوقيع

يمكن تلخيص كل مستند باستخدام مرشح بلوم الذي يمثل مجموعة الكلمات في ذلك المستند، والمخزنة في سلسلة بتات ثابتة الطول تُسمى التوقيع. يحتوي ملف التوقيع على سلسلة بتات رمزية متراكبة واحدة لكل مستند في المجموعة. كما يمكن تلخيص كل استعلام باستخدام مرشح بلوم الذي يمثل مجموعة الكلمات في الاستعلام، والمخزنة في سلسلة بتات بنفس الطول الثابت. يتم اختبار سلسلة بتات الاستعلام مقابل كل توقيع. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

يتم استخدام ملف التوقيع الذي تم الوصول إليه في BitFunnel .

ملف معكوس

يحتوي ملف الفهرس المعكوس على جزأين: معجم يتضمن جميع المصطلحات المستخدمة في المجموعة، وفهرس معكوس لكل مصطلح مميز يسرد كل وثيقة تذكر هذا المصطلح. [ 5 ] [ 6 ]

مراجع

  1. لانكستر، إف دبليو؛ فايين، إي جي (1973)، استرجاع المعلومات عبر الإنترنت ، شركة ميلفيل للنشر، لوس أنجلوس، كاليفورنيا
  2. "استرجاع المعلومات" . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 ديسمبر 2023 .
  3. شوكرانه، فرهاد (6 أغسطس 2024). "توقف عن البحث وستجده: مفاهيم مقاومة للبحث في عمليات البحث في المراجعات المنهجية". مجلة BMJ للطب المبني على الأدلة : bmjebm–2023–112798. doi : 10.1136/bmjebm-2023-112798 .
  4. وارتيك، ستيفن (1992). "العمليات المنطقية". هياكل البيانات والخوارزميات لاسترجاع المعلومات . برنتيس هول، إنك. ISBN 0-13-463837-9تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 28-09-2013.
  5. 1 2 جاستن زوبيل؛ أليستير موفات؛ وكوتاغيري راماموهاناراو. "الملفات المعكوسة مقابل ملفات التوقيع لفهرسة النصوص" .
  6. 1 2 بوب جودوين؛ وآخرون. "BitFunnel: إعادة النظر في التوقيعات للبحث" . 2017.
  7. ريتشارد ستارتين. "التوقيعات المقطعة بالبتات ومرشحات التوهج" .
  • لاشكاري، أ.ح.؛ مهدوي، ف.؛ غومي، ف. (2009)، "نموذج منطقي في استرجاع المعلومات لمحركات البحث"، المؤتمر الدولي لإدارة المعلومات والهندسة 2009 ، ص 385-389 ، doi : 10.1109/ICIME.2009.101 ، ISBN  978-0-7695-3595-1، S2CID 18147603