Investigationg variety in similarity queries

A complexidade dos dados armazenados em grandes bases de dados aumenta sempre, criando a necessidade de novas formas de consulta. As consultas por similaridade vêm apresentando crescente interesse para tratar de dados complexos, sendo as mais representativas a consulta por abrangência (\'R IND. q\' Range query) e a consulta aos k-vizinhos mais próximos (k-\'NN IND. q\' k-Nearest Neighboor query). Até recentemente, essas consultas não estavam disponíveis nos Sistemas de Gerenciamento de Bases de Dados (SGBD). Agora, com o início de sua disponibilidade, tem se tornado claro que os operadores de busca fundamentais usados para executá-las não são suficientes para atender às necessidades das aplicações que as demandam. Assim, estão sendo estudadas variações e extensões aos operadores fundamentais, em geral voltados às necessidades de domínios de aplicações específicas. Além disso, os seguintes problemas vêm impactando diretamente sua aceitação por parte dos usuários e, portanto, sua usabilidade: (i) os operadores fundamentais são pouco expressivos em situações reais; (ii) a cardinalidade dos resultados tende a ser grande, obrigando o usuário analisar muitos elementos; e (iii) os resultados nem sempre atendem ao interesse do usuário, implicando na reformulação e ajuste frequente das consultas. O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de uma técnica inédita para exibir um grau de variedade nas respostas às consultas aos k-vizinhos mais próximos em domínios de dados métricos, explorando aspectos de diversidade em extensões dos operadores fundamentais usando apenas as propriedades básicas do espaço métrico sem a solicitação de outra informação por parte do usuário. Neste sentido, são apresentados: a formalização de um modelo de variedade que possibilita inserir diversidade nas consultas por similaridade sem a definição de parâmetros por parte do usuário; um algoritmo incremental para responder às consultas aos k-vizinhos mais próximos com variedade; um método de avaliação de sobreposição de variedade para as consultas por similaridade. As propriedades desses resultados permitem usar as técnicas desenvolvidas para apoiar a propriedade de variedade nas consultas aos k-vizinhos mais próximos em Sistemas de Gerenciamento de Bases de DadosThe data being collected and generated nowadays increases not only in volume, but also in complexity, leading to the need of new query operators. Similarity queries are one of the most pursued resources to retrieve complex data. The most studied operators to perform similarity are the Range Query (\'R IND.q\') and the k-Nearest Neighbor Query (k-\'NN IND. q\'). Until recently, those queries were not available in the Database Management Systems. Now they are starting to become available, but since its earliest applications to develop real systems, it became clear that the basic similarity query operators are not enough to meet the requirements of the target applications. Therefore, new variations and extensions to the basic operators are being studied, although every work up to now is only pursuing the requirements of specific application domains. Furthermore, the following issues are directly impacting their acceptance by users and therefore its usability: (i) the basic operators are not expressive in real situations, (ii) the result-set cardinality tends to be large, imposing to the user the need to analyze to many elements, and (iii) the results do not always meet the users interest, resulting in the reformulation and adjustment of the queries. The goal of this dissertation is the development of a novel technique to enable a degree of variety the answers of k-nearest neighbor queries in metric spaces, investigating aspects of diversity in extensions of the basic operators using only the properties of metric spaces, never requesting extra information from the user. In this monograph, we present: the formalization of the variety model that allows to support diversity in similarity queries without requiring diversification parameters from the user; a greedy algorithm to obtain answers for similarity queries to the k-nearest neighbors with variety; an evaluation method to assess the diversification ratio existing on a subset of elements in metric space. The properties of those results allow using our proposed techniques to support variety in k-nearest neighbor queries in Database Management System