Luận Án Tiến Sĩ: Phương Pháp Mới Trong Xử Lý Truy Vấn Cơ Sở Dữ Liệu Hướng Đối Tượng Mờ

• Tác giả: Nguyễn Tấn Thuận
• Người hướng dẫn: Trương Ngọc Châu
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Hệ Thống Thông Tin
• Đề tài: Phương Pháp Mới Xử Lý Truy Vấn Trong Cơ Sở Dữ Liệu Hướng Đối Tượng Mờ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN XỬ LÝ TRUY VẤN TRÊN MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG MỜ
• 1.1. Giới thiệu bài toán
• 1.2. Các nghiên cứu liên quan
• 1.2.1. Các mô hình CSDL HĐT mờ
• 1.2.2. Tiền xử lý dữ liệu (đối sánh và gom cụm) cho mô hình CSDL HĐT mờ
• 1.2.3. Xử lý và tối ưu hóa truy vấn
• 1.3. Các vấn đề nghiên cứu và giải pháp
• 1.3.1. Biểu diễn thông tin không hoàn hảo trong mô hình khái niệm dữ liệu mờ
• 1.3.2. Mô hình hóa UML của dữ liệu mờ
• 1.3.3. Giá trị thuộc tính mờ
• 1.3.4. Biểu diễn các giá trị thuộc tính mơ hồ cho đối tượng mờ
• 1.3.5. Quan hệ tổng quát hóa mờ
• 1.3.6. Quan hệ kết tập mờ
• 1.3.7. Quan hệ kết hợp mờ
• 1.3.8. Quan hệ phụ thuộc mờ
• 1.3.9. Ánh xạ mô hình dữ liệu UML mờ vào mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ
• 1.3.9.1. Mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ (FOODB)
• 1.3.9.2. Chuyển đổi biểu đồ lớp UML mờ
• 1.3.9.3. Chuyển đổi các lớp
• 1.3.9.4. Chuyển đổi quan hệ kết tập
• 1.3.9.5. Chuyển đổi quan hệ kết hợp
• 1.3.9.6. Chuyển đổi các quan hệ phụ thuộc
• 1.3.10. Truy vấn mờ FOQL
• 1.4. Giải pháp cho bài toán
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TRUY VẤN MỜ DỰA VÀO ĐỘ ĐO TƯƠNG TỰ VÀ GOM CỤM DỮ LIỆU
• 2.1. Xử lý truy vấn mờ dựa vào độ đo tương tự
• 2.1.1. So sánh tính tương tự của hai đối tượng mờ
• 2.1.1.1. Độ đo tương tự và phi tương tự
• 2.1.1.2. Độ đo ngữ nghĩa của dữ liệu mờ
• 2.1.1.3. So sánh hai đối tượng dựa vào độ đo tương tự mờ
• 2.1.2. Thuật toán xử lý truy vấn dựa vào độ đo tương tự
• 2.2. Xử lý truy vấn mờ dựa vào kỹ thuật gom cụm dữ liệu và phân khoảng mờ
• 2.2.1. Phương pháp gom cụm dữ liệu bằng thuật toán EM
• 2.2.1.1. Mô hình Gaussian Mixture Model
• 2.2.1.2. Thuật toán EM
• 2.2.1.3. Thuật toán gom cụm cải tiến EMC sử dụng mô hình thống kê hỗn hợp GMM
• 2.2.1.4. Đánh giá thuật toán EMC dựa trên Log Likelihood
• 2.2.1.5. Đánh giá thuật toán EMC bằng phương pháp phân tích sự khác biệt giữa các nhóm
• 2.2.2. Phân các khoảng mờ
• 2.2.3. Xử lý truy vấn dựa trên các khoảng mở
• 2.2.4. Thuật toán xử lý truy vấn trên các cụm
• 2.3. Xử lý truy vấn dựa vào đại số gia tử
• 2.4. Đánh giá thực nghiệm
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: XỬ LÝ VÀ TỐI ƯU HÓA TRUY VẤN TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG MỜ
• 3.1. Các phép toán đại số trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ
• 3.1.1. Đại số đối tượng
• 3.1.2. Đại kết hợp mờ
• 3.1.3. Mô hình đại số kết hợp các đối tượng mờ
• 3.1.4. Các phép toán đại số kết hợp mờ
• 3.2. Kết nối mờ ⋈
• 3.3. Phép hợp mờ ∪
• 3.4. Phép trừ mờ ≃
• 3.5. Phép giao mờ ∩
• 3.6. Phép chia mờ ÷
• 3.7. Các phép toán mở rộng
• 3.7.1. Phép chiếu mờ 𝜫
• 3.7.2. Phép chọn mờ
• 3.8. Ngôn ngữ truy vấn mờ FOQL
• 3.8.1. Truy vấn mờ FOQL
• 3.8.2. Mô hình lớp mờ
• 3.8.3. Cấu trúc câu truy vấn mờ
• 3.8.4. Phương pháp xử lý truy vấn mờ
• 3.8.4.1. Các bước của phương pháp
• 3.8.4.2. Quy trình xử lý truy vấn mờ
• 3.8.4.3. Cây truy vấn và đồ thị truy vấn
• 3.9. Tối ưu hóa truy vấn mờ
• 3.9.1. Các phép biến đổi tương đương
• 3.9.1.1. Tối ưu hóa kế hoạch thực thi truy vấn
• 3.9.2. Không gian tìm kiếm và các luật chuyển đổi
• 3.9.3. Thuật toán tối ưu hóa truy vấn mờ
• 3.9.4. Đánh giá thực nghiệm
• 3.10. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về bài toán xử lý truy vấn trên mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ

Bài toán xử lý truy vấn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến việc lưu trữ và truy xuất thông tin không chắc chắn. Các mô hình cơ sở dữ liệu truyền thống như CSDL quan hệ và CSDL hướng đối tượng thường gặp khó khăn trong việc xử lý dữ liệu mờ, dẫn đến việc không thể đáp ứng được nhu cầu thực tế. Việc áp dụng toán học mờ vào các mô hình này giúp cải thiện khả năng xử lý thông tin không chính xác và không đầy đủ. Đặc biệt, phương pháp mới trong xử lý truy vấn mờ cho phép tối ưu hóa việc truy xuất dữ liệu, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý thông tin.

1.1 Giới thiệu bài toán

Hệ thống thông tin hiện đại đã tạo ra một khối lượng dữ liệu khổng lồ, dẫn đến việc cần thiết phải có các phương pháp hiệu quả để xử lý và phân tích dữ liệu. Các mô hình CSDL hiện tại không đủ khả năng để xử lý các thông tin không chắc chắn, điều này tạo ra nhu cầu cấp thiết cho việc phát triển các mô hình mới. Xử lý truy vấn trong CSDL hướng đối tượng mờ không chỉ giúp cải thiện khả năng truy xuất mà còn hỗ trợ việc ra quyết định trong các tình huống phức tạp. Việc áp dụng các phương pháp như đối sánh và gom cụm dữ liệu là rất cần thiết để nâng cao tính chính xác và hiệu quả của các truy vấn.

II. Các phương pháp xử lý truy vấn mờ dựa vào độ đo tương tự và gom cụm dữ liệu

Trong chương này, các phương pháp xử lý truy vấn mờ được phân tích dựa trên độ đo tương tự và kỹ thuật gom cụm dữ liệu. Việc so sánh tính tương tự giữa các đối tượng mờ là một yếu tố quan trọng trong việc xác định độ chính xác của truy vấn. Các thuật toán như EM (Expectation Maximization) được sử dụng để gom cụm dữ liệu, giúp tối ưu hóa quá trình truy xuất thông tin. Đặc biệt, việc áp dụng các mô hình như Gaussian Mixture Model cho phép phân tích và đánh giá các cụm dữ liệu một cách hiệu quả, từ đó cải thiện khả năng xử lý truy vấn mờ.

2.1 Xử lý truy vấn mờ dựa vào độ đo tương tự

Phương pháp xử lý truy vấn mờ dựa vào độ đo tương tự cho phép so sánh các đối tượng mờ một cách chính xác hơn. Việc sử dụng các thước đo như độ đo ngữ nghĩa giúp xác định mức độ tương tự giữa các đối tượng, từ đó cải thiện khả năng truy xuất thông tin. Các thuật toán xử lý truy vấn dựa vào độ đo tương tự không chỉ giúp nâng cao độ chính xác mà còn tối ưu hóa thời gian xử lý. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu truy xuất dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả.

III. Xử lý và tối ưu hóa truy vấn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ

Xử lý và tối ưu hóa truy vấn trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các phép toán đại số như phép hợp mờ, phép giao mờ, và phép trừ mờ được định nghĩa để xây dựng đại số truy vấn mờ. Việc tối ưu hóa truy vấn thông qua các phương pháp như thuật toán Heuristic giúp cải thiện hiệu suất xử lý, từ đó nâng cao khả năng truy xuất thông tin. Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp tăng cường tính chính xác mà còn giảm thiểu thời gian xử lý truy vấn.

3.1 Các phép toán đại số trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ

Các phép toán đại số trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý truy vấn. Việc định nghĩa các phép toán như phép chiếu mờ và phép chọn mờ giúp xây dựng một nền tảng vững chắc cho việc thực hiện các truy vấn phức tạp. Các phép toán này không chỉ giúp cải thiện khả năng truy xuất mà còn hỗ trợ việc tối ưu hóa quy trình xử lý truy vấn. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc phát triển các phương pháp mới trong xử lý truy vấn mờ, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong việc quản lý thông tin.