Recherche d’information s´emantique : Graphe sémantico-documentaire et propagation d’activation

par Ines Bannour

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Adeline Nazarenko et de Haïfa Zargayouna.

Soutenue le 09-05-2017

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) , en partenariat avec Université Paris 13 (établissement de préparation) et de Laboratoire informatique de Paris-Nord (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) (laboratoire) .

Le président du jury était Lynda Tamine-Lechani.

Le jury était composé de Thierry Charnois.

Les rapporteurs étaient Jean-Pierre Chevallet, Nathalie Pernelle.


  • Résumé

    La recherche d’information sémantique (RIS), cherche à proposer des modèles qui permettent de s’appuyer, au delà des calculs statistiques, sur la signification et la sémantique des mots du vocabulaire, afin de mieux caractériser les documents pertinents au regard du besoin de l’utilisateur et de les retrouver. Le but est ainsi de dépasser les approches classiques purement statistiques (de « sac de mots »), fondées sur des appariements de chaînes de caractères sur la base des fréquences des mots et de l’analyse de leurs distributions dans le texte. Pour ce faire, les approches existantes de RIS, à travers l’exploitation de ressources sémantiques externes (thésaurus ou ontologies), procèdent en injectant des connaissances dans les modèles classiques de RI de manière à désambiguïser le vocabulaire ou à enrichir la représentation des documents et des requêtes. Il s’agit le plus souvent d’adaptations de ces modèles, on passe alors à une approche « sac de concepts » qui permet de prendre en compte la sémantique notamment la synonymie. Les ressources sémantiques, ainsi exploitées, sont « aplaties », les calculs se cantonnent, généralement, à des calculs de similarité sémantique. Afin de permettre une meilleure exploitation de la sémantique en RI, nous mettons en place un nouveau modèle, qui permet d’unifier de manière cohérente et homogène les informations numériques (distributionnelles) et symboliques (sémantiques) sans sacrifier la puissance des analyses. Le réseau sémantico-documentaire ainsi modélisé est traduit en graphe pondéré. Le mécanisme d’appariement est assuré par une propagation d’activation dans le graphe. Ce nouveau modèle permet à la fois de répondre à des requêtes exprimées sous forme de mots clés, de concepts oumême de documents exemples. L’algorithme de propagation a le mérite de préserver les caractéristiques largement éprouvéesdes modèles classiques de recherche d’information tout en permettant une meilleure prise en compte des modèles sémantiques et de leurs richesse. Selon que l’on introduit ou pas de la sémantique dans ce graphe, ce modèle permet de reproduire une RI classique ou d’assurer en sus certaines fonctionnalités sémantiques. La co-occurrence dans le graphe permet alors de révélerune sémantique implicite qui améliore la précision en résolvant certaines ambiguïtés sémantiques.L’exploitation explicite des concepts ainsi que des liens du graphe, permettent la résolution des problèmes de synonymie, de term mismatch et de couverture sémantique. Ces fonctionnalités sémantiques, ainsi que le passage à l’échelle du modèle présenté, sont validés expérimentalement sur un corpus dans le domaine médical.

  • Titre traduit

    Semantic Information Retrieval : Semantic-Documentary Graph and Spreading Information


  • Résumé

    Semantic information retrieval (SIR) aims to propose models that allow us to rely, beyond statistical calculations, on the meaning and semantics of the words of the vocabulary, in order to better represent relevant documents with respect to user’s needs, and better retrieve them.The aim is therefore to overcome the classical purely statistical (« bag of wordsé») approaches, based on strings’ matching and the analysis of the frequencies of the words and their distributions in the text.To do this, existing SIR approaches, through the exploitation of external semantic resources (thesauri, ontologies, etc.), proceed by injecting knowledge into the classical IR models (such as the vector space model) in order to disambiguate the vocabulary or to enrich the representation of documents and queries.These are usually adaptations of the classical IR models. We go so to a « bag of concepts » approach which allows us to take account of synonymy. The semantic resources thus exploited are « flattened », the calculations are generally confined to calculations of semantic similarities.In order to better exploit the semantics in RI, we propose a new model, which allows to unify in a coherent and homogeneous way the numerical (distributional) and symbolic (semantic) information without sacrificing the power of the analyzes of the one for the other. The semantic-documentary network thus modeled is translated into a weighted graph. The matching mechanism is provided by a Spreading activation mechanism in the graph. This new model allows to respond to queries expressed in the form of key words, concepts or even examples of documents. The propagation algorithm has the merit of preserving the well-tested characteristics of classical information retrieval models while allowing a better consideration of semantic models and their richness.Depending on whether semantics is introduced in the graph or not, this model makes it possible to reproduce a classical IR or provides, in addition, some semantic functionalities. The co-occurrence in the graph then makes it possible to reveal an implicit semantics which improves the precision by solving some semantic ambiguities. The explicit exploitation of the concepts as well as the links of the graph allow the resolution of the problems of synonymy, term mismatch, semantic coverage, etc. These semantic features, as well as the scaling up of the model presented, are validated experimentally on a corpus in the medical field.


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