Dit onderzoek bestudeert het beheer van data in digitale multimediale bibliotheken, en dan met name de implicaties van dit toepassingsgebied op het ontwerp van database management systemen. Het grootste verschil met administratieve toepassingen zit in het verschaffen van toegang tot multimedia gegevens. Omdat de inhoud van administratieve gegevens eenvoudig is te representeren met alfanumerieke waarden, heeft de databasegemeenschap zich geconcentreerd op de rol van de logische structuur van gegevens. Het representeren van de inhoud van multimediale gegevens is helaas niet zo eenvoudig, met als gevolg dat het beheer van die gegevens niet voldoende wordt ondersteund in huidige database management systemen.
Onderzoek naar information retrieval (IR) heeft het mogelijk gemaakt tekstuele documenten terug te zoeken op basis van hun inhoud. Daarnaast heeft onderzoek naar bijvoorbeeld computer visie en beeldanalyse geleid tot zoektechnieken voor verzamelingen van plaatjes en geluiden. Zulke systemen zijn echter vaak losstaande systemen, die slechts enkele zeer specifieke toepassingen kunnen ondersteunen; er is maar weinig consensus over de manier waarop deze technieken in generieke database management systemen geïntegreerd zouden moeten worden. Gangbare oplossingen voegen een beperkt aantal nieuwe functies toe aan de op structuur gerichte vraagtalen, maar deze functies vormen niet meer dan een gemeenschappelijke interface naar nog steeds compleet gescheiden systemen. Dit veroorzaakt twee lastige problemen voor gebruikers van deze systemen: (1) het formuleren van vragen in termen van deze technieken en (2) het samenvoegen van de resultaten op basis van verschillende technieken tot één eindantwoord. Bovendien leidt deze aanpak tot inefficiënties bij het verwerken van vragen die meerdere verschillende abstracties van de inhoud van multimediale gegevens gebruiken.
Net als een gewoon DBMS, is een multimedia DBMS (MM-DBMS) een generiek software systeem dat verschillende toepassingen kan ondersteunen. De geboden functionaliteit richt zich echter specifiek op het domein van digitale bibliotheken. Dit proefschrift identificeert vier eisen aan zulke systemen: (1) de inhoud van multimediale objecten kan gerepresenteerd worden, (2) het bevragen van de database is een interactief proces, (3) de verwerking van vragen kan gebruik maken van verschillende representaties van de inhoud van objecten, en (4) het formuleren van vragen garandeert de in dit proefschrift geformuleerde notie van content independence. Om aan deze eisen tegemoet te komen, ondersteunen de Mirror architectuur en het Mirror DBMS, een prototype implementatie van deze architectuur, naast het beheer van de logische structuur van gegevens tevens het beheer van abstracties van de inhoud van deze gegevens.
In het ontwerp van het Mirror DBMS vormen het beheer van inhoud en structuur één geheel. Als theoretische basis voor zoeken op inhoud van multimediale gegevens is eerst het "inference network model" aangepast voor multimedia retrieval. Om het zoeken met dit model te integreren met de verwerking van het zoeken op structuur in database management systemen, wordt in het Mirror DBMS de logische algebra uitgebreid met operatoren voor probabilistisch redeneren. Zo'n volledige integratie opent de weg tot nieuwe technieken voor query optimalisatie, en vereenvoudigt het gebruik van distributie en parallellisme voor de evaluatie van typische IR-vragen.
Andere karakteristieke eigenschappen van multimediale bibliotheken vereisen de ondersteuning van distributie van zowel data als operaties, en de uitbreidbaarheid van het systeem met nieuwe data typen en operaties. Als een oplossing voor deze problemen stelt dit proefschrift voor om het monolithische ontwerp van traditionele database systemen te vervangen door een architectuur op basis van integratie van geavanceerde middleware met database technologie. Dit idee is eveneens uitgewerkt in het onderzoek door middel van de implementatie van een prototype.
De voorgestelde architectuur voor multimedia database management systemen is op drie manieren geëvalueerd, met behulp van de prototype implementatie van het Mirror DBMS. De voordelen van een integrale aanpak zijn geschetst in een serie voorbeeldvragen voor verschillende soorten informatiebehoeften. Het voor dit onderzoek ontwikkelde multimedia retrieval model is getest in enkele kleinschalige experimenten, op een collectie met muziekfragmenten en op een collectie met foto's. Deze experimenten bevestigen het vermoeden dat het redeneren op basis van verschillende abstracties van de inhoud van multimedia gegevens nuttig en mogelijk is. Ten slotte is de snelheid van het systeem getoetst op een grote standaard benchmark voor het zoeken in tekstuele documenten.
Last updated: December 12, 1999