Um método para deduplicação de metadados bibliográficos baseado no empilhamento de classificadores

Abstract

Metadados bibliográficos duplicados são registros que correspondem a referências bibliográficas semanticamente equivalentes, ou seja, que descrevem a mesma publicação. Identificar metadados bibliográficos duplicados em uma ou mais bibliotecas digitais é uma tarefa essencial para garantir a qualidade de alguns serviços como busca, navegação e recomendação de conteúdo. Embora diversos padrões de metadados tenham sido propostos, eles não resolvem totalmente os problemas de interoperabilidade porque mesmo que exista um mapeamento entre diferentes esquemas de metadados, podem existir variações na representação do conteúdo. Grande parte dos trabalhos propostos para identificar duplicatas aplica uma ou mais funções sobre o conteúdo de determinados campos no intuito de captar a similaridade entre os registros. Entretanto, é necessário escolher um limiar que defina se dois registros são suficientemente similares para serem considerados semanticamente equivalentes ou duplicados. Trabalhos mais recentes tratam a deduplicação de registros como um problema de classificação de dados, em que um modelo preditivo é treinado para estimar a que objeto do mundo real um registro faz referência. O objetivo principal desta tese é o desenvolvimento de um método efetivo e automático para identificar metadados bibliográficos duplicados, combinando o aprendizado de múltiplos classificadores supervisionados, sem a necessidade de intervenção humana na definição de limiares de similaridade. Sobre o conjunto de treinamento são aplicadas funções de similaridade desenvolvidas especificamente para o contexto de bibliotecas digitais e com baixo custo computacional. Os escores produzidos pelas funções são utilizados para treinar múltiplos modelos de classificação heterogêneos, ou seja, a partir de algoritmos de diversos tipos: baseados em árvores, regras, redes neurais artificiais e probabilísticos. Os classificadores aprendidos são combinados através da estratégia de empilhamento visando potencializar o resultado da deduplicação a partir do conhecimento heterogêneo adquirido individualmente pelos algoritmo de aprendizagem. O modelo de classificação final é aplicado aos pares candidatos ao casamento retornados por uma estratégia de blocagem de dois níveis bastante eficiente. A solução proposta é baseada na hipótese de que o empilhamento de classificadores supervisionados pode aumentar a qualidade da deduplicação quando comparado a outras estratégias de combinação. A avaliação experimental mostra que a hipótese foi confirmada quando o método proposto é comparado com a escolha do melhor classificador e com o voto da maioria. Ainda são analisados o impacto da diversidade dos classificadores no resultado do empilhamento e os casos de falha do método proposto.

Duplicated bibliographic metadata are semantically equivalent records, i.e., references that describe the same publication. Identifying duplicated bibliographic metadata in one or more digital libraries is an essential task to ensure the quality of some services such as search, navigation, and content recommendation. Although many metadata standards have been proposed, they do not completely solve interoperability problems because even if there is a mapping between different metadata schemas, there may be variations in the content representation. Most of work proposed to identify duplicated records uses one or more functions on some fields in order to capture the similarity between the records. However, we need to choose a threshold that defines whether two records are sufficiently similar to be considered semantically equivalent or duplicated. Recent studies deal with record deduplication as a data classification problem, in which a predictive model is trained to estimate the real-world object to which a record refers. The main goal of this thesis is the development of an effective and automatic method to identify duplicated bibliographic metadata, combining multiple supervised classifiers, without any human intervention in the setting of similarity thresholds. We have applied on the training set cheap similarity functions specifically designed for the context of digital libraries. The scores returned by these functions are used to train multiple and heterogeneous classification models, i.e., using learning algorithms based on trees, rules, artificial neural networks and probabilistic models. The learned classifiers are combined by stacked generalization strategy to improve the deduplication result through heterogeneous knowledge acquired by each learning algorithm. The final model is applied to pairs of records that are candidate to matching. These pairs are defined by an efficient two phase blocking strategy. The proposed solution is based on the hypothesis that stacking supervised classifiers can improve the quality of deduplication when compared to other combination strategies. The experimental evaluation shows that the hypothesis has been confirmed by comparing the proposed method to selecting the best classifier or the majority vote technique. We also have analyzed the impact of classifiers diversity on the stacking results and the cases for which the proposed method fails.