Génération et sélection d’ensembles de motifs de graphes avec le principe MDL

Mining tractable sets of graph patterns with the minimum description length principle

• Auteur / Autrice : Francesco Bariatti
• Direction : Sébastien Ferré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 23/11/2021
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) - SemLIS
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SemLIS
• Jury : Président / Présidente : Alexandre Termier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peggy Cellier, Nathalie Pernelle, Arnaud Soulet, Matthijs van Leeuwen‎
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Crémilleux, Jilles Vreeken

Mots clés

Mots clés contrôlés

Exploration de données

Mots clés libres

Fouille de données

Fouille de motifs

Fouille de graphes

Principe MDL

Pattern Mining

Graph Mining

Minimum Description Length Principle

Résumé

De nos jours, dans de nombreux domaines, de grandes quantités de données sont disponibles sous la forme de graphes. En les analysant, un utilisateur peut en extraire de la connaissance utile. Cependant, la taille et la complexité des données rendent leur exploitation complexe pour un humain. Afin de faciliter l’analyse de ces données, des approches de fouille de motifs ont été développées. Elles permettent d’extraire des structures locales fréquentes, appelées motifs, desquels l’utilisateur peut déduire de la connaissance, au lieu d’analyser l’intégralité des données. Un problème courant en fouille de motifs est l’explosion du nombre de motifs extraits. Même sur de petits jeux de données, les ensembles de motifs extraits par les approches classiques sont de très grande taille et contiennent de nombreuses redondances. Dans cette thèse, nous proposons trois approches qui utilisent le principe Minimum Description Length (MDL) afin de générer et de sélectionner des petits ensembles de motifs descriptifs de type graphe à partir de données de type graphe. Pour cela, nous instancions le principe MDL dans un contexte de fouille de motifs de graphe et nous proposons des mesures MDL pour évaluer des ensembles de motifs. Nous introduisons également la notion de ports, permettant de décrire les données comme une composition d’occurrences de motifs sans perte d’information. Nous évaluons toutes nos contributions sur des jeux de données de graphes provenant de différents domaines, y compris du web sémantique.

Nowadays, large quantities of graph data can be found in many fields, encoding information about their respective domains. Such data can reveal useful knowledge to the user that analyzes it. However, the size and complexity of real-life datasets hinders their usage by human analysts. To help the users, pattern mining approaches extract frequent local structures, called patterns, from the data, so that they can focus on inferring knowledge from them, instead of analyzing the whole data at once. A well-known problem in pattern mining is the so-called problem of pattern explosion. Even on small datasets, the set of patterns that are extracted by classic pattern mining approaches can be very large in size, and contain many redundancies. In this thesis we propose three approaches that use the Minimum Description Length principle in order to generate and select small, human-sized sets of descriptive graph patterns from graph data. For that, we instantiate the MDL principle in a graph pattern mining context and we propose MDL measures to evaluate sets of graph patterns. We also introduce the notion of ports, allowing to describe the data as a composition of pattern occurrences with no loss of information. We evaluate all our contributions on real-life graph datasets from different domains, including the semantic web.