A Set-Based Approach to Deal with Hierarchical Structures

Le strutture gerarchiche sono largamente utilizzate in informatica in quanto mezzi fondamentali per modellare molti aspetti della realtà e per rappresentare nonché gestire una grande varietà di dati e risorse digitali. Una delle strutture gerarchiche più rilevanti è l'albero, una struttura ampiamente studiata, analizzata e adottata in diversi contesti scientifici. Questo lavoro tiene in grande considerazione il ruolo e l'impatto della struttura ad albero in informatica e ne studia le applicazioni a partire dalla seguente domanda: "La struttura ad albero è sempre il modo più vantaggioso per modellare, rappresentare e gestire le gerarchie?" A tal proposito ci si propone di analizzare la natura e l'uso delle strutture gerarchiche e di determinare il modo più adeguato per impiegarle nei diversi contesti considerati. Il lavoro si focalizza principalmente sul campo scientifico delle biblioteche digitali, ossia su quei sistemi composti e complessi che gestiscono risorse digitali culturali, provenienti da organizzazioni differenti quali biblioteche, archivi e musei e che definiscono servizi avanzati su tali risorse. In particolare, il caso d'uso principale su cui è basato questo lavoro è la modellazione, la rappresentazione, la gestione e la condivisione delle risorse di tipo archivistico in ambiente distribuito. Si considera quindi la struttura gerarchica degli archivi tenendo presente le soluzioni per modellare, rappresentare, gestire e condividere le risorse archivistiche allo stato dell'arte. Gli archivi sono solitamente modellati mediante una struttura ad albero; inoltre, lo standard di fatto per la codifica delle risorse culturali digitali descritte e rappresentate per mezzo di metadati è l'XML che supporta la rappresentazione ad albero.%; tale approccio tuttavia utilizza un modello per rappresentare le gerarchie spesso legato alla specifica tecnologia scelta per la sua istanziazione, ad esempio l'XML. Nel contesto archivistico la struttura ad albero è comunemente istanziata mediante un unico file XML che, per come è definito e comunemente utilizzato, mischia elementi strutturali e di contenuto senza permettere una chiara distinzione tra di loro. Di fatto, non è facilmente definibile l'accesso e lo scambio di sottoinsiemi di dati e risorse senza costringere alla navigazione di tutta la gerarchia o senza perdere le significative relazioni gerarchiche tra le varie componenti. Per affrontare i problemi esemplificati nel precedente scenario si propone il NEsted SeT for Object hieRarchies (NESTOR) Framework composto da due componenti principali: Il NESTOR Model e il NESTOR Prototype. Il NESTOR Model è il nucleo del framework perché definisce i modelli ad insiemi su cui ogni componente del framework si basa. Il NESTOR Model definisce due modelli dati basati su insiemi annidati: il "Nested Set Model (NS-M)" e l' "Inverse Nested Set Model (INS-M)". Questi modelli sono definiti formalmente mostrando come sia possibile modellare e rappresentare gerarchie mediante collezioni di insiemi annidati. Si dimostra come questi modelli aggiungano alcune caratteristiche rispetto alla struttura ad albero, mantenendone il potere espressivo. Si dimostrano formalmente diverse proprietà dei modelli ad insiemi e si mostrano le corrispondenze con la struttura ad albero. Si definiscono inoltre quattro misure di distanza per il NS-M e l'INS-M dimostrando come questi possano essere definiti come spazi metrici. Il NESTOR Model è presentato da un punto di vista formale e successivamente adottato in un concreto contesto applicativo definito dal NESTOR Prototype. Per descrivere il NESTOR Prototype ci si basa sul caso d'uso degli archivi, proponendo un'applicazione per modellare, rappresentare, gestire e scambiare le risorse archivistiche. Il potere espressivo degli archivi modellati mediante l'albero e modellati mediante i modelli dati ad insiemi sono confrontati. Si analizzano i vantaggi e gli svantaggi dell'approccio presentato quando deve essere affrontata la gestione e lo scambio delle risorse in ambiente distribuito. Si fornisce un'implementazione concreta dei modelli descritti nel contesto del sistema informativo chiamato SIAR (Sistema Informativo Archivistico Regionale), progettato e sviluppato per la gestione delle risorse archivistiche della Regione del Veneto. Inoltre, si mostra come il NESTOR Framework possa essere usato congiuntamente alle tecnologie definite e ampiamente utilizzate nel contesto delle biblioteche digitali per superare i problemi evidenziati dalle soluzioni allo stato dell'arte.