Temporale Aspekte des Data Mining - diko-project.de

Zur Darstellung der Zeit gibt es drei gängige mathematische Modelle. Das stetigeModell ist isomorph zum Bereich der reelen Zahlen und wird mit diesen gleichgesetzt.Das dichte Modell basiert auf den rationalen Zahlen. Je genauer ein Modell,desto feinere Zeiteinheiten gibt es. So bietet das stetige Modell eine detailliertereEinteilung als das dichte Modell. Ein Modell , dass ”nur“ mit natürlichen Zahlenauskommt, ist das diskrete Modell. Üblicherweise verwendet man bei temporalenDaten das diskrete Modell. Die kleinste Zeiteinheit wird hier als ”Chronon“ bezeichnetund wird dabei als das kleinste mögliche Zeitsegment verstanden, z.B. einAugenblick. In allen drei Modellen wird von einem linearen Zeitverlauf ausgegangen.Darüberhinaus gibt es aber auch Modelle mit anderen Zeitverläufe, die in dieserAusarbeitung unberücksichtigt bleiben sollen. Hier sei das Zeitmodell von Minkowskigenannt, dass sich einer kegelförmigen Darstellung bedient [Mar99].3 RepräsentationsformenEs gibt unterschiedliche Repräsentationsformen für temporale Daten, von denenim Folgenden zwei vorgestellt werden sollen. Einerseits gibt es temporale Datenbankmanagementsysteme(DBMS), die eine Erweiterung der relationalen DBMSdarstellen und andererseits gibt es Zeitreihen (auch Sequenzen genannt).3.1 Temporale DatenbankenBei der Erklärung temporaler Datenbanken wird wie folgt vorgegangen. Im erstenSchritt werden temporale Datenbanken mit konventionellen Datenbanken verglichenund ihre Besonderheiten, wie unter anderem die verwendeten Zeittypen aufgezeigt.Daraufhin wird erläutert wie Daten auf zwei verschiedene Arten mit Zeitstempelnversehen werden können. Den Abschluss bildet das bitemporale Datenmodell, dasalle zuvor genannten Grundlagen in sich vereint.Temporale DBMS verwalten zeitbezogene Daten. Sie unterscheiden sich damit vonden so genannten Schnappschuss-Datenbanken [Kai00]: Im Normalfall wird in einerDatenbank der aktuelle Zustand der in ihr enthaltenen Objekte gespeichert.Das heißt auch, dass nach einer Veränderung der Attribute eines Objektes der Ursprungszustandüberschrieben ist und nicht wieder hergestellt werden kann. Zwarbieten moderne DBMS die Möglichkeit eines ”Undo“mit dem zwischen zwei unterschiedlichealten Sichten (engl. view) gewechselt werden kann, doch können nichtmehrere Sichten zeitgleich angezeigt werden. Dies kann in bestimmten Anwendungenvon großem Nachteil sein, da in vielen Fällen noch auf ältere Daten zurückgegriffenwerden muss. In Oracle werden diese Ansichten als ”materialized views“bezeichnet. Man bezeichnet diesen Typ auch als Rollback-DMBS.Es gibt Attribute, die von vornherein nur eine begrenzte Gültigkeit aufweisen.So sind Vertragsdaten beispielsweise mit unter durch Start- und Enddatum gekennzeichnet.An diesem Punkt kommen temporale DBMS ins Spiel. Stahlknecht[SH02] beschreibt sie wie folgt: ”Zeitorientierte (temporale) Datenbanken verwaltenden Datenbestand als Folge zeitlich aufeinander folgender Zustände einschließlichder Zeitpunkte der Änderungen (Historisierung).“ Bei zeitbezogenen Daten istdemzufolge nicht erlaubt, Daten zu löschen oder zu überschreiben[KM96]. Nur sokönnen zeitabhängige Versionen festgehalten werden, die wiederum eine Historisierungermöglichen. Ein Löschvorgang wäre dann also nur logisch als Statusveränderungin der Datenbank zu verstehen, nicht aber physikalisch.Um unterschiedliche Versionen von einander abgrenzen zu können, werden temporaleAttribute benötigt, die die einzelnen Versionen beschreiben. Wie diese Attributeaussehen, wird im folgenden Abschnitt ”Zeittypen“ behandelt. Insgesamt gibt es5