A highly expressive, visually supported graph traversal environment

Abstract

Bei der explorativen Analyse von Daten wie sie Graphdatenbanken vorkommen, sind Anwender momentan auf ihr Hintergundwissen über die Strukturen der Datenbasis sowie wenig nutzerfreundlichen Kommandozeilen-Werkzeuge angewisen. Um für dieses Problem eine Lösung bereitstellen zu können und die anspruchsvolle Analyse solcher Daten zu vereinfachen, müssen entsprechend geeignete Werkzeuge erstellt werden. Einer der Vorteile visueller Interaktion ist es den übermittelten Informationsgehalt zu erhöhen während gleichzeitig der kognitive Anspruch an den Nutzer gesenkt werden kann. In der Literatur können zahlreiche Ansätze gefunden werden, die sich diesen Fakt entsprechend zu Nutze machen. Diese Ansätze unterscheiden sich in ihrer konkreten Ausgestaltung sehr, reichen von einfachen visuellen Interaktionsmodellen bis hin zu visuellen, domainen-spezifischen Abfragesprachen. Es zeigt sich auch, dass bereits sehr ähnliche Ansätze zu dem in dieser Arbeit gewählten Ansatz existieren. Ein System, welches die Kombination der visuellen Erstellung von Abfragen und gleichzeitiger Unterstützung des Anwenders durch entsprechende Visualiserungen der Ergebnisse vereint konnte in der Literatur jedoch nicht ausfindig gemacht werden. Diese Lücke und der damit mögliche Beitrag zur aktuellen Forschung stellen die Motivation für diese Arbeit dar. In der vorliegenden Arbeit wird daher ein Design für ein solches System, basierend auf der Abfragesprache für Graphendatenbanken Gremlin sowie einer grafischen Blockmetapher entwickelt. Auf dieser Grundlage wird ein entsprechender Prototyp erstellt und das Design anschließend evaluiert.

Currently, users who want to perform a complex analysis on graph data are dependent on knowledge about the data and complex command line interfaces. In order to simplify the complex analysis of graph data, appropriate tools have to be provided. Visual interaction increases the information content while at the same time it reduces the cognitive load on the user and supports him during query formulation. Numerous different approaches in literature make use of this fact. They reach from simple interactive visualization models to domain-specific visual query languages, but also reveal that there are some very similar developments to the proposed system. However, the combination of both aspects, i.e. the provision of an integrated system, allowing for graphically formulating complex queries and simultaneously supporting the user with visualizations could not be found in the literature. Hence the design of such a system makes a significant contribution to the research and development of graph databases. In this Thesis a design for such a system is developed with help of the query language for graph databases Gremlin and using a visual block metaphor. Based on this a prototype is implemented and evaluated.