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Abstract

Der Beitrag enthält eine Darstellung zur Frage der Konzeption von Rankingalgorithmen auf Grundlage gewichteter Indexierung mittels statistischer Verfahren.

Date

14. 6.2015 22:12:56

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Abstract

Im Rahmen des Seminars Suchmaschinen und Suchalgorithmen beschäftigt sich diese Arbeit mit dem Auffinden bestimmter Wörter oder Muster in Texten. Der Begriff "Text" wird hier in einem sehr allgemeinen Sinne als strukturierte Folge beliebiger Länge von Zeichen aus einem endlichen Alphabet verstanden. Somit fällt unter diesen Bereich ganz allgemein die Suche nach einem Muster in einer Sequenz von Zeichen. Beispiele hierfür sind neben der Suche von Wörtern in "literarischen" Texten, z.B. das Finden von Pixelfolgen in Bildern oder gar das Finden von Mustern in DNS-Strängen. Das Anwendungsgebiet für eine solche Suche ist weit gefächert. Man denke hier allein an Texteditoren, Literaturdatenbanken, digitale Lexika oder die besagte DNADatenbank. Betrachtet man allein das 1989 publizierte Oxford English Dictionary mit seinen etwa 616500 definierten Stichworten auf gedruckten 21728 Seiten, so gilt es, einen möglichst effizienten Algorithmus für die Suche in Texten zu nutzen. Der in der Arbeit zugrunde liegende Datentyp ist vom Typ String (Zeichenkette), wobei hier offen gelassen wird, wie der Datentyp programmtechnisch realisiert wird. Algorithmen zur Verarbeitung von Zeichenketten (string processing) umfassen ein bestimmtes Spektrum an Anwendungsgebieten [Ot96, S.617 f.], wie z.B. das Komprimieren, das Verschlüssen, das Analysieren (parsen), das Übersetzen von Texten sowie das Suchen in Texten, welches Thema dieses Seminars ist. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Knuth-Morris-Pratt Algorithmus vorgestellt, der wie der ebenfalls in diesem Seminar vorgestellte Boyer-Moore Algorithmus einen effizienten Suchalgorithmus darstellt. Dabei soll ein gegebenes Suchwort oder Muster (pattern) in einer gegeben Zeichenkette erkannt werden (pattern matching). Gesucht werden dabei ein oder mehrere Vorkommen eines bestimmten Suchwortes (exact pattern matching). Der Knuth-Morris-Pratt Algorithmus wurde erstmals 1974 als Institutbericht der Stanford University beschrieben und erschien 1977 in der Fachzeitschrift Journal of Computing unter dem Titel "Fast Pattern Matching in Strings" [Kn77]. Der Algorithmus beschreibt eine Suche in Zeichenketten mit linearer Laufzeit. Der Name des Algorithmus setzt sich aus den Entwicklern des Algorithmus Donald E. Knuth, James H. Morris und Vaughan R. Pratt zusammen.

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Footnote

Rez. in: nfd - Information 54(2003) H.6, S.379-380 (U. Thiel): "Kannte G. Salton bei der Entwicklung des Vektorraummodells die kybernetisch orientierten Versuche mit assoziativen Speicherstrukturen? An diese und ähnliche Vermutungen, die ich vor einigen Jahren mit Reginald Ferber und anderen Kollegen diskutierte, erinnerte mich die Thematik des vorliegenden Buches. Immerhin lässt sich feststellen, dass die Vektorrepräsentation eine genial einfache Darstellung sowohl der im Information Retrieval (IR) als grundlegende Datenstruktur benutzten "inverted files" als auch der assoziativen Speichermatrizen darstellt, die sich im Laufe der Zeit Über Perzeptrons zu Neuronalen Netzen (NN) weiterentwickelten. Dieser formale Zusammenhang stimulierte in der Folge eine Reihe von Ansätzen, die Netzwerke im Retrieval zu verwenden, wobei sich, wie auch im vorliegenden Band, hybride Ansätze, die Methoden aus beiden Disziplinen kombinieren, als sehr geeignet erweisen. Aber der Reihe nach... Das Buch wurde vom Autor als Dissertation beim Fachbereich IV "Sprachen und Technik" der Universität Hildesheim eingereicht und resultiert aus einer Folge von Forschungsbeiträgen zu mehreren Projekten, an denen der Autor in der Zeit von 1995 bis 2000 an verschiedenen Standorten beteiligt war. Dies erklärt die ungewohnte Breite der Anwendungen, Szenarien und Domänen, in denen die Ergebnisse gewonnen wurden. So wird das in der Arbeit entwickelte COSIMIR Modell (COgnitive SIMilarity learning in Information Retrieval) nicht nur anhand der klassischen Cranfield-Kollektion evaluiert, sondern auch im WING-Projekt der Universität Regensburg im Faktenretrieval aus einer Werkstoffdatenbank eingesetzt. Weitere Versuche mit der als "Transformations-Netzwerk" bezeichneten Komponente, deren Aufgabe die Abbildung von Gewichtungsfunktionen zwischen zwei Termräumen ist, runden das Spektrum der Experimente ab. Aber nicht nur die vorgestellten Resultate sind vielfältig, auch der dem Leser angebotene "State-of-the-Art"-Überblick fasst in hoch informativer Breite Wesentliches aus den Gebieten IR und NN zusammen und beleuchtet die Schnittpunkte der beiden Bereiche. So werden neben den Grundlagen des Text- und Faktenretrieval die Ansätze zur Verbesserung der Adaptivität und zur Beherrschung von Heterogenität vorgestellt, während als Grundlagen Neuronaler Netze neben einer allgemeinen Einführung in die Grundbegriffe u.a. das Backpropagation-Modell, KohonenNetze und die Adaptive Resonance Theory (ART) geschildert werden. Einweiteres Kapitel stellt die bisherigen NN-orientierten Ansätze im IR vor und rundet den Abriss der relevanten Forschungslandschaft ab. Als Vorbereitung der Präsentation des COSIMIR-Modells schiebt der Autor an dieser Stelle ein diskursives Kapitel zum Thema Heterogenität im IR ein, wodurch die Ziele und Grundannahmen der Arbeit noch einmal reflektiert werden. Als Dimensionen der Heterogenität werden der Objekttyp, die Qualität der Objekte und ihrer Erschließung und die Mehrsprachigkeit genannt. Wenn auch diese Systematik im Wesentlichen die Akzente auf Probleme aus den hier tangierten Projekten legt, und weniger eine umfassende Aufbereitung z.B. der Literatur zum Problem der Relevanz anstrebt, ist sie dennoch hilfreich zum Verständnis der in den nachfolgenden Kapitel oft nur implizit angesprochenen Designentscheidungen bei der Konzeption der entwickelten Prototypen. Der Ansatz, Heterogenität durch Transformationen zu behandeln, wird im speziellen Kontext der NN konkretisiert, wobei andere Möglichkeiten, die z.B. Instrumente der Logik und Probabilistik einzusetzen, nur kurz diskutiert werden. Eine weitergehende Analyse hätte wohl auch den Rahmen der Arbeit zu weit gespannt,
da nun nach fast 200 Seiten der Hauptteil der Dissertation folgt - die Vorstellung und Bewertung des bereits erwähnten COSIMIR Modells. Das COSIMIR Modell "berechnet die Ähnlichkeit zwischen den zwei anliegenden Input-Vektoren" (P.194). Der Output des Netzwerks wird an einem einzigen Knoten abgegriffen, an dem sich ein sogenannten Relevanzwert einstellt, wenn die Berechnungen der Gewichtungen interner Knoten zum Abschluss kommen. Diese Gewichtungen hängen von den angelegten Inputvektoren, aus denen die Gewichte der ersten Knotenschicht ermittelt werden, und den im Netzwerk vorgegebenen Kantengewichten ab. Die Gewichtung von Kanten ist der Kernpunkt des neuronalen Ansatzes: In Analogie zum biologischen Urbild (Dendrit mit Synapsen) wächst das Gewicht der Kante mit jeder Aktivierung während einer Trainingsphase. Legt man in dieser Phase zwei Inputvektoren, z.B. Dokumentvektor und Ouery gleichzeitig mit dem Relevanzurteil als Wert des Outputknoten an, verteilen sich durch den BackpropagationProzess die Gewichte entlang der Pfade, die zwischen den beteiligten Knoten bestehen. Da alle Knoten miteinander verbunden sind, entstehen nach mehreren Trainingsbeispielen bereits deutlich unterschiedliche Kantengewichte, weil die aktiv beteiligten Kanten die Änderungen akkumulativ speichern. Eine Variation des Verfahrens benutzt das NN als "Transformationsnetzwerk", wobei die beiden Inputvektoren mit einer Dokumentrepräsentation und einem dazugehörigen Indexat (von einem Experten bereitgestellt) belegt werden. Neben der schon aufgezeigten Trainingsnotwendigkeit weisen die Neuronalen Netze eine weitere intrinsische Problematik auf: Je mehr äußere Knoten benötigt werden, desto mehr interne Kanten (und bei der Verwendung von Zwischenschichten auch Knoten) sind zu verwalten, deren Anzahl nicht linear wächst. Dieser algorithmische Befund setzt naiven Einsätzen der NN-Modelle in der Praxis schnell Grenzen, deshalb ist es umso verdienstvoller, dass der Autor einen innovativen Weg zur Lösung des Problems mit den Mitteln des IR vorschlagen kann. Er verwendet das Latent Semantic Indexing, welches Dokumentrepräsentationen aus einem hochdimensionalen Vektorraum in einen niederdimensionalen abbildet, um die Anzahl der Knoten deutlich zu reduzieren. Damit ist eine sehr schöne Synthese gelungen, welche die eingangs angedeuteten formalen Übereinstimmungen zwischen Vektorraummodellen im IR und den NN aufzeigt und ausnutzt.
Im abschließenden Kapitel des Buchs berichtet der Autor über eine Reihe von Experimenten, die im Kontext unterschiedlicher Anwendungen durchgeführt wurden. Die Evaluationen wurden sehr sorgfältig durchgeführt und werden kompetent kommentiert, so dass der Leser sich ein Bild von der Komplexität der Untersuchungen machen kann. Inhaltlich sind die Ergebnisse unterschiedlich, die Verwendung des NN-Ansatzes ist sehr abhängig von der Menge und Qualität des Trainingsmaterials (so sind die Ergebnisse auf der Cranfield-Kollektion wegen der geringen Anzahl von zur Verfügung stehenden Relevanzurteilen schlechter als die der traditionellen Verfahren). Das Experiment mit Werkstoffinformationen im Projekt WING ist eine eher traditionelle NN-Applikation: Aus Merkmalsvektoren soll auf die "Anwendungsähnlichkeit" von Werkstoffen geschlossen werden, was offenbar gut gelingt. Hier sind die konkurrierenden Verfahren aber weniger im IR zu vermuten, sondern eher im Gebiet des Data Mining. Die Versuche mit Textdaten sind Anregung, hier weitere, systematischere Untersuchungen vorzunehmen. So sollte z.B. nicht nur ein Vergleich mit klassischen One-shot IR-Verfahren durchgeführt werden, viel interessanter und aussagekräftiger ist die Gegenüberstellung von NN-Systemen und lernfähigen IR-Systemen, die z.B. über Relevance Feedback Wissen akkumulieren (vergleichbar den NN in der Trainingsphase). Am Ende könnte dann nicht nur ein einheitliches Modell stehen, sondern auch Erkenntnisse darüber, welches Lernverfahren wann vorzuziehen ist. Fazit: Das Buch ist ein hervorragendes Beispiel der "Schriften zur Informationswissenschaft", mit denen der HI (Hochschulverband für Informationswissenschaft) die Ergebnisse der informationswissenschaftlichen Forschung seit etlichen Jahren einem größerem Publikum vorstellt. Es bietet einen umfassenden Überblick zum dynamisch sich entwickelnden Gebiet der Neuronalen Netze im IR, die sich anschicken, ein "tolerantes Information Retrieval" zu ermöglichen."

Series

Schriften zur Informationswissenschaft; Bd.39

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Abstract

Ziel: Ziel dieser Bachelorarbeit war es, die Übertragbarkeit der allgemeinen Rankingfaktoren, wie sie von Web-Suchmaschinen verwendet werden, auf Discovery-Systeme zu analysieren. Dadurch könnte das bisher hauptsächlich auf dem textuellen Abgleich zwischen Suchanfrage und Dokumenten basierende bibliothekarische Ranking verbessert werden. Methode: Hierfür wurden Faktoren aus den Gruppen Popularität, Aktualität, Lokalität, Technische Faktoren, sowie dem personalisierten Ranking diskutiert. Die entsprechenden Rankingfaktoren wurden nach ihrer Vorkommenshäufigkeit in der analysierten Literatur und der daraus abgeleiteten Wichtigkeit, ausgewählt. Ergebnis: Von den 23 untersuchten Rankingfaktoren sind 14 (61 %) direkt vom Ranking der Web-Suchmaschinen auf das Ranking der Discovery-Systeme übertragbar. Zu diesen zählen unter anderem das Klickverhalten, das Erstellungsdatum, der Nutzerstandort, sowie die Sprache. Sechs (26%) der untersuchten Faktoren sind dagegen nicht übertragbar (z.B. Aktualisierungsfrequenz und Ladegeschwindigkeit). Die Linktopologie, die Nutzungshäufigkeit, sowie die Aktualisierungsfrequenz sind mit entsprechenden Modifikationen übertragbar.

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Abstract

In diesem Beitrag werden einige Forschungsergebnisse des Information Retrieval vorgestellt, die unmittelbar zur Verbesserung der Retrievalqualität für bereits existierende Datenbanken eingesetzt werden können: Linguistische Algorithmen zur Grund- und Stammformreduktion unterstützen die Suche nach Flexions- und Derivationsformen von Suchtermen. Rankingalgorithmen, die Frage- und Dokumentterme gewichten, führen zu signifikant besseren Retrievalergebnissen als beim Booleschen Retrieval. Durch Relevance Feedback können die Retrievalqualität weiter gesteigert und außerdem der Benutzer bei der sukzessiven Modifikation seiner Frageformulierung unterstützt werden. Es wird eine benutzerfreundliche Bedienungsoberfläche für ein System vorgestellt, das auf diesen Konzepten basiert.

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Abstract

In dialoggesteuerten Systemen zur Informationswiedergewinnung (Information Retrieval Systems, IRS) kann man - vergröbernd - das Wechselspiel zwischen Mensch und Computer als iterativen Prozess zur Erhöhung von Genauigkeit (Precision) auf der einen und Vollständigkeit (Recall) der Nachweise auf der anderen Seite verstehen. Vorgestellt wird ein maschinell anwendbares Verfahren, das auf phonologische Untersuchungen des Sprachwissenschaftlers Nikolaj S. Trubetzkoy (1890-1938) zurückgeht. In den Grundzügen kann es erheblich zur Verbesserung der Nachweisvollständigkeit beitragen. Dadurch, daß es die 'Ähnlichkeitsumgebungen' von Suchbegriffen in die Recherche mit einbezieht, zeigt es sich vor allem für Systeme mit koordinativer maschineller Indexierung als vorteilhaft. Bei alphabetischen Begriffen erweist sich die Einführung eines solchen zunächst nur auf den Benutzer hin orientierten Verfahrens auch aus technischer Sicht als günstig, da damit die Anzahl der Zugriffe bei den Suchvorgängen auch für große Datenvolumina niedrig gehalten werden kann

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Abstract

Virtuelle Bibliotheken enthalten eine Fülle an Informationen, die in ihrer Vielfalt und Tiefe von Standardsuchmaschinen nicht erschöpfend erfasst wird. Der Arbeitsbericht informiert über Entwicklungen am IZ, die darauf abzielen, Wissen über das Interaktionsgeschehen in wissenschaftlichen Communities und den sozialen Status ihrer Akteure für das Retrieval auszunutzen. Grundlage hierfür sind soziale Netzwerke, die sich durch Kooperation der wissenschaftlichen Akteure konstituieren und in den Dokumenten der Datenbasis z.B. als Koautorbeziehungen repräsentiert sind (Autorennetzwerke). Die in dem Bericht beschriebenen Studien zur Small-World-Topologie von Autorennetzwerken zeigen, dass diese Netzwerke ein erhebliches Potential für Informationssysteme haben. Der Bericht diskutiert Szenarios, die beschreiben, wie Autorennetzwerke und hier insbesondere das Konzept der Akteurszentralität für die Informationssuche in Datenbanken sinnvoll genutzt werden können. Kernansatz dieser Retrievalmodelle ist die Suche nach Experten und das Ranking von Dokumenten auf der Basis der Zentralität von Autoren in Autorennetzwerken.

Footnote

Der vollständige Text steht unter http://www.gesis.org/Publikationen/Berichte/IZ_Arbeitsberichte/pdf/ab_32.pdf als PDF-Datei zur Verfügung

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Source

Information processing and management. 22(1986) no.6, S.465-476

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Schriften zur Informationswissenschaft; Bd.34

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Source

Grundlagen der praktischen Information und Dokumentation. Handbuch zur Einführung in die Informationswissenschaft und -praxis. 6., völlig neu gefaßte Ausgabe. Hrsg. von R. Kuhlen, W. Semar u. D. Strauch. Begründet von Klaus Laisiepen, Ernst Lutterbeck, Karl-Heinrich Meyer-Uhlenried

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Abstract

Dieser Beitrag beschreibt eine Studie zur Entwicklung und Evaluierung von Rankingverfahren für bibliothekarische Informationssysteme. Dazu wurden mögliche Faktoren für das Relevanzranking ausgehend von den Verfahren in Websuchmaschinen identifiziert, auf den Bibliothekskontext übertragen und systematisch evaluiert. Mithilfe eines Testsystems, das auf dem ZBW-Informationsportal EconBiz und einer web-basierten Software zur Evaluierung von Suchsystemen aufsetzt, wurden verschiedene Relevanzfaktoren (z. B. Popularität in Verbindung mit Aktualität) getestet. Obwohl die getesteten Rankingverfahren auf einer theoretischen Ebene divers sind, konnten keine einheitlichen Verbesserungen gegenüber den Baseline-Rankings gemessen werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Adaptierung des Rankings auf individuelle Nutzer bzw. Nutzungskontexte notwendig sein könnte, um eine höhere Performance zu erzielen.

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30. 3.2001 13:32:22

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Date

25. 8.2005 17:42:22

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Abstract

Für das Modifizieren von Suchanfragen kennt das Information Retrieval vielfältige Möglichkeiten. Nach einer einleitenden Darstellung der Wechselwirkung zwischen Informationsbedarf und Suchanfrage wird eine konzeptuelle und typologische Annäherung an Verfahren zur Anfragemodifikation gegeben. Im Anschluss an eine kurze Charakterisierung des Fakten- und des Information Retrieval, sowie des Vektorraum- und des probabilistischen Modells, werden intellektuelle, automatische und interaktive Modifikationsverfahren vorgestellt. Neben klassischen intellektuellen Verfahren, wie der Blockstrategie und der "Citation Pearl Growing"-Strategie, umfasst die Darstellung der automatischen und interaktiven Verfahren Modifikationsmöglichkeiten auf den Ebenen der Morphologie, der Syntax und der Semantik von Suchtermen. Darüber hinaus werden das Relevance Feedback, der Nutzen informetrischer Analysen und die Idee eines assoziativen Retrievals auf der Basis von Clustering- und terminologischen Techniken, sowie zitationsanalytischen Verfahren verfolgt. Ein Eindruck für die praktischen Gestaltungsmöglichkeiten der behandelten Verfahren soll abschließend durch fünf Anwendungsbeispiele vermittelt werden.

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Series

Schriften zur Informationswissenschaft; Bd.30

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Abstract

Die Menge an Daten im Internet steigt weiter rapide an. Damit wächst auch der Bedarf an qualitativ hochwertigen Information Retrieval Diensten zur Orientierung und problemorientierten Suche. Die Entscheidung für die Benutzung oder Beschaffung von Information Retrieval Software erfordert aussagekräftige Evaluierungsergebnisse. Dieser Beitrag stellt neuere Entwicklungen bei der Evaluierung von Information Retrieval Systemen vor und zeigt den Trend zu Spezialisierung und Diversifizierung von Evaluierungsstudien, die den Realitätsgrad derErgebnisse erhöhen. DerSchwerpunkt liegt auf dem Retrieval von Fachtexten, Internet-Seiten und Multimedia-Objekten.

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Abstract

Interaktives Information Retrieval (IIR) zielt darauf ab, die komplexen Interaktionen zwischen Nutzer*innen und Systemen im IR zu verstehen. Es gibt umfangreiche Literatur zu Themen wie der formalen Modellierung des Suchverhaltens, der Simulation der Interaktion, den interaktiven Funktionen zur Unterstützung des Suchprozesses und der Evaluierung interaktiver Suchsysteme. Dabei ist die interaktive Unterstützung nicht allein auf die Suche beschränkt, sondern hat ebenso die Hilfe bei Navigation und Exploration zum Ziel.

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Date

14. 6.2015 22:12:44

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Abstract

Information-Retrieval-(IR-)Modelle spezifizieren, wie zur einer gegebenen Anfrage die Antwortdokumente aus einer Dokumentenkollektion bestimmt werden. Dabei macht jedes Modell bestimmte Annahmen über die Struktur von Dokumenten und Anfragen und definiert dann die so genannte Retrievalfunktion, die das Retrievalgewicht eines Dokumentes bezüglich einer Anfrage bestimmt - im Falle des Booleschen Retrieval etwa eines der Gewichte 0 oder 1. Die Dokumente werden dann nach fallenden Gewichten sortiert und dem Benutzer präsentiert. Zunächst sollen hier einige grundlegende Charakteristika von Retrievalmodellen beschrieben werden, bevor auf die einzelnen Modelle näher eingegangen wird. Wie eingangs erwähnt, macht jedes Modell Annahmen über die Struktur von Dokumenten und Fragen. Ein Dokument kann entweder als Menge oder Multimenge von so genannten Termen aufgefasst werden, wobei im zweiten Fall das Mehrfachvorkommen berücksichtigt wird. Dabei subsummiert 'Term' einen Suchbegriff, der ein einzelnes Wort, ein mehrgliedriger Begriff oder auch ein komplexes Freitextmuster sein kann. Diese Dokumentrepräsentation wird wiederum auf eine so genannte Dokumentbeschreibung abgebildet, in der die einzelnen Terme gewichtet sein können; dies ist Aufgabe der in Kapitel B 5 beschriebenen Indexierungsmodelle. Im Folgenden unterscheiden wir nur zwischen ungewichteter (Gewicht eines Terms ist entweder 0 oderl) und gewichteter Indexierung (das Gewicht ist eine nichtnegative reelle Zahl). Ebenso wie bei Dokumenten können auch die Terme in der Frage entweder ungewichtet oder gewichtet sein. Daneben unterscheidet man zwischen linearen (Frage als Menge von Termen, ungewichtet oder gewichtet) und Booleschen Anfragen.

Source

Grundlagen der praktischen Information und Dokumentation. 5., völlig neu gefaßte Ausgabe. 2 Bde. Hrsg. von R. Kuhlen, Th. Seeger u. D. Strauch. Begründet von Klaus Laisiepen, Ernst Lutterbeck, Karl-Heinrich Meyer-Uhlenried. Bd.1: Handbuch zur Einführung in die Informationswissenschaft und -praxis