Please use this identifier to cite or link to this item:
https://hdl.handle.net/20.500.14279/34842| Title: | Modern Data Storage Architectures for Managing Big Data: The Role of Semantically Enrichment Mechanisms in Data Management and Security | Authors: | Pingos, Michalis | Keywords: | Big Data;Data Lakes;Data Meshes;Semantic Enrichment;Metadata;Data Blueprints;Blockchain Technology;Process Mining;Smart | Advisor: | Andreou, Andreas S. | Issue Date: | May-2025 | Department: | Department of Electrical Engineering, Computer Engineering and Informatics | Faculty: | Faculty of Engineering and Technology | Abstract: | This PhD thesis moves in the broader area of Smart Data Processing (SDP) and Systems of Deep Insights (SDI) and focuses on Big Data storage and management, addressing significant challenges such as optimizing data access, security, and retrieval. It explores current approaches for efficiently managing data sources, their organization, and storage for seamless access and retrieval while addressing challenges related to data integrity, privacy, and access control. A key contribution of this research is the development of a semantically enriched Data Lake framework, which enhances data structuring, accessibility, and governance by leveraging metadata-driven semantic data blueprints (SDB) supporting also process mining. Empirical findings demonstrate that Data Mesh architectures significantly outperform traditional Data Lakes, offering improved scalability, flexibility, and decision-making agility. The thesis demonstrates how transitioning from centralized Data Lakes to decentralized, semantically enriched Data Meshes enables enhanced data discoverability, real-time insights, and secure cross-organizational collaboration. The application of the aforementioned concepts in a smart manufacturing environment showcases how metadata-driven Data Meshes streamline operational efficiency, improve data traceability, and facilitate decentralized access control mechanisms. The integration of Blockchain technology and Non-Fungible Tokens (NFTs) further strengthens data ownership, integrity, and secures access management in Data Lakes and Data Meshes. Through experimental evaluation using real-world industrial data, research conducted highlights the effectiveness of the proposed framework in optimizing data workflows, reducing processing delays and enhancing security. This research provides valuable methodologies for enterprises seeking to harness the power of Big Data, fostering a more intelligent, secure, and adaptive data management paradigm. | Description: | Αυτή η διδακτορική διατριβή κινείται στο ευρύτερο πεδίο της Έξυπνης Επεξεργασίας Δεδομένων (Smart Data Processing - SDP) και των Συστημάτων Βαθέων Ενοράσεων (Systems of Deep Insights - SDI), εστιάζοντας στην αποθήκευση και διαχείριση Μεγάλων Δεδομένων (Big Data), αντιμετωπίζοντας σημαντικές προκλήσεις όπως η βελτιστοποίηση της πρόσβασης, της ασφάλειας και της ανάκτησης των δεδομένων. Εξετάζει σύγχρονες προσεγγίσεις για την αποδοτική διαχείριση πηγών δεδομένων, την οργάνωση και αποθήκευσή τους, εξασφαλίζοντας απρόσκοπτη πρόσβαση και ανάκτηση, ενώ ταυτόχρονα διαχειρίζεται ζητήματα που σχετίζονται με την ακεραιότητα των δεδομένων, την ιδιωτικότητα και τον έλεγχο πρόσβασης. Μια βασική συνεισφορά της έρευνας αυτής είναι η ανάπτυξη ενός εννοιολογικά εμπλουτισμένου πλαισίου Data Lake, το οποίο ενισχύει τη δομή, την προσβασιμότητα και τη διακυβέρνηση των δεδομένων μέσω της αξιοποίησης εννοιολογικών προτύπων δεδομένων καθοδηγούμενων από μεταδεδομένα (Semantic Data Blueprints - SDB), υποστηρίζοντας παράλληλα και την εξόρυξη διαδικασιών (process mining). Τα εμπειρικά ευρήματα δείχνουν ότι οι αρχιτεκτονικές Data Mesh υπερτερούν σημαντικά των παραδοσιακών Data Lakes, προσφέροντας αυξημένη επεκτασιμότητα, ευελιξία και ευκινησία στη λήψη αποφάσεων. Η διατριβή αποδεικνύει ότι η μετάβαση από κεντρικοποιημένα Data Lakes σε αποκεντρωμένες, εννοιολογικά εμπλουτισμένες αρχιτεκτονικές Data Mesh επιτρέπει την ενίσχυση της ανακαλυψιμότητας των δεδομένων, της άντλησης πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο και της ασφαλούς διαλειτουργικότητας μεταξύ οργανισμών. Η εφαρμογή των παραπάνω εννοιών σε ένα περιβάλλον έξυπνης παραγωγής καταδεικνύει πώς τα Data Mesh που καθοδηγούνται από μεταδεδομένα μπορούν να βελτιώσουν την επιχειρησιακή αποδοτικότητα, την ιχνηλασιμότητα των δεδομένων και να υποστηρίξουν αποκεντρωμένους μηχανισμούς ελέγχου πρόσβασης. Η ενσωμάτωση τεχνολογίας Blockchain και Μη Ανταλλάξιμων Διακριτικών (Non-Fungible Tokens - NFTs) ενισχύει περαιτέρω την ιδιοκτησία, την ακεραιότητα και την ασφαλή διαχείριση πρόσβασης στα Data Lakes και τα Data Meshes. Μέσα από πειραματική αξιολόγηση με τη χρήση πραγματικών βιομηχανικών δεδομένων, η έρευνα αναδεικνύει την αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου πλαισίου στη βελτιστοποίηση των ροών δεδομένων, στη μείωση καθυστερήσεων επεξεργασίας και στην ενίσχυση της ασφάλειας. Η παρούσα διατριβή παρέχει πολύτιμες μεθοδολογίες για επιχειρήσεις που επιδιώκουν να αξιοποιήσουν τη δύναμη των Μεγάλων Δεδομένων, προάγοντας ένα πιο έξυπνο, ασφαλές και προσαρμοστικό πρότυπο διαχείρισης δεδομένων. | URI: | https://hdl.handle.net/20.500.14279/34842 | Rights: | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | Type: | PhD Thesis | Affiliation: | Cyprus University of Technology |
| Appears in Collections: | Διδακτορικές Διατριβές/ PhD Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Michalis_Pingos_PhD_2025.pdf | full text | 3.12 MB | Adobe PDF | View/Open |
CORE Recommender
Page view(s)
296
Last Week
1
1
Last month
27
27
checked on May 16, 2026
Download(s)
3,742
checked on May 16, 2026
Google ScholarTM
Check
This item is licensed under a Creative Commons License

