Τα ∆ιασυνδεδεμένα ∆εδομένα (Linked Data) είναι ένας τρόπος δημοσίευσης δεδομένων που διευκολύνει το διαμοιρασμό, τη διασύνδεση, την αναζήτηση και την επαναχρησιμοποίησή τους. Ήδη υπάρχουν χιλιάδες τέτοια σύνολα δεδομένων, στο εξής πηγές, και ο αριθμός και το μέγεθος τους αυξάνεται. Αν και ο κύριος στόχος των ∆ιασυνδεδεμένων ∆εδομένων είναι η διασύνδεση και η ολοκλήρωση τους, αυτός ο στόχος δεν έχει επιτευχθεί ακόμα σε ικανοποιητικό βαθμό. Ακόμα και φαινομενικά απλές εργασίες, όπως η εύρεση όλων των πληροφοριών για μία συγκεκριμένη οντότητα αποτελούν πρόκληση διότι αυτό προϋποθέτει γνώση των περιεχομένων όλων των πηγών, καθώς και την ικανότητα συλλογισμού επί των συναθροισμένων περιεχομένων τους, συγκεκριμένα απαιτείται ο υπολογισμός του συμμετρικού και μεταβατικού κλεισίματος των σχέσεων ισοδυναμίας μεταξύ των ταυτοτήτων των οντοτήτων και των οντολογιών. Η ανακάλυψη δεδομένων (Dataset Discovery) επίσης αποτελεί μεγάλη πρόκληση, διότι οι τρέχουσες προσεγγίσεις αξιοποιούν μόνο τα μεταδεδομένα των πηγών, και δεν λαμβάνουν υπόψη τα περιεχόμενα τους. Σε αυτή τη διατριβή, αναλύουμε το ερευνητικό έργο που έχει παραχθεί στον τομέα της Ολοκλήρωσης ∆ιασυνδεμένων ∆εδομένων με έμφαση σε τεχνικές που μπορούν να εφαρμοστούν σε μεγάλη κλίμακα. Συγκεκριμένα παραγοντοποιούμε το πρόβλημα σε διαστάσεις που επιτρέπουν την καλύτερη κατανόηση του προβλήματος και τον εντοπισμό των ανοικτών προκλήσεων. Εν συνεχεία προτείνουμε ευρετήρια και αλγορίθμους για την αντιμετώπιση των παραπάνω προκλήσεων, συγκεκριμένα μεθόδους για συλλογισμό επί των ταυτοτήτων των πόρων, για εύρεση όλων των πληροφοριών για μία οντότητα, για ανακάλυψη πηγών βάσει περιεχομένου και άλλων. Λόγω του μεγάλου πλήθους και όγκου των πηγών, οι τεχνικές που προτείνονται περιλαμβάνουν αυξητικούς και παράλληλους αλγορίθμους. ∆είχνουμε ότι η ανακάλυψη πηγών βάσει περιεχομένου ανάγεται στην επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης και προτείνουμε τεχνικές για την αποδοτική επίλυσή τους. Τα παραπάνω ευρετήρια και αλγόριθμοι έχουν υλοποιηθεί στη σουίτα υπηρεσιών που αναπτύξαμε που αναφέρεται με το όνομα LODsyndesis, η οποία προσφέρει όλες αυτές τις υπηρεσίες σε πραγματικό χρόνο. Επιπροσθέτως, παρουσιάζουμε μία εκτενή ανάλυση συνδεσιμότητας για ένα μεγάλο υποσύνολο πηγών του νέφους Ανοικτών ∆ιασυνδεδεμένων ∆εδομένων (LOD Cloud). Συγκεκριμένα αναφέρουμε μετρήσεις (συνδεσιμότητας και αποδοτικότητας) που αφορούν 2 δισεκατομμύρια τριπλέτες, 412 εκατομμύρια URIs και 44 εκατομμύρια σχέσεις ισοδυναμίας που προέρχονται από 400 πηγές, χρησιμοποιώντας από 1 έως 96 μηχανήματα για την ευρετηρίαση.Ενδεικτικά, χρησιμοποιώντας 96 μηχανήματα χρειάστηκαν λιγότερα από 10 λεπτά για τον υπολογισμό του συμμετρικού και μεταβατικού κλεισίματος, και 81 λεπτά για την ευρετηρίαση 2 δισεκατομμυρίων τριπλετών. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιώντας τα ευρετήρια μαζί με τους προτεινόμενους αυξητικούς αλγορίθμους, κατέστη εφικτός ο υπολογισμός των μετρήσεων συνδεσιμότητας για 1 εκατομμύριο υποσύνολα πηγών σε 1 δευτερόλεπτο (τρεις τάξεις μεγέθους γρηγορότερα σε σχέση με συμβατικές μεθόδους), ενώ οι προσφερόμενες υπηρεσίες έχουν απόκριση δευτερολέπτων. Οι υπηρεσίες αυτές καθιστούν εφικτή και την υλοποίηση υπηρεσιών υψηλότερου επιπέδου, όπως υπηρεσίες εμπλουτισμού πηγών για χρήση από τεχνικές Μηχανικής Μάθησης καθώς και τεχνικές για ∆ιανυσματικές Αναπαστάσεις Γράφων Γνώσης (Knowledge Graph Embeddings) και δείχνουμε ότι ο εμπλουτισμός αυτός βελτιώνει τις προβλέψεις σε προβλήματα μηχανικής μάθησης.