Семантическая модель данных
Тип процесса | описание базы данных на основе семантики |
---|---|
Продукт(ы) | Гелиш (2005 г.), ISO 15926-2 (2002 г.) |
Ведущие компании | ВВС США как комплексного автоматизированного производства программа |
Основные объекты | Планирование ресурсов данных, создание общих баз данных, оценка программного обеспечения поставщиков, интеграция существующих баз данных |
Год изобретения | середина 1970-х годов |

Семантическая модель данных ( SDM ) — это высокоуровневое описание базы данных на основе семантики и формализм структурирования ( модель базы данных ) для баз данных. Эта модель базы данных предназначена для того, чтобы охватить больше смысла среды приложения, чем это возможно с помощью современных моделей баз данных. Спецификация SDM описывает базу данных с точки зрения типов объектов, существующих в среде приложения, классификаций и группировок этих объектов, а также структурных взаимосвязей между ними. SDM предоставляет набор примитивов моделирования высокого уровня для отражения семантики среды приложения. Размещая производную информацию в структурной спецификации базы данных, SDM позволяет просматривать одну и ту же информацию несколькими способами; это позволяет напрямую удовлетворить различные потребности и требования к обработке, обычно присутствующие в приложениях баз данных. Конструкция настоящего SDM основана на нашем опыте использования его предварительной версии. SDM предназначен для повышения эффективности и удобства использования систем баз данных. Описание базы данных SDM может служить формальным инструментом спецификации и документации для базы данных; он может обеспечить основу для поддержки множества мощных средств пользовательского интерфейса, он может служить концептуальной моделью базы данных в процессе проектирования базы данных; и его можно использовать в качестве модели базы данных для нового типа системы управления базами данных.
В области разработки программного обеспечения [ править ]
Семантическая модель данных в разработке программного обеспечения имеет различные значения:
- Это концептуальная модель данных , в которую включена семантическая информация. Это означает, что модель описывает смысл своих экземпляров. Такая семантическая модель данных представляет собой абстракцию, которая определяет, как хранимые символы (данные экземпляра) соотносятся с реальным миром. [1]
- Это концептуальная модель данных , которая включает в себя возможность выражать и обмениваться информацией, что позволяет сторонам интерпретировать значение (семантику) экземпляров без необходимости знания метамодели. Такие семантические модели ориентированы на факты (в отличие от объектно-ориентированных). Факты обычно выражаются бинарными отношениями между элементами данных , тогда как отношения более высокого порядка выражаются как наборы бинарных отношений. Обычно бинарные отношения имеют форму троек: Объект-ТипОтношения-Объект. Например: Эйфелева башня <находится в> Париже.
Обычно данные экземпляра семантических моделей данных явно включают в себя виды отношений между различными элементами данных, например <расположен в>. Для интерпретации смысла фактов из примеров необходимо знать смысл видов отношений (типов отношений). Поэтому семантические модели данных обычно стандартизируют такие типы отношений. Это означает, что второй тип семантических моделей данных позволяет экземплярам выражать факты, включающие в себя их собственные значения. Второй вид семантических моделей данных обычно предназначен для создания семантических баз данных. Возможность включать значение в семантические базы данных облегчает создание распределенных баз данных , которые позволяют приложениям интерпретировать значение содержимого. Это означает, что семантические базы данных могут быть интегрированы, если они используют одни и те же (стандартные) типы отношений. Это также означает, что в целом они имеют более широкую применимость, чем реляционные или объектно-ориентированные базы данных .
Обзор [ править ]
Логическая структура данных системы управления базами данных (СУБД), будь то иерархическая , сетевая или реляционная , не может полностью удовлетворить требования к концептуальному определению данных, поскольку она ограничена по объему и смещена в сторону стратегии реализации, используемой СУБД. Таким образом, необходимость определения данных с концептуальной точки зрения привела к разработке методов семантического моделирования данных. То есть методы определения значения данных в контексте их взаимосвязей с другими данными, как показано на рисунке. Реальный мир с точки зрения ресурсов, идей, событий и т. д. символически определяется в физических хранилищах данных. Семантическая модель данных — это абстракция, которая определяет, как хранимые символы соотносятся с реальным миром. Таким образом, модель должна быть истинным представлением реального мира. [1]
По словам Класа и Шрефла (1995), «общая цель семантических моделей данных состоит в том, чтобы уловить больше смысла данных путем интеграции реляционных концепций с более мощными концепциями абстракции, известными из области искусственного интеллекта . Идея состоит в том, чтобы предоставить примитивы моделирования высокого уровня в виде неотъемлемая часть модели данных, облегчающая представление ситуаций реального мира». [2]
История [ править ]
Потребность в семантических моделях данных была впервые осознана ВВС США в середине 1970-х годов в результате программы интегрированного компьютерного производства (ICAM). Целью этой программы было повышение производительности производства за счет систематического применения компьютерных технологий. Программа ICAM выявила необходимость в улучшенных методах анализа и коммуникации для людей, участвующих в повышении производительности производства. В результате программа ICAM разработала серию методов, известных как методы IDEF (определение ICAM), которые включали следующее: [1]
- IDEF0 используется для создания «функциональной модели», которая представляет собой структурированное представление действий или процессов в среде или системе.
- IDEF1 используется для создания «информационной модели», которая представляет структуру и семантику информации в среде или системе.
- IDEF1X — метод семантического моделирования данных, используемый для создания графической информационной модели, которая представляет структуру и семантику информации в среде или системе. Использование этого стандарта позволяет создавать семантические модели данных, которые могут служить для поддержки управления данными как ресурсом, интеграции информационных систем и создания компьютерных баз данных.
- IDEF2 используется для создания «динамической модели», которая представляет изменяющиеся во времени поведенческие характеристики среды или системы.
В 1990-е годы применение методов семантического моделирования привело к созданию семантических моделей данных второго рода. Примером такой модели является семантическая модель данных, стандартизированная как ISO 15926-2 (2002 г.), которая получила дальнейшее развитие в языке семантического моделирования Gellish (2005 г.). Определение языка геллиш задокументировано в виде семантической модели данных. Сам по себе Gellish является языком семантического моделирования, который можно использовать для создания других семантических моделей. Эти семантические модели могут храниться в базах данных Gellish, которые являются семантическими базами данных.
Приложения [ править ]
Семантическая модель данных может использоваться для многих целей. Некоторые ключевые цели включают в себя: [1]
- Планирование ресурсов данных. Предварительную модель данных можно использовать для обеспечения общего представления данных, необходимых для управления предприятием. Затем модель можно проанализировать, чтобы определить и определить масштабы проектов для создания общих ресурсов данных.
- Создание общих баз данных. Полностью разработанная модель может использоваться для определения независимого от приложения представления данных, которое может быть проверено пользователями, а затем преобразовано в физическую структуру базы данных для любой из различных технологий СУБД. Помимо создания согласованных и общих баз данных, затраты на разработку могут быть значительно сокращены за счет моделирования данных.
- Оценка программного обеспечения поставщика. Поскольку модель данных фактически представляет инфраструктуру организации, программное обеспечение поставщика можно оценить по модели данных компании, чтобы выявить возможные несоответствия между инфраструктурой, подразумеваемой программным обеспечением, и тем, как компания фактически ведет бизнес.
- Интеграция существующих баз данных. Определив содержимое существующих баз данных с помощью семантических моделей данных, можно получить интегрированное определение данных. При правильной технологии полученную концептуальную схему можно использовать для управления обработкой транзакций в среде распределенной базы данных. Интегрированная система информационной поддержки ВВС США (I2S2) представляет собой экспериментальную разработку и демонстрацию такого рода технологии, применяемой к гетерогенным типам сред СУБД.
См. также [ править ]
- Вычислительная математика
- Концептуальная схема
- Модель «сущность-связь»
- Информационная модель
- Объектно-ролевое моделирование
- Онтология (информатика)
- Реляционная модель/Тасмания
- Семантическая технология
- Трехсхемный подход
Ссылки [ править ]
Эта статья включает общедоступные материалы Национального института стандартов и технологий.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и Публикация FIPS 184. Архивировано 3 декабря 2013 г. на сайте Wayback Machine , выпущенном IDEF1X Лабораторией компьютерных систем Национального института стандартов и технологий (NIST). 21 декабря 1993 года.
- ^ Вольфганг Клас, Михаэль Шрефль (1995). «Семантическое моделирование данных» В кн.: Метаклассы и их применение . Серия книг «Конспекты лекций по информатике». Издательство Springer Берлин/Гейдельберг. Том Том 943/1995.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Нафтали Д. Рише (1992). Проектирование базы данных: подход семантического моделирования . МакГроу-Хилл.
- Йохан тер Бекке (1992). Семантическое моделирование данных . Прентис Холл.
- Альфонсо Ф. Карденас и Деннис МакЛеод (1990). Основы исследований в объектно-ориентированных и семантических системах баз данных . Прентис Холл.
- Питер Грей, Кришнарао Г. Кулкарни и Норман В. Пэтон (1992). Объектно-ориентированные базы данных: подход семантической модели данных . Международная серия Прентис-Холл по информатике.
- Майкл Хаммер и Деннис Маклеод (1978). «Семантическая модель данных: механизм моделирования для приложений баз данных». В: Учеб. ACM SIGMOD Int'l. Конф. по управлению данными . Остин, Техас, 31 мая – 2 июня 1978 г., стр. 26–36.
- Хаммер, Майкл и Деннис Маклеод. «Описание базы данных с помощью SDM: семантическая модель базы данных». Транзакции ACM в системах баз данных (TODS) 6.3 (1981): 351-86. Веб.
Внешние ссылки [ править ]
- Семантическое моделирование данных, посвященный сайту Йохана тер Бекке.
- Технический анализ уровня моделирования семантических данных в инструментах BI