联手信息系统专业委员会：“知识图谱数据管理系统”术语发布 | CCF术语快线

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中文名：知识图谱数据管理系统

外文名：Knowledge Graph Data Management System

简写：KGDMS

学科：知识工程

实质：管理知识图谱数据的软件系统

基本简介：

知识图谱数据管理系统是为知识图谱数据提供存储、查询、更新、推理和分析服务的一种数据管理系统。与传统数据管理系统相比，知识图谱数据管理系统遵循知识图谱数据模型，具备知识推理和知识分析等功能。知识图谱数据管理系统是知识图谱信息系统的基础设施。

背景：

知识图谱在新一代人工智能中发挥着核心基础作用。随着知识图谱数据规模的增长，已有的数据管理系统无法有效适配和满足知识图谱数据的管理需求。一方面，关系数据模型与知识图谱数据模型之间存在显著差异；另一方面，已有数据库管理系统缺少支撑知识图谱应用的必要功能。知识图谱数据管理系统，除知识图谱数据的存储、查询、更新等传统数据管理功能外，还需支持知识图谱的推理和分析功能。

研究概况：

知识图谱数据管理系统以知识图谱数据模型为核心，主流模型包括RDF图模型[1]和属性图模型[2]。两者相较而言，RDF图模型具备基于描述逻辑的本体定义能力，属性图模型在表示图数据实例层面较为便捷但缺乏本体定义手段。根据数据模型的不同，RDF三元组库和图数据库分别是面向RDF图模型和属性图模型的知识图谱数据管理系统。此外，已有兼容RDF和属性图的统一数据模型的知识图谱管理系统的研发工作[3]。关于知识图谱数据管理系统的研究综述参见文献[4]。

知识图谱数据管理系统的存储管理方法，可分为两类：

基于关系的知识图谱存储管理，即以关系数据库作为物理存储的知识图谱数据存储方案，主要包括属性表[5]、垂直划分[6]、DB2RDF[7]等。

原生知识图谱存储管理，即专门为知识图谱而优化设计的数据存储方案，主要包括无索引邻接(index-free adjacency)[8]、六重索引[9]、VS*树[10]等。

知识图谱数据管理系统的查询语言，用于支持用户完成图模式匹配查询、导航式查询、分析型查询和数据更新维护等任务。根据数据模型的不同，可分为两类：

面向RDF图的查询语言，主要是SPARQL语言[11]，由W3C制定的RDF图标准查询语言，具有严格定义的语法和语义。

面向属性图的查询语言，包括Cypher[12]、Gremlin[13]、PGQL[14]、G-CORE[15]等多种查询语言，目前国际标准化组织在制定属性图的统一查询语言GQL[16]。

知识图谱分析查询功能，涵盖了大量图计算算法，例如，PageRank、最短路径、连通分量、聚集系数等，同时还包括基本的图谱表示学习算法，例如，TransE[17]、DistMult[18]、GraphSAGE[19]等。

知识图谱数据管理系统，与关系数据管理系统相比，还应支持知识推理功能，即依据某种规则系统，根据系统中已有的显式知识推导出系统中没有的隐式知识，但目前并不是所有的知识图谱数据管理系统都支持该功能。此外，知识图谱数据管理系统在事务处理方面的研发工作较少，主要沿用了关系数据管理系统的事务管理理论与方法。

知识图谱数据管理系统下一步的研发重点方向包括：（1）基于统一数据模型的知识图谱存储管理与查询处理方案；（2）知识图谱数据管理的事务处理机制；（3）分布式知识图谱数据管理理论与方法；（4）知识图谱数据管理系统对知识推理的支持；(5) 知识图谱数据管理系统为下游人工智能任务提供服务的机制。

参考文献：