7、数据库、语义网与链接数据：技术演进与应用探索

数据库、语义网与链接数据：技术演进与应用探索

1. 数据库发展历程

20世纪60年代，人工智能社区逐渐形成，与此同时，数据领域也有了重要发展。当时，美国国家航空航天局（NASA）为了管理阿波罗项目中火箭部件及其供应商信息，开发了一种层次文件系统。1966年，IBM基于该文件系统构建了信息管理系统（IMS），这种层次模型以树状形式存储数据。几乎同一时期，通用电气的查尔斯·巴赫曼（Charles Bachman）提出了网络模型，并在集成数据存储（IDS）中实现，该模型以图状形式存储数据。

这两种导航式数据库模型有一些关键特点。程序一次只能访问一个数据库元组，这就需要编写大量嵌套循环，查询性能很大程度上取决于程序员。例如，IMS甚至没有对存储实现进行抽象，针对不同数据结构需要编写不同的循环。这种紧密耦合虽然能高效访问数据，但数据库结构的微小变化都可能导致应用程序需要重新编程。

1970年，IBM的数学家埃德加·F·科德（Edgar F. Codd）为实现数据独立性，提出了关系模型。该模型将数据库的逻辑表示与物理实现分离，数据存储在简单的数据结构（关系，即表）中，数据库操作基于关系级别而非元组级别，可同时处理多个元组。操作通过基于集合运算的关系代数进行形式化，并可以使用高级声明性语言（如SQL）进行查询。SQL成为美国国家标准协会（ANSI）标准后，关系模型逐渐取代了层次和网络等导航式模型。

关系模型将数据存储在元组中，元组是将属性名映射到值的部分函数，关系由表头（有限的属性名集合，即列）和表体（所有以表头为定义域的元组集合）组成。

然而，随着面向对象编程的兴起，开发者发现面向对象范式与关系模型之间存在不匹配的问题。复杂对象难以直接存储在关系数据库