[论文解读] Principles of the Concept-Oriented Data Model

Alexandr Savinov|ArXiv.org|Dec 30, 2007

Advanced Database Systems and Queries参考文献 7被引用 7

一句话总结

本文提出了概念导向数据模型（CODM），这是一种新颖的数据建模方法，将数据表示为分层概念中的项目，其中项目由对超项目的引用组成。该模型支持将关系作为子概念、通过子概念实现多值属性，并通过集合操作和语义传播实现查询处理，以支持推理和聚合。

ABSTRACT

In the paper a new approach to data representation and manipulation is described, which is called the concept-oriented data model (CODM). It is supposed that items represent data units, which are stored in concepts. A concept is a combination of superconcepts, which determine the concept's dimensionality or properties. An item is a combination of superitems taken by one from all the superconcepts. An item stores a combination of references to its superitems. The references implement inclusion relation or attribute-value relation among items. A concept-oriented database is defined by its concept structure called syntax or schema and its item structure called semantics. The model defines formal transformations of syntax and semantics including the canonical semantics where all concepts are merged and the data semantics is represented by one set of items. The concept-oriented data model treats relations as subconcepts where items are instances of the relations. Multi-valued attributes are defined via subconcepts as a view on the database semantics rather than as a built-in mechanism. The model includes concept-oriented query language, which is based on collection manipulations. It also has such mechanisms as aggregation and inference based on semantics propagation through the database schema.

研究动机与目标

• 通过概念和项目统一框架表示数据和语义，以解决传统数据模型的局限性。
• 通过将多值属性建模为子概念，消除对内置多值属性机制的需求。
• 实现数据库语法和语义的正式转换，包括将所有概念合并的规范语义。
• 通过模式中的语义传播系统支持推理和聚合。
• 基于集合操作定义正式查询语言，以实现表达性强的数据操作。

提出的方法

• 将数据表示为存储在概念中的项目，其中每个概念由其超概念定义，以确定维度或属性。
• 将项目建模为超项目的组合，通过引用超项目实现包含关系或属性-值关系。
• 通过模式（语法）和项目结构（语义）定义概念导向数据库，并在两者之间建立正式转换。
• 通过将所有概念合并为单一项目集合，引入规范语义，同时保持数据语义。
• 将关系视为子概念，使关系型数据能原生地表示在该模型中。
• 采用基于集合操作的概念导向查询语言，通过语义传播实现聚合和推理。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过分层概念结构统一表示模式（语法）和数据（语义）？
• RQ2 如何在不依赖内置语言构造的情况下建模多值属性？
• RQ3 哪些正式机制能够实现数据库不同语义和语法状态之间的转换？
• RQ4 如何通过概念层次中的语义传播系统支持推理和聚合？
• RQ5 规范语义在简化和统一跨概念的数据表示中起什么作用？

主要发现

• 概念导向数据模型通过分层概念和项目引用，为统一模式与数据语义提供了正式基础。
• 多值属性被有效建模为子概念，避免了对特殊语言构造的需求。
• 定义了语法与语义之间的正式转换，包括将所有概念合并为单一项目集合的规范语义。
• 该模型通过语义传播支持推理和聚合，实现对数据库模式的推理能力。
• 概念导向查询语言通过基于集合的操作实现表达性强的数据操作。
• 该模型将关系视为子概念，使关系型数据能与其它数据结构在同一框架中原生表示。