數(shù)據(jù)庫新技術及發(fā)展趨勢

徐海東

隨著計算機應用領域的不斷拓展和多媒體技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫已是計算機科學技術中發(fā)展最快、應用最廣泛的重要分支之一，數(shù)據(jù)庫技術的研究也取得了重大突破，他已成為計算機信息系統(tǒng)和計算機應用系統(tǒng)的重要的技術基礎和支柱。

由于用戶應用需求的提高、硬件技術的發(fā)展和Internet/Intranet提供的豐富多彩的多媒體交流方式，促進了數(shù)據(jù)庫技術與網(wǎng)絡通信技術、人工智能技術、面向?qū)ο蟪绦蛟O計技術、并行計算技術等相互滲透，互相結合，成為當前數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的主要特征，形成了數(shù)據(jù)庫新技術。

一、數(shù)據(jù)庫新技術

（一）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)

面向?qū)ο蟮姆椒ê图夹g對數(shù)據(jù)庫發(fā)展的影響最為深遠，起源于程序設計語言，把面向?qū)ο蟮南嚓P概念與程序設計技術相結合，是一種認識事物和世界的方法論，他以客觀世界中一種穩(wěn)定的客觀存在實體對象為基本元素，并以“類”和“繼承”來表達事物間具有的共性和他們之間存在的內(nèi)在關系。

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)將數(shù)據(jù)作為能自動重新得到和共享的對象存儲，包含在對象中的是完成每一項數(shù)據(jù)庫事務處理指令，這些對象可能包含不同類型的數(shù)據(jù)，包括傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)和處理過程，也包括聲音、圖形和視頻信號，對象可以共享和重用。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的這些特性通過重用和建立新的多媒體應用能力使軟件開發(fā)變得容易，這些應用可以將不同類型的數(shù)據(jù)結合起來。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的好處是支持WWW應用能力。

然而，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫是一項相對較新的技術，尚缺乏理論支持，他可能在處理大量包含很多事務的數(shù)據(jù)方面比關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)慢得多，但人們已經(jīng)開發(fā)了混合關系對象數(shù)據(jù)庫，這種數(shù)據(jù)庫將關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理事務的能力與面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)處理復雜關系與新型數(shù)據(jù)的能力結合起來。

（二）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是分布式技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合，在數(shù)據(jù)庫研究領域中已有多年的歷史和出現(xiàn)過一批支持分布數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)，如SDD1系統(tǒng)、DINGRES系統(tǒng)和 POREL系統(tǒng)等。

從概念上講，分布式數(shù)據(jù)庫是物理上分散在計算機網(wǎng)絡各結點上，而邏輯上屬于同一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集合。他具有數(shù)據(jù)的分布性和數(shù)據(jù)庫間的協(xié)調(diào)性兩大特點。系統(tǒng)強調(diào)結點的自治性而不強調(diào)系統(tǒng)的集中控制，且系統(tǒng)應保持數(shù)據(jù)的分布透明性，使應用程序編寫時可完全不考慮數(shù)據(jù)的分布情況。

無疑分布式是計算機應用的發(fā)展方向，也是數(shù)據(jù)庫技術應用的實際需求，其技術基礎除計算機硬、軟件技術支持外，計算機通信與網(wǎng)絡技術當然是其最重要的基礎。但分布式系統(tǒng)結構、分布式數(shù)據(jù)庫由于其實現(xiàn)技術上的問題，當前并沒有完全達到預期的目標，而客戶/服務器（Client/Server，C/S）體系結構卻正在風行，廣義的理解，C/S也是一種分布式結構，按照C/S結構，一個數(shù)據(jù)處理任務至少是分布在2個不同的部件上完成。

C/S結構把任務分為2部分，一部分是由前端（Frontend，即Client）運行應用程序，提供用戶接口，而另一部分是由后端（Backend，即Server）提供特定服務，包括數(shù)據(jù)庫或文件服務、通信服務等。客戶機通過遠程調(diào)用或直接請求應用程序提供服務，服務器執(zhí)行所要求的功能后，將結果返回客戶機，客戶機和服務器通過網(wǎng)絡來實現(xiàn)協(xié)同工作。C/S結構具有性能優(yōu)越、保護投資、易于擴展和保證數(shù)據(jù)完整性等優(yōu)點。

當前，C/S技術日臻完善，客戶機與服務器允許有多種選擇，這樣計算機系統(tǒng)就可以實現(xiàn)橫向集成，即將來自不同廠家的、不同領域內(nèi)的最好的產(chǎn)品集成在一起，組成一個性能價格比最優(yōu)的系統(tǒng)。當前已有多種數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持C/S結構，其中Sybase是較典型的代表。

（三）知識數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

知識數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能是如何把由大量的事實、規(guī)則、概念組成的知識存儲起來，進行管理，并向用戶提供方便快速的檢索、查詢手段。因此，知識數(shù)據(jù)庫可定義為：知識、經(jīng)驗、規(guī)則和事實的集合。知識數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備對知識的表示方法；對知識系統(tǒng)化的組織管理；知識庫的操作；庫的查詢與檢索；知識的獲取與學習；知識的編輯；庫的管理等功能。知識數(shù)據(jù)庫是人工智能技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合。

（四）模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

模糊性是客觀世界的一個重要屬性，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)描述和處理的是精確的或確定的客觀事物，但不能描述和處理模糊性和不完全性等概念，這是一個很大的不足，為此，開展模糊數(shù)據(jù)庫理論和實現(xiàn)技術的研究，其目標是能夠存儲以各種形式表示的模糊數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)上的運算和操作、對數(shù)據(jù)的約束（包括完整性和安全性）、用戶使用的數(shù)據(jù)庫窗口用戶視圖、數(shù)據(jù)的一致性和無冗余性的定義等都是模糊的，精確數(shù)據(jù)可以看成是模糊數(shù)據(jù)的特例；模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是模糊技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合，由于理論和實現(xiàn)技術上的困難，模糊數(shù)據(jù)庫技術近年來發(fā)展不是很理想，但他已在模式識別、過程控制、案情偵破、醫(yī)療診斷、工程設計、營養(yǎng)咨詢、公共服務以及專家系統(tǒng)等領域得到較好的應用，顯示了廣闊的應用前景。

二、數(shù)據(jù)庫應用技術

（一）工程數(shù)據(jù)庫

工程數(shù)據(jù)庫是一種能存儲和管理各種工程圖形，并能為工程設計提供各種服務的數(shù)據(jù)庫。它適用于CAD/CAM、計算機集成制造（CIM）等通稱為CAX的工程應用領域。工程數(shù)據(jù)庫針對工程應用領域的需求，對工程對象進行處理，并提供相應的管理功能及良好的設計環(huán)境。

工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是用于支持工程數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要應具有以下功能：（1）支持復雜多樣的工程數(shù)據(jù)的存儲和集成管理；（2）支持復雜對象（如圖形數(shù)據(jù)）的表示和處理；（3）支持變長結構數(shù)據(jù)實體的處理；（4）支持多種工程應用程序；（5） 支持模式的動態(tài)修改和擴展；（6）支持設計過程中多個不同數(shù)據(jù)庫版本的存儲和管理；（7）支持工程長事務和嵌套事務的處理和恢復；

在工程數(shù)據(jù)庫的設計過程中，由于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型難于滿足CAX應用對數(shù)據(jù)模型的要求，需要運用當前數(shù)據(jù)庫研究中的一些新的模型技術，如擴展的關系模型、語義模型、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。

（二）統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫

統(tǒng)計數(shù)據(jù)是人類對現(xiàn)實社會各行各業(yè)、科技教育、國情國力的大量調(diào)查數(shù)據(jù)。采用數(shù)據(jù)庫技術實現(xiàn)對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的管理，對于充分發(fā)揮統(tǒng)計信息的作用具有決定性的意義。統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫是一種用來對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行存貯、統(tǒng)計（如求數(shù)據(jù)的平均值、最大值、最小值、總和等等）、分析的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。多維性是統(tǒng)計數(shù)據(jù)的第一個特點，也是最基本的特點。其次，統(tǒng)計數(shù)據(jù)是在一定時間（年度、月度、季度）期末產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，故入庫時總是定時的大批量加載。經(jīng)過各種條件下的查詢以及一定的加工處理，通常又要輸出一系列結果報表。這就是統(tǒng)計數(shù)據(jù)的“大進大出”特點。 統(tǒng)計數(shù)據(jù)的時間屬性是一個最基本的屬性，任何統(tǒng)計量都離不開時間因素，而且經(jīng)常需要研究時間序列值，所以統(tǒng)計數(shù)據(jù)又有時間向量性；第四，隨著用戶對所關心問題的觀察角度不同，統(tǒng)計數(shù)據(jù)查詢出來后常有轉置的要求。

結語

對于廣大的數(shù)據(jù)庫用戶來講，主要有兩方面的要求：（1）希望得到自己所需要的數(shù)據(jù)或信息；（2）能夠方便地接受和使用這些數(shù)據(jù)或信息。前一類要求應通過工程的硬、軟件環(huán)境支持和高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫設計來達到；后一類要求則應為用戶提供良好的用戶界面和完善的應用支持來達到。但值得注意的是，任何數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建設，其最根本的問題還是對應用領域中基礎數(shù)據(jù)的識別與組織，如果做不到這一點，是很難做出讓用戶滿意和認可的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的。因此，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設中的數(shù)據(jù)規(guī)劃、面向應用領域的全面數(shù)據(jù)分析和全面數(shù)據(jù)庫設計，將是系統(tǒng)建設中的頭等大事。

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［3］吳少敏，馮建生.寶鋼數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)［J］.寶鋼技術，2001.