مخطط الخصائص

الرسم البياني للخصائص ، أو الرسم البياني للخصائص المصنفة ، أو الرسم البياني المنسوب، هو نموذج بيانات لقواعد البيانات المختلفة الموجهة نحو الرسم البياني ، ^{[ 1 ]} حيث ترتبط أزواج الكيانات بعلاقات موجهة، ويمكن أن يكون للكيانات والعلاقات خصائص.

في مصطلحات نظرية الرسوم البيانية ، يُعدّ الرسم البياني للخصائص رسمًا بيانيًا متعددًا موجهًا ، حيث تمثل رؤوسه الكيانات وتمثل أقواسه العلاقات. لكل قوس مُعرّف وعقدة مصدر وعقدة هدف، وقد يحتوي على خصائص.

الخصائص عبارة عن أزواج مفتاح-قيمة، حيث تكون المفاتيح سلاسل نصية والقيم أرقامًا أو سلاسل نصية. وهي تُشابه السمات في نمذجة الكيان-السمة-القيمة والنمذجة الكائنية التوجه . في المقابل، في رسوم RDF البيانية ، يُستخدم مصطلح "الخصائص" للإشارة إلى الأقواس. ولذلك، يُعدّ مصطلح " الرسوم البيانية المنسوبة" أو "الرسوم البيانية ذات الخصائص" أكثر وضوحًا.

ظهر نموذج البيانات هذا في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

استنادًا إلى التعريفات المعتمدة على نطاق واسع، ^{[ 2 ] [ 3 ]} يمكن تعريف الرسم البياني للخصائص/الرسم البياني المنسوب بواسطة مجموعة من 7 عناصر (N، A، K، V، α،${\displaystyle \kappa }$، π)، حيث

• N هي مجموعة العقد/ الرؤوس في الرسم البياني
• A هي مجموعة الأقواس ( الحواف الموجهة ) للرسم البياني
• K عبارة عن مجموعة من المفاتيح، مأخوذة من مجموعة قابلة للعد، تحدد طبيعة السمات/الخصائص.
• V عبارة عن مجموعة من القيم، يتم ربطها بهذه المفاتيح من أجل تحديد السمات الكاملة
• ${\displaystyle \alpha \colon A\to N\times N}$هي دالة كلية تُعرّف الرسم البياني المتعدد. بالنسبة لـ a ∈ A، u ∈ N، v ∈ N، فإن α(a) = (u, v) تعني أن a قوس من الرسم البياني، حيث u هي نقطة الأصل و v هي نقطة النهاية.
• ${\displaystyle \kappa }$هي علاقة ثنائية على (A∪N) و K (معرفة رسميًا على أنها مجموعة جزئية من حاصل الضرب الديكارتي (A∪N)×K)، تربط صفرًا أو مفتاحًا واحدًا أو عدة مفاتيح بكل قوس وعقدة من الرسم البياني
• ${\displaystyle \pi \colon \kappa \to V}$هي دالة جزئية ، تُعطي قيمًا لخصائص العقد والأقواس التي تشملها. بالنسبة لـ u ∈ N و a ∈ A و k ∈ K، فإن π (u, k) (أو π (a, k)) هي القيمة المرتبطة بمفتاح الخاصية k للعقدة u (أو القوس a)، إذا كانت خاصية السمة المقابلة مُعرَّفة هناك.

يُعدّ مفهوم " التسميات " بنيةً مُكمّلة، تُستخدم في العديد من تطبيقات مخططات الخصائص مع قواعد بيانات الرسوم البيانية التجارية، حيث يُمكن ربطها بكلٍّ من عُقد وأقواس الرسم البياني. وللتسميات مبرر عملي أكثر منه نظري، إذ صُممت في الأصل لمستخدمي نماذج الكيانات والعلاقات وقواعد البيانات العلائقية ، لتسهيل استيراد مجموعات بياناتهم القديمة إلى قواعد بيانات الرسوم البيانية . تُتيح التسميات إمكانية ربط نفس المُعرّف (مُعرّف الجدول العلائقي، أو مُعرّف كيان الكيانات والعلاقات) بجميع عُقد الرسم البياني التي تُقابل الصفوف المختلفة لهذا الجدول العلائقي، أو مثيلات نفس الكيان/الفئة العامة. وفقًا للتعريف المُقترح، يُمكن اعتبار هذه التسميات سمات مُعرّفة فقط بواسطة مفتاح، دون قيمة مُرتبطة بها (وهذا هو السبب). ${\displaystyle \kappa }$يُعرَّف بشكل منفصل كعلاقة ثنائية، وπ كدالة جزئية. وبذلك يصبح التعريف الأساسي أكثر وضوحًا وبساطة، ويحقق مبدأ الاقتصاد . بدلاً من ذلك، وبشكل أكثر اتساقًا، يمكن تعريف التصنيفات من خلال مخططات الأنواع، كأنواع خاصة مرتبطة بالعقد والأقواس.

تُعتبر قواعد البيانات الموجهة نحو الرسوم البيانية، مقارنةً بقواعد البيانات العلائقية ، مُفضلةً لعدم حاجتها إلى تعريف مُسبق لمخطط البيانات لبدء ملء قاعدة البيانات. وهذا أمرٌ مرغوب فيه ومناسب للبيئات والتطبيقات التي تعمل وفق افتراض العالم المفتوح ، مثل وصف الأنظمة المعقدة وأنظمة الأنظمة ، والتي تتميز بالتنظيم والتطور من القاعدة إلى القمة، وليس بتحكم جهة واحدة. مع ذلك، حتى في مثل هذه البيئات، قد يكون من الضروري تقييد تمثيل مجموعات فرعية مُحددة من المعلومات المُدخلة في قاعدة البيانات، بطريقة تُشبه مخطط قاعدة البيانات التقليدي، مع الحفاظ على انفتاح الرسم البياني العام لإضافة بيانات أو تكوينات غير متوقعة. على سبيل المثال، يندرج وصف مدينة ذكية ضمن افتراض العالم المفتوح، وسيتم وصفه بواسطة المستوى الأعلى لقاعدة بيانات الرسوم البيانية، دون الحاجة إلى مخطط. مع ذلك، تظل الأنظمة الفرعية التقنية المُحددة لهذه المدينة أنظمة مغلقة من القمة إلى القاعدة ، تُدار بواسطة مُشغل واحد، والذي قد يفرض هيكلة أقوى للمعلومات، كما هو مُعتاد في تمثيلها بواسطة مخطط البيانات.

تُتيح مفاهيم "مخططات الأنواع" والمخططات ^{[ 2 ]} تلبية هذه الحاجة، حيث تؤدي الأنواع دورًا مشابهًا لدور التصنيفات في قواعد بيانات الرسوم البيانية التقليدية، مع إمكانية إضافية لتحديد العلاقات بين هذه الأنواع وتقييدها بالمفاتيح والخصائص. يُعد مخطط الأنواع نفسه مخططًا للخصائص، مرتبطًا بعلاقة تماثل الرسوم البيانية مع مخططات الحالات التي تستخدم الأنواع التي يُعرّفها، ويؤدي دورًا مشابهًا لدور المخطط في لغة تعريف البيانات .

تُعرَّف الأنطولوجيات أو قواميس المصطلحات أو التصنيفات المستخدمة للإشارة إلى أنواع NGSI-LD بواسطة رسوم بيانية، ولكنها رسوم بيانية RDF وليست رسومًا بيانية للخصائص، وعادةً ما يكون نطاقها أوسع من مخططات قواعد البيانات. يتيح الاستخدام التكميلي، الممكن مع أنواع NGSI-LD، للرسوم البيانية للأنواع والإشارة إلى الأنطولوجيات الخارجية ، فرض بنية بيانات قوية ومتسقة، مع توفير أساس دلالي وقابلية التشغيل البيني .