Knotenschemas

Knotenschemas bezeichnet ein formales Modell zur Beschreibung der Struktur von Netzwerken oder Graphdaten. Es definiert, welche Arten von Knoten existieren, welche Beziehungen zwischen ihnen möglich sind und welche Attribute oder Regeln sie tragen. Ziel ist es, die Konsistenz, Interoperabilität und Abfrageleistung in graphbasierten Systemen sicherzustellen.

Typische Bestandteile eines Knotenschemas sind Knotenarten (z. B. Person, Ort, Produkt) mit zugehörigen Eigenschaften und Validierungsregeln; Kantentypen oder Beziehungsarten mit Richtungen und Kardinalitäten; sowie Integritäts- und Referenzregeln wie Primärschlüssel, eindeutige Identifikatoren oder Fremdschlüssel. Ein Knotenschema kann auch Indexierungs- oder Zugriffsmuster beschreiben, etwa welche Eigenschaften für Suchen oder Sortieren verwendet werden.

Knotenschemas stehen im Zusammenhang mit Ontologien, Wissensgraphen und relationalen Schema-Definitionen. Sie können in verschiedenen Repräsentationen festgelegt werden, etwa in RDF/OWL, in Cypher- oder Graphennotation oder in dedizierten Schema-Sprachen für Property-Graphen. Die Spezifikation ermöglicht Validierung von Datenbeständen, Migration von Schemata und schlanker Austausch zwischen Systemen.

Anwendungsfelder finden sich in Social- und Kommunikationsnetzwerken, Lieferketten, IT-Architekturen, Forschungsdatenbanken und jeder Domäne, die komplexe Beziehungsstrukturen modelliert. Knotenschemas unterstützen die Modellierung von Abfragen, die Automatisierung von Integrationen und die Einhaltung von Governance-Anforderungen.

Der Begriff ist insbesondere in der deutschsprachigen IT- und Wissenschaftsliteratur als Bezeichnung für graphenbasierte Schema-Modelle zu finden. Kritisch wird diskutiert, inwieweit ein hohes Maß an Formalisierung praktikabel bleibt und wie sich Knotenschemas von etablierten Ontologie- oder Schema-Standards unterscheiden.