矢量数据库与图形数据库:了解两者之间的差异

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大数据管理不仅仅是存储尽可能多的数据,而是要能够从中识别有意义的见解,发现隐藏的模式,并做出明智决策。这种对高级分析的追求一直是推动数据建模和存储解决方案创新的核心动力,其影响远远超越了传统的关系数据库。

矢量数据库和图形数据库就是这些众多创新中的两个代表。这两种数据库在数据管理领域均取得了显著的进步,各自提供了独具特色的数据结构,并展现出了各自独特的优势。但是,在您能够有效选出最适合自己项目或目标的数据库之前,您需要先深入了解它们的工作原理以及二者之间的区别。

这篇博文将作为您的指南,概述它们的工作原理、相似之处,以及它们之间的显著差异。我们将探讨这两种截然不同的数据结构,探索它们的理想用例,并协助您在两者之间做出选择。为了便于您更好地理解和选择,我们将两种数据库的介绍分为以下几个部分进行详细阐述:

  • 矢量数据库定义和概念

  • 什么是图形数据库?

  • 比较矢量数据库和图形数据库

  • 矢量数据库和图形数据库用例

  • 选择矢量数据库还是图形数据库

在读完本篇文章后,您将会获得足够的信息来做出明智决策,以便让您最大限度地利用数据资源。

矢量数据库定义和概念

与按行和列来组织数据的数据库不同,矢量数据库是采用点的形式在广阔的多维空间中对数据进行组织的。每个点都代表一个数据片段,而数据片段所在位置反映的是其相对于其他数据片段的特征。您可以将它想象成一个宇宙,在这个宇宙中,每个星球代表一个数据片段,相似度高的星球彼此靠近,而相似度低的星球相距较远。

矢量数据库通过将数据存储为高维矢量来实现这一点,这些高维矢量就是数据特征的数值表示。这些矢量会捕捉它们所代表数据的本质,这也是在多维空间中对它们进行编码和组织的方式。在多维空间中,两个点距离越近,它们底层数据就越相似。

这就是矢量数据库在相似性搜索方面表现优异的原因所在。由于矢量是基于相似性来构建的,因此您可以快速识别与所查询矢量最接近的数据点。这使得矢量数据库成为了许多重要应用程序的理想之选:

  • 图像和文档检索:根据内容(而不仅仅是关键字)查找相似的图像。

  • 个性化推荐:推荐与用户之前所互动过的内容相似的产品或内容。

  • 异常检测:识别偏离规范的异常数据点,这些数据点可能表明存在欺诈或系统错误。

  • 机器学习:高效处理和分析高维数据,用于文本分析、图像分类和自然语言处理等任务。

需要了解更详细的指南?请参阅“什么是矢量数据库”,以获取完整的指导。

什么是图形数据库?

尽管图形数据库初看起来可能与各类数据库都很相似,但图形数据库采用的是完全不同的数据组织方式。图形数据库所采用的数据存储方式,既不同于关系数据库所依赖的严格格式的表,也不同于矢量数据库通过相似性来组织数据,它是以图形结构为核心,将数据实体(即图形上的节点)以及它们之间的关系(即边)作为基本单元进行存储。您可以将图形数据库想象成一个思维导图。在这个思维导图中,每个节点都是一个圆圈,代表不同的人、地点或事物,而连接这些节点的线条(即边)则象征着它们之间的关联方式。

1 - 图形数据库示意图,其中以圆圈(节点)代表不同的人、地点或事物,连接这些圆圈的线条(边)表示它们之间的不同关系

这种结构的优点之一是,它能够更自然地表示复杂的关系。与其他类型的数据库相比,这种结构更容易解释相连节点间的关系。此外,图形数据库的无模式结构赋予了其无与伦比的灵活性和可扩展性。这意味着,随着数据量的不断增长,您可以轻松地添加新的节点和边。这因此让图形数据库成为了许多应用程序的理想之选:

  • 实时分析:使用图形数据库实时分析流数据,预测未来结果,并优化动态系统。

  • 主数据管理:创建一个一体化的实体视图,消除歧义,并在一个单个互连图形中跟踪实体的演变。

  • 网络发现:通过分析网络内的关系,发现隐藏的连接,识别异常,并预测级联故障。

  • 知识图谱构建:通过相互关联的实体和概念,构建智能知识库,以回答复杂问题,并为智能应用程序提供强大支持。

比较矢量数据库和图形数据库

现在,您应该了解了每种类型数据库的定义,以及它们各自组织数据的方式。不过,了解矢量数据库和图形数据库之间的细微差别也至关重要。最简单的方法是通过并列比较来了解二者之间的差异:

矢量数据库图形数据库
数据表示数据被结构化地表示为广阔多维空间中的点。这些点之间的距离越近,代表的内容越相似。这种结构非常适合捕捉数据本身固有的相似性,无需考虑数据之间的连接或关系。数据被结构化地表示为由相互连接的节点(实体)通过边(关系)连接而成的网络结构。这种结构专注于表示数据点之间的连接和层次关系,从而为了解实体之间的关系提供有价值的见解。
查询和检索擅长相似性搜索,能够有效找到与所查询矢量相似的数据点。非常适合处理图像/文档检索等任务,在这些任务中,深入理解内容相似性至关重要。它功能强大,可用于导航关系和连接。能够高效遍历网络结构,非常适合进行社交网络分析、构建推荐系统和探索知识图谱。
性能和可扩展性由于采用了经优化的相似性搜索算法,它通常都能够很好地应对大型数据集的扩展。但是,当数据模式发生变化时,可能需要重新嵌入数据,这可能会对性能产生一定的影响。由于无模式的特性,因此它具备高度的灵活性,可轻松添加和修改数据。然而,面对复杂查询或庞大网络时,性能可能会受到压力,因此需要谨慎进行优化以确保最佳性能。

用例

为了更好地了解矢量数据库和图形数据库之间的差异,下面我们一起来比较一下两者在同一领域内的使用情况。这不仅能清晰展现两者之间的对比情况,而且还可发现将它们结合使用的可能性,以取得最佳效果:

欺诈检测

  • 矢量数据库:通过分析交易模式和用户信息来识别欺诈交易。根据学习到的相似性特征,检测消费习惯、购买地点或设备指纹方面的异常情况。

  • 图形数据库:在发现可疑的个人或交易网络方面具有显著优势。它能够通过分析潜在欺诈企图中所涉及实体之间的关系,迅速识别出欺诈活动。

科学研究

  • 矢量数据库:分析复杂的数据结构,如蛋白质序列、基因表达或化合物。比较不同的数据集,并根据多维特征识别相似性,从而获得新的科学发现。

  • 图形数据库:用于构建生物路径或分子相互作用的模型。通过探索实体之间错综复杂的关系,并将复杂系统可视化,能够让我们加深对生物过程的理解。

电子商务

  • 矢量数据库:分析产品属性,如图像、文本描述和技术规格。根据内容相似性推荐相似产品,从而提供更相关、更具吸引力的建议。

  • 图形数据库:捕获用户与产品的交互,如购买、浏览历史记录和愿望清单。根据用户与其他品味相似者的相似性推荐产品,打造更加个性化的购物体验。

媒体与娱乐

  • 矢量数据库:分析内容特征,如音乐流派、文章主题或影片主题。根据这些固有的内容相似性,为用户推荐与其偏好相符的相似歌曲、电影或文章。

  • 图形数据库:探索用户与内容之间的关系,如观看历史记录、阅读列表或社交媒体分享。通过分析具有相似兴趣的用户之间的联系,基于这些关联来推荐内容,从而促进用户的参与和发现新的兴趣点。

选择矢量数据库还是图形数据库

即使有了本文中提供的所有信息,选择合适的数据库仍然可能是一项艰巨的任务。为了简化这一过程,以下是一个您可以遵循的步骤指南,以帮助您为实现目标做出最佳决策。

第 1 步:了解数据

这个过程的第一部分是评估数据的复杂性。数据主要是结构化的还是非结构化的?数据涉及的是错综复杂的关联关系还是独立的实体?

同时,您还需要考虑数据量及其预计的增长速度。接下来,您需要确定哪些具体特征或属性定义了数据点,以及这些特征或属性是数值型的还是分类型的。

第 2 步:确定您的主要用例

简单来说,您希望从数据分析中获得哪些见解?您是希望根据内容找到相似的数据点,还是想探索实体之间错综复杂的联系?您将频繁执行哪类查询?

第 3 步:性能和可扩展性需求

第三步是考虑速度和可扩展性对您的目标有多重要。实时响应对您的应用程序有多重要?您的数据集有多大,预期的查询有多复杂?您还需要考虑预算限制和资源限制。

第 4 步:评估每种技术的具体优势

每种类型的数据库都有各自独特的优势和局限。矢量数据库非常适合相似性搜索,能够高效处理高维数据,并很好地应对大型数据集。而图形数据库在关系导航方面表现出色,功能强大,可用于分析复杂网络,且模式设计具有高度灵活性。

释放数据的全部潜能

驾驭庞大的大数据量需要强有力的工具,矢量数据库和图形数据库作为信息领域的创新参与者脱颖而出。然而,选择适合您需求的正确模型可能会颇具挑战性。

请仔细评估上述因素,了解每种技术的独特优势。您最终会整理出一份因素清单,为您制定决策提供参考,从而帮助您选择正确的数据库模型,以释放数据的全部潜能。

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  3. 了解矢量数据库如何为 AI 搜索提供支持

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