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這是一本能幫助讀者快速掌握?qǐng)D數(shù)據(jù)庫(kù)的原理、架構(gòu)、算法、擴(kuò)展、規(guī)劃、測(cè)評(píng)、優(yōu)化以及實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的著作，書中的理論和實(shí)踐均來(lái)自國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的圖數(shù)據(jù)庫(kù)企業(yè)Ultipa的科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，由Ultipa的創(chuàng)始人兼CTO孫宇熙領(lǐng)銜撰寫。

該書內(nèi)容全面、體系完整、循序漸進(jìn)、深入淺出、圖文并茂，兼具理論性、實(shí)戰(zhàn)性、趣味性。用通俗的語(yǔ)言將抽象的圖數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)具體化、形象化，將帶領(lǐng)讀者經(jīng)歷一次非凡的圖數(shù)據(jù)之旅。
通過(guò)本書，你將掌握以下內(nèi)容：
· 圖數(shù)據(jù)庫(kù)、圖計(jì)算的概念與區(qū)別；
· 圖計(jì)算、圖存儲(chǔ)、圖查詢語(yǔ)言的原理；
· 高性能圖存儲(chǔ)架構(gòu)、計(jì)算架構(gòu)；
· 圖數(shù)據(jù)庫(kù)查詢與分析框架的設(shè)計(jì)；
· 度計(jì)算、中心性計(jì)算、相似度計(jì)算、連通性計(jì)算等圖算法；
· 可擴(kuò)展的圖數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；
· 高可用分布式設(shè)計(jì)；
· 圖數(shù)據(jù)庫(kù)在決策智能、反欺詐、反洗錢、智能推薦、流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)管理等多個(gè)領(lǐng)域的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)；
· 圖系統(tǒng)的規(guī)劃、評(píng)測(cè)與優(yōu)化。

作者背景資深：作者是在世界范圍內(nèi)有影響力的資深高性能計(jì)算與存儲(chǔ)系統(tǒng)專家、大數(shù)據(jù)專家、數(shù)據(jù)庫(kù)專家，同時(shí)是國(guó)際高性能圖數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐的先行者。

內(nèi)容系統(tǒng)全面：一本書講透圖數(shù)據(jù)庫(kù)的原理、架構(gòu)、算法、擴(kuò)展、規(guī)劃、測(cè)評(píng)、優(yōu)化以及實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。

實(shí)戰(zhàn)案例豐富：圍繞實(shí)時(shí)決策、*終受益人識(shí)別、反欺詐、反洗錢、智能推薦、資債管理、流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)管理、交叉風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別等金融場(chǎng)景給出了大量案例。

為什么要寫這本書
過(guò)去的10年是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的10年。僅僅10年時(shí)間，我們大多數(shù)人的生活已經(jīng)徹底互聯(lián)網(wǎng)化，我們的出行、餐飲、購(gòu)物、社交、協(xié)同辦公幾乎全部可以通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)完成。過(guò)去的10年也是大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)蓬勃發(fā)展的10年，大數(shù)據(jù)的4V與公有云、私有云、SaaS的概念如此深入人心，以至于所有行業(yè)都無(wú)可避免地或擁抱這些新的技術(shù)理念或被這些新的技術(shù)理念所洗禮。如果說(shuō)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)注更多的是如何在業(yè)務(wù)應(yīng)用層創(chuàng)造并滿足用戶的需求，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)就是在基礎(chǔ)架構(gòu)層與數(shù)據(jù)處理科技上通過(guò)技術(shù)革新來(lái)支撐上層的互聯(lián)網(wǎng)化的業(yè)務(wù)需求。說(shuō)到過(guò)去10年的技術(shù)革新，AI（人工智能）是我們無(wú)法忽視的，它已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了概念的范疇。我們的生活與工作在互聯(lián)網(wǎng)化的同時(shí)，也被逐步AI化。例如，信息的獲取、出行數(shù)據(jù)的使用、購(gòu)物，任何通過(guò)互聯(lián)設(shè)備（手機(jī)、電腦、智能終端 ）完成的工作都已經(jīng)或即將經(jīng)歷AI化。
我們用技術(shù)棧的視角來(lái)層次化地分析問(wèn)題，云計(jì)算所代表的是最底層的基礎(chǔ)架構(gòu)；以大數(shù)據(jù)為代表的數(shù)據(jù)處理技術(shù)（DT）處于中間層，其中最主要的就是數(shù)據(jù)庫(kù)（這也是為什么從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，數(shù)據(jù)庫(kù)被稱作中間件，近年提出的中臺(tái)概念在本質(zhì)上正是30年前的中間件，這是后話），本書的主題圖數(shù)據(jù)庫(kù)也處于這個(gè)承上啟下的中間層；最上層解決的則是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用問(wèn)題。
AI技術(shù)貫穿以上3層技術(shù)棧，因此，了解AI有助于了解一門正在從根本上改變科技、改變行業(yè)、改變我們所處世界的重要技術(shù)圖數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。在這里我們先前置一個(gè)概念：人工智能發(fā)展的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)人工智能，強(qiáng)人工智能指的是讓機(jī)器和算法像人類一樣具備圖的思維方式。圖思維方式的本質(zhì)是用高維圖的方式100%映射和還原世界實(shí)際上是一種圖計(jì)算與分析的方式（或者說(shuō)是依托圖數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算模式）。如果人腦是終極的數(shù)據(jù)庫(kù)，圖數(shù)據(jù)庫(kù)就是邁進(jìn)并實(shí)現(xiàn)它的最佳路徑。
為什么圖數(shù)據(jù)庫(kù)是終極數(shù)據(jù)庫(kù)，而業(yè)界常見(jiàn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（分布式數(shù)據(jù)庫(kù)）、NoSQL類數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)湖泊、湖倉(cāng)一體數(shù)據(jù)庫(kù)不是呢？要想弄清楚這個(gè)問(wèn)題，就需要了解如下兩個(gè)問(wèn)題：
煙囪系統(tǒng)（siloed system）
淺層計(jì)算（shallow computing）
過(guò)去的40年間，隨著關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展，幾乎每一家企業(yè)，特別是大中型企業(yè)中形成了一個(gè)又一個(gè)像煙囪一樣的系統(tǒng)，互相之間存在著部門墻系統(tǒng)壁壘業(yè)務(wù)藩籬，不同的業(yè)務(wù)部門與系統(tǒng)之間的通信與數(shù)據(jù)共享非常困難，而任何一個(gè)新的業(yè)務(wù)需求或需求的變動(dòng)即意味著關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)層面上的一整套復(fù)雜開(kāi)發(fā)流程的變動(dòng)，甚至是又一套新的系統(tǒng)的出現(xiàn)。隨著數(shù)據(jù)量的增大，越來(lái)越多的T 1甚至T N類型的批處理操作開(kāi)始出現(xiàn)。隨著過(guò)去10年間大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)湖等系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)，雖然其初衷是把全量的數(shù)據(jù)集中進(jìn)行處理，但是和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，這些系統(tǒng)天然地只具備淺層計(jì)算的能力，讓數(shù)據(jù)一入湖倉(cāng)即沉底，很難及時(shí)對(duì)深度下鉆、關(guān)聯(lián)、歸因分析等不斷變化的需求做出反應(yīng)。而圖數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)圖計(jì)算技術(shù)可以通過(guò)對(duì)多源、多維的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度下鉆、關(guān)聯(lián)、歸因分析，在提供深層計(jì)算能力的同時(shí)，打破了系統(tǒng)間、數(shù)據(jù)間存在藩籬的現(xiàn)狀。
中國(guó)人工智能奠基人之一、中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)人工智能研究院院長(zhǎng)張鈸教授提出：以深度學(xué)習(xí)為代表的第二代人工智能技術(shù)在世界范圍內(nèi)已經(jīng)觸及天花板，后續(xù)突破可能的途徑就是跨入第三代人工智能，包括知識(shí)圖譜、圖計(jì)算（圖數(shù)據(jù)庫(kù)）等新的體系架構(gòu)的發(fā)展。這番話背后的邏輯是清晰的：人類龐雜的知識(shí)體系的邏輯化、結(jié)構(gòu)化與可視化表達(dá)最好的途徑就是知識(shí)圖譜（關(guān)系圖譜），而對(duì)知識(shí)圖譜進(jìn)行邏輯推理、推導(dǎo)、演算、查詢，尤其是進(jìn)行深度、高效、智能化、可解釋的運(yùn)算與查詢最可行的工具就是實(shí)時(shí)、深度的圖計(jì)算引擎。 而當(dāng)計(jì)算引擎與存儲(chǔ)引擎、知識(shí)圖譜有機(jī)統(tǒng)一的時(shí)候就形成了圖數(shù)據(jù)庫(kù)。可以進(jìn)行深度、實(shí)時(shí)、高并發(fā)、白盒化可解釋的圖計(jì)算與分析的圖數(shù)據(jù)庫(kù)是推動(dòng)AI向前發(fā)展的核心武器。圖數(shù)據(jù)庫(kù)所具備的區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)或AI系統(tǒng)的能力，稱為圖增強(qiáng)智能（graph augmented intelligence）。圖增強(qiáng)智能不是黑盒化的暴力計(jì)算，或缺乏可解釋性的深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它通過(guò)釋放機(jī)器的算力，讓算法得以高效執(zhí)行，并通過(guò)知識(shí)圖譜以白盒化可解釋的方式忠實(shí)、高效地完成工作。
在數(shù)據(jù)庫(kù)與人工智能的發(fā)展歷程中，筆者結(jié)合自己過(guò)去二十幾年間作為一名硅谷IT老兵和中關(guān)村科技創(chuàng)業(yè)者的親身經(jīng)歷，預(yù)見(jiàn)到圖數(shù)據(jù)庫(kù)與（實(shí)時(shí)）圖計(jì)算技術(shù)不僅會(huì)占有一席之地，更會(huì)成為一種主流的甚至終極的數(shù)據(jù)庫(kù)，并賦能新一代的人工智能蓬勃發(fā)展。本書是筆者對(duì)過(guò)去幾年間沉浸圖數(shù)據(jù)庫(kù)研究的感悟與階段性總結(jié)的梳理，希望分享給更多志同道合的朋友。
讀者對(duì)象
本書的讀者對(duì)象包括：
圖數(shù)據(jù)庫(kù)、圖計(jì)算項(xiàng)目與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)者、使用者、決策者；
數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)愛(ài)好者，任何對(duì)圖技術(shù)感興趣的人；
任何沒(méi)有限制性思維、秉持終身學(xué)習(xí)信念的人。
勘誤和支持
由于筆者水平有限，書中難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤或者表述不準(zhǔn)確的地方，懇請(qǐng)讀者耐心批評(píng)指正。如果你有任何寶貴意見(jiàn)，也歡迎發(fā)送郵件至郵箱ricky@ultipa.com，期待能夠得到朋友們的真摯反饋。
致謝
首先要感謝我親愛(ài)的家人和同事們，在本書的創(chuàng)作過(guò)程中，筆者得以在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入閉關(guān)的狀態(tài)，我的家人分擔(dān)了本屬于我的家務(wù)勞動(dòng)，我的同事們完成了原本分配給我的任務(wù)。
此外，我得到了很多親友與同事的建議與糾錯(cuò)，在此特別對(duì)張磊、孫婉怡、張建松、封軍雷、王昊、劉思燕、林曉芳、章礬之、陳亮宇、薛鴻城、蘇昌欽、李家文、賀瑞君表示感謝。還有很多其他朋友也提供了幫助，恕筆者不能一一列出，再次一并感謝。
感謝我的天才的同事們、客戶們、合作伙伴們，沒(méi)有你們的鞭策、鼓勵(lì)、真知灼見(jiàn)、慧眼和超越平凡的認(rèn)知，我們不會(huì)創(chuàng)造出顛覆性的、令人振奮的圖數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。
感謝機(jī)械工業(yè)出版社華章分社的編輯楊福川老師和他的同事們始終支持我寫作，你們的鼓勵(lì)和幫助引導(dǎo)我順利完成了全部書稿。
謹(jǐn)以此書獻(xiàn)給我最親愛(ài)的家人，以及眾多熱愛(ài)新技術(shù)，秉持終身學(xué)習(xí)信念和具有成長(zhǎng)性思維（圖思維）的朋友們！
記住下面這張圖，讓我們一起進(jìn)入圖（數(shù)據(jù)庫(kù)）的世界。

圖數(shù)據(jù)庫(kù)

嬴圖（Ultipa）團(tuán)隊(duì)
一支致力于構(gòu)建世界上*快、*直觀、*易用的下一代實(shí)時(shí)圖數(shù)據(jù)庫(kù)的國(guó)際化的技術(shù)研發(fā)與推廣團(tuán)隊(duì)。自研的核心產(chǎn)品包括高性能圖計(jì)算與實(shí)時(shí)圖數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，已構(gòu)建了一整套針對(duì)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)生命周期管理、數(shù)據(jù)治理指標(biāo)管理的智能化產(chǎn)品矩陣。
致力于用圖數(shù)據(jù)庫(kù)（圖中臺(tái)、圖計(jì)算引擎）、圖增強(qiáng)AI技術(shù)、BI技術(shù)等為金融、大健康、醫(yī)療等行業(yè)深度賦能，業(yè)務(wù)主要集中在數(shù)據(jù)治理、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、流動(dòng)性管理、資產(chǎn)負(fù)債管理、全面風(fēng)險(xiǎn)管理等領(lǐng)域。
團(tuán)隊(duì)目前已獲得高密度并行圖計(jì)算、超級(jí)節(jié)點(diǎn)處理、高性能查詢語(yǔ)言及半結(jié)構(gòu)化圖數(shù)據(jù)處理、海量數(shù)據(jù)導(dǎo)入、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)、數(shù)據(jù)庫(kù)深度路徑搜索、動(dòng)態(tài)圖剪枝過(guò)濾等30多項(xiàng)技術(shù)成果和專利，100%自研并擁有全部底層架構(gòu)，研發(fā)成果已成功服務(wù)于多家大型央企、國(guó)有企業(yè)及世界500強(qiáng)企業(yè)。
團(tuán)隊(duì)成員孫宇熙、劉思燕、張建松等畢業(yè)于哈佛大學(xué)商學(xué)院、清華大學(xué)等世界知名學(xué)府，來(lái)自硅谷和全球100強(qiáng)企業(yè)，擁有豐富的海內(nèi)外創(chuàng)業(yè)與技術(shù)工程經(jīng)驗(yàn)。



孫宇熙（Ricky Sun）
業(yè)界知名的高性能計(jì)算與存儲(chǔ)系統(tǒng)專家、大數(shù)據(jù)專家、數(shù)據(jù)庫(kù)專家及學(xué)者，Ultipa創(chuàng)始人兼CTO。曾任EMC（易安信）亞太研發(fā)集團(tuán)CTO和中國(guó)研究院院長(zhǎng)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)客座教授、中國(guó)電子學(xué)會(huì)云計(jì)算專家委員會(huì)委員；持有50多個(gè)美國(guó)及中國(guó)專利；文物鑒賞家、收藏家，哈佛大學(xué)美術(shù)館亞洲藝術(shù)鑒賞委員會(huì)理事；技術(shù)作家，著有《云計(jì)算與大數(shù)據(jù)》《軟件定義數(shù)據(jù)中心》《大數(shù)據(jù)分析》《程序員生存手冊(cè)》（The 99 Points of Launching High-Tech Business）等多部中英文科技暢銷書。

前言
第1章　圖計(jì)算與圖數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史1
1.1　到底什么是圖1
1.1.1　被遺忘的藝術(shù)：圖思維方式Ⅰ1
1.1.2　被遺忘的藝術(shù)：圖思維方式Ⅱ6
1.1.3　圖技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史11
1.2　大數(shù)據(jù)的演進(jìn)和數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)階16
1.2.1　從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)、快數(shù)據(jù)，再到深數(shù)據(jù)16
1.2.2　關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與圖數(shù)據(jù)庫(kù)19
1.3　萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的圖計(jì)算20
1.3.1　前所未有的能力21
1.3.2　圖計(jì)算與圖數(shù)據(jù)庫(kù)的差異26
第2章　圖數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)與原理29
2.1　圖計(jì)算29
2.1.1　圖計(jì)算的基礎(chǔ)概念30
2.1.2　圖計(jì)算的適用場(chǎng)景46
2.2　圖存儲(chǔ)50
2.2.1　圖存儲(chǔ)的基礎(chǔ)概念50
2.2.2　圖存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與構(gòu)圖58
2.3　圖查詢語(yǔ)言的進(jìn)化65
2.3.1　數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言的基礎(chǔ)概念65
2.3.2　圖查詢語(yǔ)言71
第3章　圖數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)83
3.1　高性能圖存儲(chǔ)架構(gòu)83
3.2　高性能圖計(jì)算架構(gòu)94
3.3　圖數(shù)據(jù)庫(kù)查詢與分析框架設(shè)計(jì)110
3.3.1　圖數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言設(shè)計(jì)思路110
3.3.2　圖譜可視化123
第4章　圖算法129
4.1　度計(jì)算130
4.2　中心性計(jì)算134
4.3　相似度計(jì)算138
4.4　連通性計(jì)算142
4.5　排序計(jì)算147
4.6　傳播計(jì)算151
4.7　社區(qū)計(jì)算155
4.8　圖嵌入計(jì)算166
4.9　圖算法與可解釋性171
第5章　可擴(kuò)展的圖179
5.1　可擴(kuò)展的圖數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)179
5.1.1　垂直擴(kuò)展180
5.1.2　水平擴(kuò)展187
5.2　高可用分布式設(shè)計(jì)196
5.2.1　主備高可用196
5.2.2　分布式共識(shí)系統(tǒng)199
5.2.3　水平分布式系統(tǒng)206
第6章　圖賦能的世界218
6.1　實(shí)時(shí)商務(wù)決策與智能219
6.2　最終受益人223
6.3　欺詐識(shí)別226
6.4　反洗錢與智能推薦228
6.5　資債管理、流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)管理240
6.6　交叉風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與計(jì)量248
6.6.1　圖計(jì)算在交叉性金融風(fēng)險(xiǎn)管理領(lǐng)域的創(chuàng)新248
6.6.2　圖計(jì)算技術(shù)在金融領(lǐng)域的廣闊前景 252
第7章　規(guī)劃、評(píng)測(cè)和優(yōu)化圖系統(tǒng)254
7.1　規(guī)劃圖系統(tǒng)254
7.1.1　數(shù)據(jù)與建模256
7.1.2　容量規(guī)劃260
7.2　評(píng)測(cè)圖系統(tǒng)263
7.2.1　評(píng)測(cè)環(huán)境264
7.2.2　評(píng)測(cè)內(nèi)容268
7.2.3　正確性驗(yàn)證279
7.3　優(yōu)化圖系統(tǒng)287