隨著社交網(wǎng)絡(luò)等新型應(yīng)用的興起和云計(jì)算等新技術(shù)的快速發(fā)展，人類所獲取的數(shù)據(jù)規(guī)模正以前所未有的速度增長(zhǎng)，與大數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)變革成為當(dāng)今世界的熱點(diǎn)話題。大數(shù)據(jù)在信息科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域以及軍事、金融、通信等行業(yè)普遍存在，引起人們的極大關(guān)注。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與分析，可以有效提煉人們感興趣的信息，幫助人們進(jìn)行決策，為后續(xù)研究提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。
隨著新興領(lǐng)域的發(fā)展，大數(shù)據(jù)具有種類繁多的特性。為了反映數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，圖數(shù)據(jù)的管理與分析應(yīng)運(yùn)而生�，F(xiàn)實(shí)世界中的許多應(yīng)用場(chǎng)景都需要用圖結(jié)構(gòu)表示，例如，傳統(tǒng)應(yīng)用中的最優(yōu)運(yùn)輸路線確定、疾病暴發(fā)路徑預(yù)測(cè)、科技文獻(xiàn)引用關(guān)系分析、生物信息網(wǎng)絡(luò)分析等，新興應(yīng)用中的社交網(wǎng)絡(luò)分析、知識(shí)圖譜、數(shù)據(jù)萬(wàn)維網(wǎng)、人腦網(wǎng)絡(luò)等。隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)不能滿足人們對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的需求，云數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)隨之誕生，它融合了云基礎(chǔ)服務(wù)的彈性和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的高可用、高性能的數(shù)據(jù)處理能力，可以適應(yīng)業(yè)務(wù)規(guī)模波動(dòng)的場(chǎng)景，同時(shí)具有高可用、強(qiáng)容災(zāi)、自動(dòng)化運(yùn)維、智能優(yōu)化的特性，成為數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)的主導(dǎo)力量。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景所涉及的數(shù)據(jù)模態(tài)變得更加多樣化，而傳統(tǒng)的單模態(tài)數(shù)據(jù)不能滿足人們的需求。為應(yīng)對(duì)多模態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，多模態(tài)數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域飛速發(fā)展，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、建模以及查詢帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)。隨著GPS定位技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，時(shí)空數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。時(shí)空數(shù)據(jù)在形態(tài)上具有海量、多維、動(dòng)態(tài)等特性，可以滿足城市計(jì)算、交通運(yùn)輸、行為研究等領(lǐng)域中不斷涌現(xiàn)的用戶需求，因此受到了廣泛的關(guān)注。在現(xiàn)實(shí)生活中，數(shù)據(jù)并不是一成不變的，而是不間斷到達(dá)和被處理的連續(xù)數(shù)據(jù)流。這種連續(xù)的數(shù)據(jù)流是自然產(chǎn)生的。因此，如何對(duì)流數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與分析，根據(jù)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流做出決策和推斷，對(duì)于許多任務(wù)有著不可替代的作用。隨著比特幣進(jìn)入人們的視野，區(qū)塊鏈作為比特幣的底層技術(shù)，代表一種革新性的理念和技術(shù)范式，旨在利用數(shù)據(jù)和技術(shù)來(lái)建立信任機(jī)制與體系，進(jìn)而建立新的信用體系，從而為數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定強(qiáng)大基礎(chǔ)。
數(shù)據(jù)類型的多樣性為數(shù)據(jù)的管理與分析帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，也為數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的相關(guān)研究帶來(lái)了巨大的機(jī)遇。然而，當(dāng)人們獲取和利用的數(shù)據(jù)量飛速增長(zhǎng)時(shí)，由于容錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)不完善、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不一致、信息來(lái)源可靠性低、數(shù)據(jù)更新周期過(guò)長(zhǎng)等，數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率和混亂程度會(huì)大幅提升，使得數(shù)據(jù)工程中所用數(shù)據(jù)的質(zhì)量不夠優(yōu)質(zhì)，這很可能會(huì)給諸多領(lǐng)域帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，如何制定相關(guān)規(guī)則，對(duì)生命周期的每個(gè)階段（計(jì)劃、獲取、存儲(chǔ)、共享、維護(hù)、應(yīng)用、消亡）里可能發(fā)生的各類數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、度量、監(jiān)控、預(yù)警等一系列管理活動(dòng)，并通過(guò)改善和提高組織的管理水平使數(shù)據(jù)質(zhì)量獲得進(jìn)一步提高，成為數(shù)據(jù)質(zhì)量管理的研究目標(biāo)。而隨著數(shù)據(jù)管理相關(guān)研究的不斷深入，新的問(wèn)題也隨之產(chǎn)生。數(shù)據(jù)收集是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)中重要的一步，隨著隱私安全問(wèn)題逐漸受到關(guān)注，各國(guó)的法律法規(guī)加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)收集的限制，使得隱私計(jì)算成為焦點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱私安全成為數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域關(guān)注的研究問(wèn)題。數(shù)據(jù)庫(kù)在基礎(chǔ)硬件和上層軟件之間起到了“承上啟下”的作用，向下發(fā)揮硬件算力，向上支撐上層應(yīng)用。底層硬件技術(shù)決定了數(shù)據(jù)存取、并發(fā)處理等的物理極限性能，以NVM、高性能處理器和硬件加速器、RDMA高性能網(wǎng)絡(luò)為代表的新硬件技術(shù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)管理，可以改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的底層載體支撐，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將向混合存儲(chǔ)環(huán)境、異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)和高性能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)逐步演進(jìn)。而對(duì)于上層軟件系統(tǒng)，在大數(shù)據(jù)和云計(jì)算快速發(fā)展的背景下，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的數(shù)量劇增，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢優(yōu)化、索引推薦、故障診斷、參數(shù)調(diào)優(yōu)等提出了更高的要求。傳統(tǒng)的依賴于啟發(fā)式算法或者人工干預(yù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足其需求。因此，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括數(shù)據(jù)庫(kù)的自優(yōu)化、自管理、自監(jiān)控、自診斷、自恢復(fù)等在內(nèi)的多維度的高度自治功能的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)智能化的研究受到了廣泛關(guān)注。
綜上所述，數(shù)據(jù)管理與分析技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)不僅具有重要的理論研究意義，而且具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。因此，本書(shū)對(duì)上述數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)進(jìn)行了深入淺出的介紹，希望本書(shū)能夠?yàn)閿?shù)據(jù)管理與分析專業(yè)的研究生開(kāi)展研究工作提供良好的參考。