Formale Abfragen (Queries) in datengetriebenen Werkstoffsystemen

Der Begriff Query (Abfrage) bezeichnet eine formal spezifizierte Anfrage an ein Daten- oder Wissenssystem mit dem Ziel, eine wohldefinierte Teilmenge der gespeicherten Informationen zu extrahieren. In der werkstoffwissenschaftlichen Dateninfrastruktur umfasst dies relationale Datenbanken, NoSQL-Systeme sowie wissensbasierte Repräsentationen wie RDF/OWL-Ontologien.

Im Kontext semantischer Werkstoffdaten spielen insbesondere SPARQL-Abfragen eine zentrale Rolle. SPARQL ist eine standardisierte Abfragesprache für RDF-basierte Wissensgraphen, in denen z.B. Stoffsysteme, Prozessparameter, Mikrostrukturen und Eigenschaften als Knoten und Kanten modelliert werden. Eine Query beschreibt dabei Muster über diesem Graphen und spezifiziert Filterbedingungen, Projektionen und Aggregationen.

Für wissenschaftliche Anwendungen sind mehrere Aspekte kritisch: Formale Korrektheit der Query-Semantik, Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, Performanz bei großen, heterogenen Datensätzen sowie Abfrageumformung (Query Rewriting). Letztere dient u.a. der Optimierung (z.B. Join-Reordering, Materialisierung von Teilresultaten) und der semantischen Vermittlung zwischen verschiedenen Schemas oder Ontologien, etwa wenn experimentelle und simulationsbasierte Datensilos integriert werden.

Queries sind damit nicht nur ein technisches Hilfsmittel zur Datenabfrage, sondern konstituieren einen expliziten, maschinenlesbaren Ausdruck werkstoffwissenschaftlicher Fragestellungen. Sie sind grundlegend für automatisierte Workflows, FAIR-Datenpraktiken und für die Kopplung von Experiment, Simulation und KI-basierten Modellen.

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