知识服务:语义Web在中医药领域的应用研究

摘要

语义Web是对当前Web架构的系统性重构和扩展,使Web支持结构性数据的发表、共享和关联,进一步提高Web的有序性、交互性和智能性。经过十余年的发展,语义Web的标准化建设取得了长足的发展,制定了资源描述框架,Web本体语言,SPARQL查询语言,RlF规则语言等基础性规范,使得语义Web从一个构想发展成为一套相对完整的技术体系。在可以预见的未来,语义Web将应用在生物医学、文化遗产、电子政务和社交网络等多个领域。语义Web是真正实用还是空中楼阁,将取决于这些应用的成败。因此,选择一个特定的领域进行语义Web的应用研究是合理而迫切的。
　　 中医药是适合语义Web实施的领域。中医药的信息化过程中实现了全面的数据库群,也暴露了术语系统缺失,数据孤岛现象和缺乏深度利用等问题。为解决这些问题,该领域人士基于语义Web技术,构建了中医药电子科学环境-TCM-SESE,其中包括中医药本体平台、中医药语义查询平台和中医药语义搜索平台等。TCM-SESE取得了良好的示范性效果,但尚未充分发挥语义Web的全部潜能。
　　 本文旨在引入国际最新的语义Web技术,对TCM-SESE进行进一步的改进和扩展,解决中医药信息化建设中面临的核心问题,促进中医药与现代科学之间的相互交叉、渗透、融合,为中医药信息学的发展做出贡献。本文的核心工作是中医药知识服务平台的构建.针对中医药信息化的核心问题,兼顾现代服务业的发展趋势,提出了“知识即服务”的理念,并在中医药领域具体实施。
　　 本文首先针对中医核心思维模式进行了语义建模。笔者认为,“取象比类”是贯穿中医知识体系的思维模式,与中医其它的思想方法共同构成了中医“象思维”.本文追溯“象思维”的思想源流,并将其与认知语言学中的“隐喻”以及工程领域中的“设计模式”进行比较,在此基础上,提出一套与之相适应的建模方法,即语义模式。语义模式是面向语义Web的设计模式体系,即其作用是指导领域知识的语义建模以及语义Web应用系统的开发。本文提出了语义模式的理论框架,以及应用、归档、交流与传播的一系列方法,建立了语义模式名录,并从中医“象思维”建模等中医药领域问题出发,验证了这些语义模式的可行性和有效性,评估了它们的应用价值。
　　 在中医药知识服务平台的具体实施中,重点解决三个核心科学问题:
　　 (1)中医药领域知识的本体建模
　　 针对中医药领域知识的复杂性、模糊性和争议性,提供了基于本体技术的知识建模方法。通过构建中医药领域本体,对中医药理论知识进行辨认、梳理、澄清和永久保真处理。本体建模的对象包括阴阳、五行、脏腑、证候、草药、方剂等基本概念,以及五行学说、藏象学说、辩证论治和方剂配伍等理论学说。最终,将这些知识模型整合为一个包括多个模块的示范性本体。
　　 (2)中医药领域知识的语义融合
　　 针对中医药领域缺乏一体化的术语系统和知识模型的问题,构建基于本体的知识库,实现语义百科服务,支持中医药领域的术语资源和知识遗产的有序组织和有效管理。将中医药一体化语言系统和一系列国家、国际标准术语系统转化为语义Web本体,实现了中医药术语系统的语义融合。针对五行、温病、中药方剂和文献等核心领域开发了示范性知识库,并基于中医药术语系统实现了一系列示范性知识库的整合。
　　 (3)面向结合医学的知识关联
　　 针对中医药领域的知识孤岛现象,基于语义Web技术,提出一种面向关联数据的知识关联框架。设计了中医药知识与相关知识(如现代生物医学知识)进行关联的方案,使中医药知识接入全球互联的知识网络之中,在中西医结合医学中发挥更大的作用和影响力。
　　 最后,综合论述了知识服务平台系统的总体架构、实施方案以及各个子系统的情况。在中医药知识服务平台的基础上,提供了一系列中医药智能应用的原型系统,演示知识展示、语义查询、语义搜索等功能。实现了五行模型演示、中医临床决策支持和中医方剂配伍规律发现等中医药领域案例。这些智能应用能够改进中医药领域知识资源的利用效果,辅助中医药领域专家完成知识发现和决策支持等任务。