語義網格在中醫藥知識共享與效勞的應用研究〔973子課題〕進展報告浙江大學吳朝暉11/5/20221語義網格在中醫藥知識共享與效勞的應用研究研究內容和目標當前工作進展下一步方案總結課題編號：2003CB31690611/5/20222研究內容與目標本課題以中醫數據與知識管理、個體化診療臨床決策支持為需求背景；以傳統的知識表達與知識共享方法為理論指導；以語義Web、網格計算相關標準和技術為實現根底；課題編號：2003CB31690611/5/20223研究內容與目標研究面向互聯網的、特定領域相關的知識表達模型，研究基于知識的互聯網信息資源共享方法論、松耦合的語義映射模型、分布式語義查詢與協同推理算法，最終目標是構架一個支持中醫藥知識共享與效勞的語義與知識網格。課題編號：2003CB31690611/5/20224工作進展課題編號：2003CB316906經過一年多地研究和開發，本課題在語義網格的知識效勞和共享的原型實現和理論研究方面都取得了重大突破和進展：原型方面主要圍繞基于語義的數據庫網格DartGrid、中醫藥本體網格以及分布式中醫藥KDD開展；理論方面主要面向中醫藥領域進行概念建模理論與方法，上下文相關語義表達理論，以及基于語義視圖的分布式語義查詢的相關研究；11/5/20225工作進展：原型實現面向中醫藥知識共享與效勞的語義與知識網格，主要以基于語義的數據庫網格〔DartGrid〕平臺為支撐，同時重點建設中醫藥本體網格和分布式中醫藥KDD系統。課題編號：2003CB31690611/5/20226工作進展：基于語義的數據庫網格基于語義的數據庫網格〔DartGrid〕總的研制目標是：通過定義和實現一個基于語義的虛擬組織模型，提供一整套在網格環境下構建支持大規模數據共享和管理的虛擬組織的解決方案。重點支持信息資源〔如數據庫、知識庫等〕的動態化的語義注冊、分布式的語義查詢與知識級的語義瀏覽。課題編號：2003CB31690611/5/20227工作進展：基于語義的數據庫網格基于語義的數據庫網格〔DartGrid〕總的研制目標是：通過定義和實現一個基于語義的虛擬組織模型，提供一整套在網格環境下構建支持大規模數據共享和管理的虛擬組織的解決方案。重點支持信息資源〔如數據庫、知識庫等〕的動態化的語義注冊、分布式的語義查詢與知識級的語義瀏覽。課題編號：2003CB31690611/5/20228工作進展：基于語義的數據庫網格DartGrid從技術層面解決了大規模海量數據庫的動態集成與協同共享問題，集成了近50多個包括文獻、文檔、關系型、多媒體等多類型的中藥學科技信息數據庫群；在應用層面著重針對中醫藥這一數據密集型和知識密集型領域，解決了海量中醫藥科學數據的共建共享問題，建立了多中心〔大約20個科研、院校的分中心〕協同共享和共建的模式；做為一個大型數據庫網格綜合管理平臺,它充分結合了先進的網格計算和SemanticWeb相關技術和標準,支持面向Internet的,跨管理域的,語義異質異構的數據庫資源的動態語義集成,深度協同共享,實時監控與綜合管理等功能。課題編號：2003CB31690611/5/20229工作進展：基于語義的數據庫網格DartGrid平臺基于GT4進行開發，并遵循GSA/OGSI標準，由多層次的知識網格效勞和應用組成。課題編號：2003CB31690611/5/202210工作進展：基于語義的數據庫網格DartGrid平臺基于GT4進行開發，并遵循GSA/OGSI標準，由多層次的知識網格效勞和應用組成。課題編號：2003CB31690611/5/202211工作進展：基于語義的數據庫網格與上一個版本相比，新版本的DartGrid具備了以下新特性：課題編號：2003CB316906著重改進了分布式語義查詢內核。使用了新的查詢分配算法，提高查詢效率。提供了具有更好的擴展性和抽象性的架構設計，為進一步擴展提供方便。設計了更易使用的本體標準，為實際應用提供便利。支持JDBC和網格效勞等方式的數據源。在內核根底上，將查詢功能包裝為網格效勞，形成中醫藥知識網格。完成了語義瀏覽器以及Web版本的網格客戶端的開發。11/5/202212工作進展：基于語義的數據庫網格目前，最新版本的DartGrid平臺已經全面布署并實際應用于支持中醫藥科學數據與知識的發布和共享。課題編號：2003CB31690611/5/202213課題編號：2003CB316906查詢構造本體樹查詢結果11/5/202214工作進展：基于語義的數據庫網格基于語義的數據庫網格平臺DartGrid已經于2005年6月通過了由浙江省科技廳組織的科技成果鑒定，由領域專家組成的鑒定委員會一致認為，該研究成果整體到達了國內領先水平，其中多項關鍵技術到達了國際先進水平。課題編號：2003CB31690611/5/202215工作進展：基于語義的數據庫網格基于語義的數據庫網格方面的最新成果發表于以下國際會議和雜志：ChenHJ,WuZH,ZhengGZ,MaoYX,RDF-BasedSchemaMediationforDatabaseGrid,GridComputing2004.WuZHetal,DartGridII:ASemanticGridPlatformforITS,IEEEIntelligentSystems,vol.20,No.3,Jun.2005.ChenHJ,WuZH,MaoYX,DartDatabaseGrid:ADynamic,Adaptive,RDF-Mediated,TransparentApproachtoDatabaseIntegrationforSemanticWeb,APWeb2005WuZHetal,DartGrid:RDF-MediatedDatabaseIntegrationandProcessCoordinationUsingGridasthePlatform,APWeb2005課題編號：2003CB31690611/5/202216工作進展：中醫藥本體網格協同中國中醫研究院持續開發和完善世界上最大的中醫藥本體——中醫藥學語言系統〔TCMLS〕；目前包括了數十萬個概念和近百萬條實例，根本上覆蓋了整個中醫藥領域的十幾個子學科，課題編號：2003CB31690611/5/202217工作進展：中醫藥本體網格協同中國中醫研究院持續開發和完善世界上最大的中醫藥本體——中醫藥學語言系統〔TCMLS〕；目前包括了數十萬個概念和近百萬條實例，根本上覆蓋了整個中醫藥領域的十幾個子學科，課題編號：2003CB316906中醫藥本體由十幾個分中心和研究所協同開發，整個本體由按照中醫藥子學科劃分的多個大型的本體組成。11/5/202218工作進展：中醫藥本體網格對于這樣一個龐大的本體，傳統的集中式的本體工程的方法已經無法本體日益擴大和動態分布式的需求，需要一個有效的進行開發和開發和維護，因此，我們基于DartGrid平臺的底層構架，按照知識網格的思想，將發布在不同節點上的不同中醫藥子學科的大型本體看作一種網絡資源，通過網絡效勞將分布式本體連接起來，同時通過本體中包含的語義關系將其在邏輯上進行有機整合，組成一個本體網格。課題編號：2003CB31690611/5/202219工作進展：中醫藥本體網格中醫藥本體網格，采用網格技術在分布式環境下管理和共享多個的獨立開發和維護的中醫藥子學科的局部本體，而這些局部本體可以在一個虛擬組織中共同組成一個大規模的全局本體，也就是中醫藥學語言系統。課題編號：2003CB31690611/5/202220工作進展：中醫藥本體網格中醫藥本體網格，采用網格技術在分布式環境下管理和共享多個的獨立開發和維護的中醫藥子學科的局部本體，而這些局部本體可以在一個虛擬組織中共同組成一個大規模的全局本體，也就是中醫藥學語言系統。課題編號：2003CB31690611/5/202221工作進展：中醫藥本體網格中醫藥本體網格是廣泛計算架構和領域知識集合的結合，整個構架分為兩個層次：核心網格效勞層和虛擬語義視圖層。前者主要指網格中的資源以及直接基于DartGrid網格效勞實現的效勞；而后者指的是用于支持上層本體應用的虛擬語義視圖。向用戶提供了一個基于瀏覽器的統一的瀏覽和查詢接口，而本體的分布式結構對終端用戶來說那么是完全透明的，呈現在用戶面前的是一個虛擬的大規模的中醫藥學領域本體。課題編號：2003CB31690611/5/202222工作進展：中醫藥本體網格中醫藥本體網格是廣泛計算架構和領域知識集合的結合，整個構架分為兩個層次：核心網格效勞層和虛擬語義視圖層。前者主要指網格中的資源以及直接基于DartGrid網格效勞實現的效勞；而后者指的是用于支持上層本體應用的虛擬語義視圖。向用戶提供了一個基于瀏覽器的統一的瀏覽和查詢接口，而本體的分布式結構對終端用戶來說那么是完全透明的，呈現在用戶面前的是一個虛擬的大規模的中醫藥學領域本體。課題編號：2003CB31690611/5/202223工作進展：中醫藥本體網格目前由本體網格支持的中醫藥學語言系統的測試版已經正式在線發布，用于支持上層的面向中醫藥的知識應用其他相關工作:基于Protégé進行二次開發，以插件的形式開發了關聯導航、實例查詢編輯、內容導出等工具，參照UMLS，初步實現了上層語義網絡的發布和瀏覽；課題編號：2003CB31690611/5/202224工作進展：中醫藥本體網格中醫藥本體網格的最新成果發表于以下國際會議和雜志：ZhouXZ.,WuZH,YinAN,etal,OntologyDevelopmentforUnifiedTraditionalChineseMedicalLanguageSystem,JournalofArtificialIntelligenceinMedicine,32(1),15-27,2004.毛郁欣，吳朝暉，陳華鈞，湯萌芽，本體網格：面向語義網的領域知識共享，中國人工智能學會第十一屆全國學術大會，2005，已錄用WuZH,MaoYX,ChenHJ,XuZ,AnOntologyandContextBasedClientModelforDartInformationGrid,Int.J.HighPerformanceComputingandNetworking,accepted.課題編號：2003CB31690611/5/202225工作進展：分布式中醫藥KDD系統據統計，目前國內收藏的辛亥革命以前的中醫藥學古籍文獻就達1萬3千多種，1987-2003年發表的中醫藥文獻高達530,700篇。面對海量的中醫藥數據，如何充分共享并有效利用，是中醫藥現代化開展必須面對的一個問題；KDD所擅長的正是從海量的數據當中尋找有意義的模式、知識，中醫藥學數據挖掘研究是再現中醫藥理論一個有效手段，意義重大。我們圍繞中醫藥文本挖掘、中醫配伍規律中藥效與藥對規律研究，開展了一系列創新工作；課題編號：2003CB31690611/5/202226工作進展：分布式中醫藥KDD系統面向中醫藥文本的數據特點，即在小樣本的情況下字頻特征比詞頻特征能提供更好信息，提出了面向中文文本分類的分布字聚類方法；基于分層聚類的藥效知識挖掘，采用基于分層聚類的KDD方法，得出單味藥間按照成效相似性分類的結果；高頻集的藥對規律的知識挖掘，得出大量方劑中“只有100味左右的單味藥經常參與配伍〞的事實依據，挖掘出“各庫高頻單味藥以及形成藥對相關理論非充分也非必要的推斷等相關知識；首創了中醫證候與基因相關關系的研究,為生命科學的開展提供了新知識和新方法;課題編號：2003CB31690611/5/202227中醫證候基因關系知識挖掘的圖示腎陽虛證的相關基因的基因網絡

利用中醫藥文獻提供的證候-疾病關系和Medline提供的疾病-基因關系發現腎陽虛證的可能相關基因〔CRP,CRH,ACE,IL10,PTH,MPO〕，并從Pubgene中查詢這些基因的基因網絡在這六個基因的網絡當中都發現了CRAT基因，說明CRAT基因很有可能是腎陽虛證的新相關基因11/5/202228工作進展：分布式中醫藥KDD系統網格效勞對異質異構的數據進行了整合，使得用戶可以忽略數據的來源以及形式。對用戶透明的數據源以及統一的數據表式方式，為KDD在更廣泛的數據分析上作好準備。同時，網格效勞分布計算的效勞能力，也為海量數據下的數據挖掘應用提供了強大的計算資源；分布式中醫藥KDD系統基于網格平臺實現了分布并行的數據挖掘算法，為用戶提供了高效的KDD效勞。在該系統上對對中醫藥中3968味單味藥以及相應的8871種成效進行挖掘分析，得出了大量有價值的結果，為中藥藥效根底、作用機理及方劑配伍規律的研究提供了新的依據和思路。課題編號：2003CB31690611/5/202229中藥藥效知識挖掘的圖示這樣的基于成效的單味藥聚類，對于中醫組方替代藥的選擇和藥效分析具有重大意義聚出的第一類藥：活血消腫藥聚出的第二類藥：止痛去濕藥按照成效對單味藥進行聚類11/5/202230工作進展：分布式中醫藥KDD系統分布式中醫藥KDD系統的最新成果發表于以下國際會議和雜志：WuZH,ZhouXZ,LiuBY,ChenJL,TextMiningforFindingFunctionalCommunityofRelatedGenesusingTCMKnowledge.ECML/PKDD-2004,Italy,Pisa,LectureNotesinArtificialIntelligence.Vol3202/2004,pp.459-470,September20-24,2004.ZhouXZ,WuZH,DistributionalCharacterClusteringforChineseTextCategorization.The8thPacificRimInternationalConferenceonArtificialIntelligence,Auckland,NewZealand,LectureNotesinArtificialIntelligence,vol3157,pp.575-584,August9-13,2004.吳朝暉，封毅，KDD在中醫藥領域的假設干探索，中國中醫藥信息雜志，2005，第12卷，第4期FengY,WuZH,ZhouZM,CombininganOrder-semisensitiveTextSimilarityandClosestFitApproachtoTextualMissingValuesinKnowledgeDiscovery,KES2005.FengY,WuZH,ZhouZM,MultilabelTextCategorizationUsingK-NearestNeighborApproachwithM-Similarity,SPIRE2005,InPress課題編號：2003CB31690611/5/202231工作進展：理論研究理論研究方面，主要圍繞網格環境下基于語義的知識效勞和共享，針對以下幾點展開深入研究：面向中醫藥進行概念建模，研究和完善了中醫藥學語言系統；提出并研究了面向語義網格的上下文相關的動態子本體進化理論；研究和完善了語義網格的分布式語義查詢算法，在最新版本的Dart數據庫網格加以應用；課題編號：2003CB31690611/5/202232工作進展：中醫藥概念建模中醫藥是蘊涵中國傳統文化和辨證哲學的醫學科學。作為一門復雜的科學，中醫藥的知識系統包含了大量的概念和關系，要從復雜的中醫藥知識系統中抽象出易于重用的領域知識，需要進行有效的概念建模，更好地支持中醫藥領域的基于知識的推理和挖掘提供了概念模型和根底。課題編號：2003CB31690611/5/202233工作進展：中醫藥概念建模參照UMLS，進行復雜語義網絡〔SemanticNetwork〕的研究，通過上層語義網絡，直接指導中醫藥本體的概念建模；研究如何將錯綜復雜的中醫藥術語概念一致化，整理并歸納眾多概念之間內在的語義關系；進行了概念模型存儲的相關研究，提出了基于數據庫的有效的概念存儲和查詢框架；課題編號：2003CB31690611/5/202234工作進展：中醫藥概念建模中醫藥概念建模方面的研究成果發表于以下國際會議和雜志：ZhouXZ.,WuZH,YinAN,etal,OntologyDevelopmentforUnifiedTraditionalChineseMedicalLanguageSystem,JournalofArtificialIntelligenceinMedicine,32(1),15-27,2004.MaoYX,WuZH,ChenHJ,ZhengXQ,AnInteractiveVisualModelforWebOntologies,KES2005毛郁欣，吳朝暉，陳華鈞，湯萌芽，本體網格：面向語義網的領域知識共享，中國人工智能學會第十一屆全國學術大會，2005，已錄用課題編號：2003CB31690611/5/202235工作進展：上下文相關的子本體進化考慮語義網格環境下，信息共享和知識推理的局部性(locality)和兼容性(compatibility)，我們認為，一個面向某個潛在特定的子問題的Agent通常只需要大規模領域本體的某一局部知識。這就要求Agent能夠從一個大型本體中抽取特定的局部，通過不斷進化形成上下文(context)相關的可重用的動態子本體(Sub-Ontology)。這種能力對于解決需要多個領域知識本體的跨領域問題至關重要。課題編號：2003CB31690611/5/202236工作進展：上下文相關的子本體進化我們以語義Web技術為根底，進行基于多Agent的體系結構的研究，該體系結構包含了一套局部子本體進化機制，通過動態自組織的面向領域的子本體，支持分布式環境下智能有效的問題解決規劃。該研究成果對知識重用和問題解決有較大的意義和價值。子本體進化可以定義為包含自動抽取、合并、映射和整合Agent引用過的領域本體的特定局部〔定義為子本體〕到本地的本體容器中以支持智能高效的問題解決。課題編號：2003CB31690611/5/202237工作進展：上下文相關的子本體進化我們可以設計一個由許多效勞Agent為應用組件構成的分布式環境，包含了效勞Agent，問題求解Agent和領域知識Agent，在該環境下開展研究。我們的主要目標是，探索大型領域本體的不同方面或者不同視圖，在協同問題解決經驗的作用下，如何自然地分配給分布式的Agent，形成可重用上下文相關的子本體。課題編號：2003CB31690611/5/202238工作進展：上下文相關的子本體進化上下文相關的子本體進化方面的研究成果發表于以下國際會議和雜志：MaoYX,CheungW,WuZH,LiuJM,DynamicSub-OntologyEvolutionforCollaborativeProblem-Solving,AAAI-FSS2005MaoYX,WuZH,ChenHJ,XuZ,Context-basedWebOntologyServiceforTCMInformationSharing,ICWS2005WuZH,MaoYX,ChenHJ,XuZ,AnOntologyandContextBasedClientModelforDartInformationGrid,Int.J.HighPerformanceComputingandNetworking,accepted.課題編號：2003CB31690611/5/202239工作進展：分布式語義查詢結合RDF模型的特點，提出了RDF語義視圖的形式化系統、基于語義視圖的Web語義查詢問答包含算法與重寫算法；證明了基于視圖的語義查詢問答問題與RDF語義查詢的包含推理問題之間的等價性，答復了在OWS下查詢計算的復雜度。課題編號：2003CB31690611/5/202240工作進展：分布式語義查詢語義查詢包含三個層面的含義：是指在一個開放的、語義良定義的網絡環境下面的查詢；查詢是在概念層次進行的，用戶不和底層的數據實現打交道；查詢中的概念和結果都富含語義；

課題編號：2003CB31690611/5/202241工作進展：分布式語義查詢語義查詢語言Q3：基于描述邏輯定義了不同表達能力的元語組，既支持數據庫的查詢，也支持知識庫的查詢；采用N3的根本語法，具有較好的可讀性，并方便轉化成自然語言；遵循RDF的根本語義表達模型，可方便的轉化為其他RDF語法，如