语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究

语义网格在中医药知识共享与服务应用研究（973子课题）进展汇报浙江大学吴朝晖4/26/20231语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第1页语义网格在中医药知识共享与服务应用研究研究内容和目标当前工作进展下一步计划总结课题编号：CB3169064/26/20232语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第2页研究内容与目标本课题以中医数据与知识管理、个体化诊疗临床决议支持为需求背景；以传统知识表示与知识共享方法为理论指导；以语义Web、网格计算相关规范和技术为实现基础；课题编号：CB3169064/26/20233语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第3页研究内容与目标研究面向互联网、特定领域相关知识表示模型，研究基于知识互联网信息资源共享方法论、松耦合语义映射模型、分布式语义查询与协同推理算法，最终目标是构架一个支持中医药知识共享与服务语义与知识网格。课题编号：CB3169064/26/20234语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第4页工作进展课题编号：CB316906经过一年多地研究和开发，本课题在语义网格知识服务和共享原型实现和理论研究方面都取得了重大突破和进展：原型方面主要围绕基于语义数据库网格DartGrid、中医药本体网格以及分布式中医药KDD开展；理论方面主要面向中医药领域进行概念建模理论与方法，上下文相关语义表示理论，以及基于语义视图分布式语义查询相关研究；

4/26/20235语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第5页工作进展：原型实现面向中医药知识共享与服务语义与知识网格，主要以基于语义数据库网格（DartGrid）平台为支撑，同时重点建设中医药本体网格和分布式中医药KDD系统。课题编号：CB3169064/26/20236语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第6页工作进展：基于语义数据库网格基于语义数据库网格（DartGrid）总研制目标是：经过定义和实现一个基于语义虚拟组织模型，提供一整套在网格环境下构建支持大规模数据共享和管理虚拟组织处理方案。重点支持信息资源（如数据库、知识库等）动态化语义注册、分布式语义查询与知识级语义浏览。课题编号：CB3169064/26/20237语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第7页工作进展：基于语义数据库网格基于语义数据库网格（DartGrid）总研制目标是：经过定义和实现一个基于语义虚拟组织模型，提供一整套在网格环境下构建支持大规模数据共享和管理虚拟组织处理方案。重点支持信息资源（如数据库、知识库等）动态化语义注册、分布式语义查询与知识级语义浏览。课题编号：CB3169064/26/20238语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第8页工作进展：基于语义数据库网格DartGrid从技术层面处理了大规模海量数据库动态集成与协同共享问题，集成了近50多个包含文件、文档、关系型、多媒体等多类型中药学科技信息数据库群；在应用层面着重针对中医药这一数据密集型和知识密集型领域，处理了海量中医药科学数据共建共享问题，建立了多中心（大约20个科研、院校分中心）协同共享和共建模式；做为一个大型数据库网格综合管理平台,它充分结合了先进网格计算和SemanticWeb相关技术和标准,支持面向Internet,跨管理域,语义异质异构数据库资源动态语义集成,深度协同共享,实时监控与综合管理等功效。课题编号：CB3169064/26/20239语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第9页工作进展：基于语义数据库网格DartGrid平台基于GT4进行开发，并遵照GSA/OGSI标准，由多层次知识网格服务和应用组成。课题编号：CB3169064/26/202310语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第10页工作进展：基于语义数据库网格DartGrid平台基于GT4进行开发，并遵照GSA/OGSI标准，由多层次知识网格服务和应用组成。课题编号：CB3169064/26/202311语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第11页工作进展：基于语义数据库网格与上一个版本相比，新版本DartGrid具备了以下新特征：课题编号：CB316906着重改进了分布式语义查询内核。使用了新查询分配算法，提升查询效率。提供了含有更加好扩展性和抽象性架构设计，为深入扩展提供方便。设计了更易使用本体规范，为实际应用提供便利。支持JDBC和网格服务等方式数据源。在内核基础上，将查询功效包装为网格服务，形成中医药知识网格。完成了语义浏览器以及Web版本网格客户端开发。4/26/202312语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第12页工作进展：基于语义数据库网格当前，最新版本DartGrid平台已经全方面布署并实际应用于支持中医药科学数据与知识公布和共享。课题编号：CB3169064/26/202313语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第13页课题编号：CB316906查询结构本体树查询结果4/26/202314语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第14页工作进展：基于语义数据库网格基于语义数据库网格平台DartGrid已经于6月经过了由浙江省科技厅组织科技结果判定，由领域教授组成判定委员会一致认为，该研究结果整体到达了国内领先水平，其中多项关键技术到达了国际先进水平。课题编号：CB3169064/26/202315语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第15页工作进展：基于语义数据库网格基于语义数据库网格方面最新结果发表于以下国际会议和杂志：ChenHJ,WuZH,ZhengGZ,MaoYX,RDF-BasedSchemaMediationforDatabaseGrid,GridComputing.WuZHetal,DartGridII:ASemanticGridPlatformforITS,IEEEIntelligentSystems,vol.20,No.3,Jun..ChenHJ,WuZH,MaoYX,DartDatabaseGrid:ADynamic,Adaptive,RDF-Mediated,TransparentApproachtoDatabaseIntegrationforSemanticWeb,APWebWuZHetal,DartGrid:RDF-MediatedDatabaseIntegrationandProcessCoordinationUsingGridasthePlatform,APWeb课题编号：CB3169064/26/202316语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第16页工作进展：中医药本体网格协同中国中医研究院连续开发和完善世界上最大中医药本体——中医药学语言系统（TCMLS）；当前包含了数十万个概念和近百万条实例，基本上覆盖了整个中医药领域十几个子学科，课题编号：CB3169064/26/202317语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第17页工作进展：中医药本体网格协同中国中医研究院连续开发和完善世界上最大中医药本体——中医药学语言系统（TCMLS）；当前包含了数十万个概念和近百万条实例，基本上覆盖了整个中医药领域十几个子学科，课题编号：CB316906中医药本体由十几个分中心和研究所协同开发，整个本体由按照中医药子学科划分多个大型本体组成。4/26/202318语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第18页工作进展：中医药本体网格对于这么一个庞大本体，传统集中式本体工程方法已经无法本体日益扩大和动态分布式需求，需要一个有效进行开发和开发和维护，所以，我们基于DartGrid平台底层构架，按照知识网格思想，将公布在不一样节点上不一样中医药子学科大型本体看作一个网络资源，经过网络服务将分布式本体连接起来，同时经过本体中包含语义关系将其在逻辑上进行有机整合，组成一个本体网格。课题编号：CB3169064/26/202319语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第19页工作进展：中医药本体网格中医药本体网格，采取网格技术在分布式环境下管理和共享多个独立开发和维护中医药子学科局部本体，而这些局部本体能够在一个虚拟组织中共同组成一个大规模全局本体，也就是中医药学语言系统。课题编号：CB3169064/26/202320语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第20页工作进展：中医药本体网格中医药本体网格，采取网格技术在分布式环境下管理和共享多个独立开发和维护中医药子学科局部本体，而这些局部本体能够在一个虚拟组织中共同组成一个大规模全局本体，也就是中医药学语言系统。课题编号：CB3169064/26/202321语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第21页工作进展：中医药本体网格中医药本体网格是广泛计算架构和领域知识集合结合，整个构架分为两个层次：关键网格服务层和虚拟语义视图层。前者主要指网格中资源以及直接基于DartGrid网格服务实现服务；而后者指是用于支持上层本体应用虚拟语义视图。向用户提供了一个基于浏览器统一浏览和查询接口，而本体分布式结构对终端用户来说则是完全透明，展现在用户面前是一个虚拟大规模中医药学领域本体。课题编号：CB3169064/26/202322语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第22页工作进展：中医药本体网格中医药本体网格是广泛计算架构和领域知识集合结合，整个构架分为两个层次：关键网格服务层和虚拟语义视图层。前者主要指网格中资源以及直接基于DartGrid网格服务实现服务；而后者指是用于支持上层本体应用虚拟语义视图。向用户提供了一个基于浏览器统一浏览和查询接口，而本体分布式结构对终端用户来说则是完全透明，展现在用户面前是一个虚拟大规模中医药学领域本体。课题编号：CB3169064/26/202323语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第23页工作进展：中医药本体网格当前由本体网格支持中医药学语言系统测试版已经正式在线公布，用于支持上层面向中医药知识应用其它相关工作:基于Protégé进行二次开发，以插件形式开发了关联导航、实例查询编辑、内容导出等工具，参考UMLS，初步实现了上层语义网络公布和浏览；课题编号：CB3169064/26/202324语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第24页工作进展：中医药本体网格中医药本体网格最新结果发表于以下国际会议和杂志：ZhouXZ.,WuZH,YinAN,etal,OntologyDevelopmentforUnifiedTraditionalChineseMedicalLanguageSystem,JournalofArtificialIntelligenceinMedicine,32(1),15-27,.毛郁欣，吴朝晖，陈华钧，汤萌芽，本体网格：面向语义网领域知识共享，中国人工智能学会第十一届全国学术大会，，已录用WuZH,MaoYX,ChenHJ,XuZ,AnOntologyandContextBasedClientModelforDartInformationGrid,Int.J.HighPerformanceComputingandNetworking,accepted.课题编号：CB3169064/26/202325语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第25页工作进展：分布式中医药KDD系统据统计，当前国内收藏辛亥革命以前中医药学古籍文件就达1万3千各种，1987-发表中医药文件高达530,700篇。面对海量中医药数据，怎样充分共享并有效利用，是中医药当代化发展必须面正确一个问题；KDD所擅长正是从海量数据当中寻找有意义模式、知识，中医药学数据挖掘研究是再现中医药理论一个有效伎俩，意义重大。我们围绕中医药文本挖掘、中医配伍规律中药效与药对规律研究，开展了一系列创新工作；课题编号：CB3169064/26/202326语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第26页工作进展：分布式中医药KDD系统面向中医药文本数据特点，即在小样本情况下字频特征比词频特征能提供更加好信息，提出了面向汉字文本分类分布字聚类方法；基于分层聚类药效知识挖掘，采取基于分层聚类KDD方法，得出单味药间按照功效相同性分类结果；高频集药对规律知识挖掘，得出大量方剂中“只有100味左右单味药经常参加配伍”事实依据，挖掘出“各库高频单味药以及形成药对相关理论非充分也非必要推断等相关知识；首创了中医证候与基因相关关系研究,为生命科学发展提供了新知识和新方法;课题编号：CB3169064/26/202327语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第27页中医证候基因关系知识挖掘图示肾阳虚证相关基因基因网络

利用中医药文件提供证候-疾病关系和Medline提供疾病-基因关系发觉肾阳虚证可能相关基因（CRP,CRH,ACE,IL10,PTH,MPO），并从Pubgene中查询这些基因基因网络在这六个基因网络当中都发觉了CRAT基因，说明CRAT基因很有可能是肾阳虚证新相关基因4/26/202328语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第28页工作进展：分布式中医药KDD系统网格服务对异质异构数据进行了整合，使得用户能够忽略数据起源以及形式。对用户透明数据源以及统一数据表式方式，为KDD在更广泛数据分析上作好准备。同时，网格服务分布计算服务能力，也为海量数据下数据挖掘应用提供了强大计算资源；分布式中医药KDD系统基于网格平台实现了分布并行数据挖掘算法，为用户提供了高效KDD服务。在该系统上对对中医药中3968味单味药以及对应8871种功效进行挖掘分析，得出了大量有价值结果，为中药药效基础、作用机理及方剂配伍规律研究提供了新依据和思绪。课题编号：CB3169064/26/202329语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第29页中药药效知识挖掘图示这么基于功效单味药聚类，对于中医组方替换药选择和药效分析含有重大意义聚出第一类药：活血消肿药聚出第二类药：止痛去湿药按照功效对单味药进行聚类4/26/202330语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第30页工作进展：分布式中医药KDD系统分布式中医药KDD系统最新结果发表于以下国际会议和杂志：WuZH,ZhouXZ,LiuBY,ChenJL,TextMiningforFindingFunctionalCommunityofRelatedGenesusingTCMKnowledge.ECML/PKDD-,Italy,Pisa,LectureNotesinArtificialIntelligence.Vol3202/,pp.459-470,September20-24,.ZhouXZ,WuZH,DistributionalCharacterClusteringforChineseTextCategorization.The8thPacificRimInternationalConferenceonArtificialIntelligence,Auckland,NewZealand,LectureNotesinArtificialIntelligence,vol3157,pp.575-584,August9-13,.吴朝晖，封毅，KDD在中医药领域若干探索，中国中医药信息杂志，，第12卷，第4期FengY,WuZH,ZhouZM,CombininganOrder-semisensitiveTextSimilarityandClosestFitApproachtoTextualMissingValuesinKnowledgeDiscovery,KES.FengY,WuZH,ZhouZM,MultilabelTextCategorizationUsingK-NearestNeighborApproachwithM-Similarity,SPIRE,InPress课题编号：CB3169064/26/202331语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第31页工作进展：理论研究理论研究方面，主要围绕网格环境下基于语义知识服务和共享，针对以下几点展开深入研究：面向中医药进行概念建模，研究和完善了中医药学语言系统；提出并研究了面向语义网格上下文相关动态子本体进化理论；研究和完善了语义网格分布式语义查询算法，在最新版本Dart数据库网格加以应用；课题编号：CB3169064/26/202332语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第32页工作进展：中医药概念建模中医药是蕴涵中国传统文化和辨证哲学医学科学。作为一门复杂科学，中医药知识系统包含了大量概念和关系，要从复杂中医药知识系统中抽象出易于重用领域知识，需要进行有效概念建模，更加好地支持中医药领域基于知识推理和挖掘提供了概念模型和基础。课题编号：CB3169064/26/202333语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第33页工作进展：中医药概念建模参考UMLS，进行复杂语义网络（SemanticNetwork）研究，经过上层语义网络，直接指导中医药本体概念建模；研究怎样将错综复杂中医药术语概念一致化，整理并归纳众多概念之间内在语义关系；进行了概念模型存放相关研究，提出了基于数据库有效概念存放和查询框架；课题编号：CB3169064/26/202334语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第34页工作进展：中医药概念建模中医药概念建模方面研究结果发表于以下国际会议和杂志：ZhouXZ.,WuZH,YinAN,etal,OntologyDevelopmentforUnifiedTraditionalChineseMedicalLanguageSystem,JournalofArtificialIntelligenceinMedicine,32(1),15-27,.MaoYX,WuZH,ChenHJ,ZhengXQ,AnInteractiveVisualModelforWebOntologies,KES毛郁欣，吴朝晖，陈华钧，汤萌芽，本体网格：面向语义网领域知识共享，中国人工智能学会第十一届全国学术大会，，已录用课题编号：CB3169064/26/202335语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第35页工作进展：上下文相关子本体进化考虑语义网格环境下，信息共享和知识推理局部性(locality)和兼容性(compatibility)，我们认为，一个面向某个潜在特定子问题Agent通常只需要大规模领域本体某一部分知识。这就要求Agent能够从一个大型本体中抽取特定部分，经过不停进化形成上下文(context)相关可重用动态子本体(Sub-Ontology)。这种能力对于处理需要多个领域知识本体跨领域问题至关主要。课题编号：CB3169064/26/202336语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第36页工作进展：上下文相关子本体进化我们以语义Web技术为基础，进行基于多Agent体系结构研究，该体系结构包含了一套局部子本体进化机制，经过动态自组织面向领域子本体，支持分布式环境下智能有效问题处理规划。该研究结果对知识重用和问题处理有较大意义和价值。子本体进化能够定义为包含自动抽取、合并、映射和整合Agent引用过领域本体特定部分（定义为子本体）到当地本体容器中以支持智能高效问题处理。课题编号：CB3169064/26/202337语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第37页工作进展：上下文相关子本体进化我们能够设计一个由许多服务Agent为应用组件组成分布式环境，包含了服务Agent，问题求解Agent和领域知识Agent，在该环境下开展研究。我们主要目标是，探索大型领域本体不一样方面或者不一样视图，在协同问题处理经验作用下，怎样自然地分配给分布式Agent，形成可重用上下文相关子本体。课题编号：CB3169064/26/202338语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第38页工作进展：上下文相关子本体进化上下文相关子本体进化方面研究结果发表于以下国际会议和杂志：MaoYX,CheungW,WuZH,LiuJM,DynamicSub-OntologyEvolutionforCollaborativeProblem-Solving,AAAI-FSSMaoYX,WuZH,ChenHJ,XuZ,Context-basedWebOntologyServiceforTCMInformationSharing,ICWSWuZH,MaoYX,ChenHJ,XuZ,AnOntologyandContextBasedClientModelforDartInformationGrid,Int.J.HighPerformanceComputingandNetworking,accepted.课题编号：CB3169064/26/202339语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第39页工作进展：分布式语义查询结合RDF模型特点，提出了RDF语义视图形式化系统、基于语义视图Web语义查问询答包含算法与重写算法；证实了基于视图语义查问询答问题与RDF语义查询包含推理问题之间等价性，回答了在OWS下查询计算复杂度。课题编号：CB3169064/26/202340语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第40页工作进展：分布式语义查询语义查询包含三个层面含义：是指在一个开放、语义良定义网络环境下面查询；查询是在概念层次进行，用户不和底层数据实现打交道；查询中概念和结果都富含语义；

课题编号：CB3169064/26/202341语义网格在中医药知识共享与服务的应用研究第41页工作进展：分布式语义查询语义查询语言Q3：基于描述逻辑定义了不一样表示能力元语组，既支持数据库查询，也支持知识库查询；采取N3基本语法，含有很好可读性，并方便转化成自然语言；遵照RDF基本语义表示模型，可方便转化为其它RDF语法，如XML语法和N3语法等；课题编号：CB3169064/26/202342语义