摘要：中醫(yī)醫(yī)案是名老中醫(yī)學術(shù)思想的精華和臨床用藥經(jīng)驗的記載，是醫(yī)學傳承的寶貴資源。然而中醫(yī)醫(yī)案豐富龐雜，多為非結(jié)構(gòu)化知識，需要有效的知識表示方法和高效重用的知識庫支撐。本文將信息工程學知識引入中醫(yī)信息化建設(shè)，應用領(lǐng)域本體理論對中醫(yī)喘證知識進行形式化表示，進而構(gòu)建中醫(yī)喘證知識庫，為中醫(yī)流程和中醫(yī)標準化提供技術(shù)途徑，為中醫(yī)信息化研究和臨床經(jīng)驗傳承提供可行的思路和方法。

關(guān)鍵詞：中醫(yī)醫(yī)案；領(lǐng)域本體；喘癥；知識庫

中圖分類號：TP182；TP315 文獻標志碼：A

中醫(yī)醫(yī)學歷史悠久，同時也產(chǎn)生了與中醫(yī)學有關(guān)的大量文獻。在中醫(yī)學走向現(xiàn)代化的過程中也產(chǎn)生了海量科學研究數(shù)據(jù)和文獻，但是這些資料存在著分散、片面等狀況不能被有效地利用。由于歷史的久遠和中國地域的遼闊，同一事物在不同時期、不同地域有著不同的名稱，更是加大了實現(xiàn)古醫(yī)學與現(xiàn)代醫(yī)學資源共享的障礙。

語義檢索可以通過從語義網(wǎng)上獲取數(shù)據(jù)從而給出與檢索者請求的查詢結(jié)果以及請求的相關(guān)資源，從而解決了關(guān)鍵詞一詞多意或多詞一意等局限性，提高了檢索的準確性和全面性，實現(xiàn)了機器理解與人機交互的協(xié)同能力[2]。在基于本體的檢索系統(tǒng)中，領(lǐng)域本體[3-4]的Ontology層提供共享的術(shù)語和概念，而知識庫則使用這些語義的共享來表達領(lǐng)域事實，因此本體層是語義搜索引擎的關(guān)鍵所在。本文引入信息工程的知識庫架構(gòu)和基于領(lǐng)域本體的知識庫構(gòu)建理論，將中醫(yī)喘證知識作為形式背景，使用Protégé 工具及OWL 語言構(gòu)建了基于中醫(yī)喘證本體的領(lǐng)域知識庫實例，解決了案例知識的表示和組織問題，為下一步中醫(yī)喘證案例推理的研究奠定基礎(chǔ)。

1知識庫

知識庫是針對某一領(lǐng)域問題求解的需要，采用某種知識表示方式在計算機存儲器中存儲、組織、管理和使用的互相聯(lián)系的知識的集合[5]。

領(lǐng)域知識是指在某一專門領(lǐng)域中重要問題或概念以及概念之間的相互關(guān)系的集合。領(lǐng)域知識庫這一術(shù)語源于人工智能領(lǐng)域。在人工智能領(lǐng)域，領(lǐng)域知識主要應用于知識的專家系統(tǒng)和自然語言理解的系統(tǒng)中。

1.1知識 目前，知識這一概念有3種比較有代表性的定義：①Feigenbaum：知識是經(jīng)過消減、塑造、解釋、選擇和轉(zhuǎn)換的消息。②Bernstein：知識是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程組成。③Heyes-Roth：知識=事實+信念+啟發(fā)式。知識常常是模糊、不確定或不完全的。而且知識還處在不斷地動態(tài)變化過程中。

對于任何知識，通常采用Heyes-Roth提出的知識的三維空間來描述。即知識的范圍、知識的目的和知識的有效性。范圍由具體到一般，目的從說明到指定，有效性由確定到不確定。知識的三維空間描述，見圖1。

圖1 知識的三維空間描述

大量的數(shù)據(jù)經(jīng)過加工后才會有價值，經(jīng)過分析處理的數(shù)據(jù)形成了信息，信息的作用后有時間和范圍的限制。為了使信息在較長的時間內(nèi)有效，必須進行一系列的內(nèi)部處理，這個過程叫綜合，綜合后的信息組成了知識。

從計算機科學的觀點來看，知識是信息綜合處理的結(jié)果。在綜合過程中，信息傳遞相互比較，結(jié)合成有意義的鏈接。數(shù)據(jù)、信息和知識具有層次關(guān)系，它們的層次關(guān)系，見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)、信息和知識的層次關(guān)系

1.2領(lǐng)域知識 領(lǐng)域知識主要應用在基于知識的專家系統(tǒng)和自然語言理解以及有關(guān)概念的約束的集合。知識工程對領(lǐng)域知識進行了3方面的描述：①領(lǐng)域知識是一個概念模型，這個概念模型包括概念和概念之間的關(guān)系。②領(lǐng)域知識是概念和概念之間的約束。③領(lǐng)域知識是陳述如何推導計算出新概念和新概念之間的關(guān)系的規(guī)則。

領(lǐng)域知識的2個基本概念：①領(lǐng)域特征概念：是領(lǐng)域知識的概念化，是各種相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的重要概念的語義描述。②領(lǐng)域特征屬性：是指某一領(lǐng)域內(nèi)的概念所具有的特點，領(lǐng)域特征概念可以是詞，也可以根據(jù)需要擴展成短語甚至詞串。

2本體

2.1本體的概念 本體原本是一個哲學上的概念，在被引入信息科學之后，其定義尚未統(tǒng)一， Studer在1998年對本體的定義得到最多認同，他提出\"本體是共享概念模型的明確的形式化規(guī)范說明\"，此定義包含4層含義：①概念模型：本體論的研究對象；②明確：某套概念及其相互之間關(guān)系被準確定義；③形式化：計算機可讀的精確的形式化描述；④共享：本體中反映的知識是相關(guān)領(lǐng)域中公認的概念集。

2.2本體構(gòu)建步驟 以本體構(gòu)建[6-8]原則[清晰（Clarity）、一致（ Coherence）、可擴展性（Extendibility）、編碼偏好程度最?。∕inimalEncoding Bias）、本體約定最小（Minimal Ontological Commitment）]為基礎(chǔ)，國內(nèi)外學者提出了一種構(gòu)建本體的實際操作方法，歸納為兩種模式：①利用現(xiàn)有文獻和領(lǐng)域?qū)＜沂褂檬止さ姆绞絼?chuàng)建概念關(guān)聯(lián)；②將已有的敘詞表改造成本體，或者采用學習機制，進行自動或自動化的本體構(gòu)建。

目前國際上被認可的本體手工構(gòu)建方法主要包括有骨架法、企業(yè)建模法、Methontology、KACTUS、循環(huán)獲取法、IDEF-5、七步法等本體構(gòu)建方法。

本文架構(gòu)的中醫(yī)喘癥知識庫即采用七步法構(gòu)建本體。

2.3本體構(gòu)建工具 目前構(gòu)建本體的工具有很多種，不同的專業(yè)領(lǐng)域選取不同的本體構(gòu)建工具，本文選擇由斯坦福大學研制開發(fā)的Protégé（使用Java和開放資源作為操作平臺）作為本體的建模工具，OWL（Ontology Web Language）作為描述本體的語言。Protégé提供了本體概念類，關(guān)系，屬性和實例的構(gòu)建，并且屏蔽的具體的本體描述語言，只需在概念層次上進行本體模型的構(gòu)建。

3中醫(yī)喘證醫(yī)案的本體和知識庫構(gòu)建

3.1中醫(yī)喘證醫(yī)案的研究背景數(shù)據(jù)整理 收集和整理《吳鞠通醫(yī)案》、《丁甘人醫(yī)案·傷寒案》以《中華醫(yī)典》所收錄的75部醫(yī)案著作中所涉及的喘證醫(yī)案為研究對象[9]，以\"喘主證\"、\"喘息\"、\"喘逆\"、\"喘鳴\"、\"咳喘\"、\"上氣\"等關(guān)鍵詞為核心概念，篩選整理醫(yī)案，最終確定相關(guān)屬性字段10余個，建立了較為完善的中醫(yī)喘證醫(yī)案數(shù)據(jù)庫，如圖3所示，將此作為研究對象的形式背景，見圖3。

圖3 喘癥醫(yī)案數(shù)據(jù)庫

3.2形式背景中概念樹的組織

3.2.1定義類及層次關(guān)系 從喘證本體中自上而下抽象出基本類及層次關(guān)系，并采用Protégé建立中醫(yī)喘證領(lǐng)域本體類關(guān)系初步模型。其中，類對應本體體系中的Class，對象對應本體體系中的Instance或Individual例如，外感型喘是實喘的子類，實喘又是喘證的子類，用OWL描述上述關(guān)系具體如下。

3.2.2定義并應用各類之間的關(guān)系 每種關(guān)系相當于一個二元組或多元組函數(shù)，各函數(shù)的定義域和值域為喘證本體模型內(nèi)部的各本體類和子類對象，可分別由各關(guān)系所對應的ObjectProperty屬性的domain和range兩個子屬性來設(shè)置函數(shù)的定義域和值域，以便于本體模型內(nèi)部各類通過上述關(guān)系進行關(guān)聯(lián)，以下顯示的是ObjectProperty屬性\"痰象\"以及它的特殊性質(zhì)，其中\(zhòng)"痰象\"的定義域是案例，值域是由\"痰白\"、\"痰黃\"和\"痰清稀\"組成的并集構(gòu)成，說明案例是由值域中的3部分構(gòu)成的，同時它還具有傳遞屬性（）

3.2.3設(shè)置各本體類的屬性及關(guān)系 包括各屬性的名稱、值、類型及其他約束，對應本體體系中的Datatype Propety。

屬性是個體間的二元關(guān)系，也就是說，屬性把兩個個體連接在一起。

本體所描述的概念間的關(guān)系主要有4 種：①概念之間部分與整體的關(guān)系（Part of）；② 概念之間的父子繼承關(guān)系（Kind of）；③概念的實例和概念之間的關(guān)系（instance of）；④某個概念是另一個概念的屬性關(guān)系（attribute of）。

概念間的內(nèi)在聯(lián)系構(gòu)成了豐富的概念間的語義關(guān)系，通過規(guī)則的邏輯推理就能獲取概念間的蘊涵關(guān)系。

3.2.4定義概念的語義擴展關(guān)系如同義、近義、上下位關(guān)系等。為了實現(xiàn)關(guān)鍵字的語義檢索，本體模型需要實現(xiàn)詞語的本義、同義、近義和上下位等關(guān)系查詢。例如，\"微喘\"可以具有\(zhòng)"喘息\"等同義詞或近義詞，若把其中任何一詞作為關(guān)鍵詞輸入，不僅可以得到關(guān)鍵詞的本義信息，并且能查詢到關(guān)鍵詞的同義、近義信息。這也是將來提高案例檢索查全率的關(guān)鍵技術(shù)。

3.2.5實例填充 用具體實例填充（1）中定義的類，并對實例的屬性及其屬性值進行定義和擴展。

3.2.6修正本體模型 采用Jean推理機對已構(gòu)造本體進行推理，驗證本體初步模型是否合理性以及概念是否具有可滿足性，并完善不合理之處。

3.2.7設(shè)置本體的存儲方式。本體存儲主要有文件存儲和數(shù)據(jù)庫存儲兩種方式，文件存儲指以O(shè)WL或RDF等文件格式存儲。喘證本體模型以O(shè)WL的文件格式存儲，知識庫中的案例數(shù)據(jù)以關(guān)系數(shù)據(jù)庫形式存儲。

應用Protégé工具建立的中醫(yī)喘證本體片段，見圖4。

圖4 中醫(yī)醫(yī)案喘證本體片段

3.3導出owl本體文件 目前，Protégé 中存在4 種文件類型，本文選擇OWL RDF files，導出的本體文件可以支持OWL 瀏覽和編輯的工具中被保存、閱讀和修改，為知識推理[11-12]和檢索提供了資源描述。中醫(yī)喘證醫(yī)案本體的概念集合語義樹，見圖5。

圖5 中醫(yī)喘證醫(yī)案的概念模型

4結(jié)論

本體技術(shù)作為一種新的知識組織工具，可以多維度、可視化、動態(tài)地表示和組織中醫(yī)知識和相關(guān)的信息資源，基于本體的領(lǐng)域知識庫可以清晰地表達領(lǐng)域知識的基本概念、屬性、處理方法和內(nèi)在關(guān)系，使用這些概念可以完成知識表示和語義推理。本文將本體技術(shù)應用于中醫(yī)喘證的知識庫構(gòu)建，是下一步實現(xiàn)中醫(yī)喘證的知識檢索和案例推理的前期關(guān)鍵工作，旨在為中醫(yī)信息化和知識傳承探索一條新途徑。

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編輯/張燕