中醫藥知識圖譜構建*

賈李蓉 劉 靜 于 彤 董 燕 朱 玲 高 博 劉麗紅

(中國中醫科學院中醫藥信息研究所 北京 100700)

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?醫學信息研究?

中醫藥知識圖譜構建*

賈李蓉 劉 靜 于 彤 董 燕 朱 玲 高 博 劉麗紅

(中國中醫科學院中醫藥信息研究所 北京 100700)

在對知識圖譜進行簡要介紹的基礎上，從數據來源、研究內容、圖形化展示幾方面探討如何構建中醫藥知識圖譜，實現中醫藥知識資源的有效整合，最后提出中醫藥知識圖譜的應用前景。

知識圖譜; 中醫藥; 知識服務

1 引言

隨著知識的爆炸式增長，計算機存儲和處理能力的不斷提升，信息的存儲、分析、檢索、可視化等技術的發展，一種以知識單元為基礎，能有效獲取知識、快速把握學科前沿領域的方法——知識圖譜(Knowleglge Graph)悄然興起。知識圖譜可以繪制、挖掘、分析和顯示科學技術知識以及它們之間相互關系，是在大數據時代背景下產生的一種新型的海量知識管理與服務模式，涉及應用數學、信息科學及計算機科學諸學科，是科學計量學和信息計量學的新發展[1]。其研究目標是借助現代技術與理論使知識可視化，讓人們更加方便、準確地獲取知識。知識圖譜作為知識的載體，能用圖形化的方式將人們不易理解的信息形象地表示出來[2],通過內容分析、引文分析和可視化的方式顯示知識結構及其相互關系[3],既符合人類的認知習慣，又充分利用了現代信息技術；使用戶既能快速獲取知識及其之間的邏輯關系，又能從海量文獻中把握關鍵的知識點[4]。近年來越來越多的中醫藥數據庫、電子資源等都可以在互聯網上方便獲取,如何獲取更準確、更全面、更權威的中醫藥知識也成為中醫藥領域的研究需求。本文對中醫藥知識圖譜構建進行示范性研究，以期能為中醫藥領域知識服務方面提供借鑒。

2 中醫藥知識圖譜構建

2.1 概述

知識圖譜是以語義網絡為骨架構建起來的巨型、網絡化的知識系統，能捕捉并呈現領域概念之間的語義關系，使互聯網上瑣碎、零散的知識相互連接，支持綜合性知識檢索以及問答、決策支持等智能應用。中醫藥知識圖譜主要是以中醫藥學語言系統為骨架構建的知識圖譜體系，以現有的數據庫資源為知識圖譜填充內容。可視化的語義圖可以形象地表達領域概念之間的關聯，用戶可通過交互的方式來瀏覽領域概念，選擇其中的某個概念開始構造查詢或搜索。中醫藥知識圖譜能增強中醫藥知識資源的聯通性，支持中醫用戶在概念層次上瀏覽領域知識資源，發現中醫藥概念或知識資源之間的潛在聯系。

2.2 數據來源

知識圖譜的數據包括兩方面：一方面是知識圖譜的骨架，另一方面是整個圖譜所涉及的知識。中醫藥知識圖譜的骨架采用中國中醫科學院中醫藥信息所研制的中醫藥學語言系統。該系統自2002年起研制，目前已發展為包含13萬多個概念、30余萬術語以及100余萬語義關系的大型語義網絡，基本覆蓋了中醫藥學科的概念體系，在規模和完整性等方面都處于中醫藥界領先地位[5]。示范研究選取2010版藥典的藥材和飲片部分611味中藥作為基本數據,然后選用《臨證用藥配伍指南》、新版中國中藥數據庫、《有毒中藥》、《中藥材正名詞典》、《方劑大辭典》和臨床疾病診療數據庫中涉及這些中藥的數據為知識圖譜的數據基礎。

2.3 研究內容[6-7]

(1)研究基于知識圖譜的中醫藥領域知識組織方法，以中醫藥學語言系統為骨架，將中醫藥領域主要的詞表、術語資源和單表型數據庫的內容導入中醫藥知識圖譜之中,研發海量中醫藥知識圖譜數據處理技術，實現大型中醫藥知識圖譜的存儲、查詢和更新。(2)研發基于中醫藥語言系統(Traditional Chinese Medicine Language System,TCMLS)的中醫藥文獻知識獲取技術，研究從海量中醫藥文獻中發現新穎的實體和語義關系的方法，構建交互式的中醫藥文獻知識獲取工具，以半自動的方式擴展中醫藥知識圖譜的內容。(3)設計并實現符合中醫藥領域實際需求的知識圖譜檢索和瀏覽方法。通過交互性語義圖界面對知識圖譜的內容進行展示，協助網絡用戶瀏覽概念信息及概念之間的關系。另擬將知識圖譜嵌入搜索和維基等系統之中提供知識服務。

2.4 圖形化展示

圖形化展示是知識圖譜的重要部分。本文構建的中醫藥知識圖譜提供了圖形化的展示，主要對中藥概念進行語義網絡、圖片和相關知識的展示等。知識圖譜界面最上部分是搜索框，如搜索“人參”，系統界面，見圖1。

圖1 中醫藥知識圖譜展示界面

左側顯示以“人參”為中心的相關知識圖，該圖采用開源的可視化js組件庫d3.js，并且使用的是svg矢量圖，可以無損縮放，兼容各種分辨率。右側上半部分為“人參”的基本信息，點擊打開可顯示百科知識，見圖2。右側下半部分則提供了相關的文獻檢索結果，該結果目前為“中國中醫藥期刊文獻數據庫”中的全文檢索結果。

圖2 百科知識示例

3 應用前景

3.1 基于中醫藥知識圖譜的檢索系統[7-8]

中醫藥知識圖譜增加了中醫藥領域知識資源的連接性，支持中醫藥用戶在概念層上瀏覽領域知識資源，發現中醫藥概念知識間的潛在聯系。可基于中醫藥知識圖譜在傳統的檢索系統中嵌入“知識圖譜卡片”，系統會根據用戶的輸入識別出概念，列出概念的核心信息和相關信息。用戶可根據不同需求了解概念及其相關知識，在相關概念之間進行跳轉，從而對檢索點進行全方面的了解。這種基于知識圖譜的檢索系統不僅直接提供給用戶輸入的知識，而且提供了相關的信息，方便檢索。

3.2 基于中醫藥知識圖譜的知識地圖[9]

可基于中醫藥知識圖譜實現中醫藥知識地圖系統，知識地圖以可視化概念圖的方式形象地表達領域概念之間的關聯，用戶可通過交互式的方式來瀏覽中醫藥相關概念，選擇感興趣的概念查詢瀏覽。知識地圖能夠實現對中醫藥知識的有效組織和導航，協助用戶快速找到所關注的知識點，有可能幫助用戶發現潛在的知識等。

3.3 基于中醫藥知識圖譜的維基百科[10]

可基于知識圖譜搭建中醫藥維基百科系統，面向中醫藥工作者和用戶提供百科全書式的知識服務。中醫藥維基百科系統按概念實體對知識和文獻進行組織，將知識圖譜中關于某個概念實體的知識以百科的形式綜合呈現出來，包括該概念的名稱、類型、簡介、文字信息以及語義關系等，列出與該實體相關的文獻題錄。相較于傳統的維基百科，基于中醫藥知識圖譜的維基百科是利用知識圖譜將已有的中醫藥信息資源有序組織起來，提供知識點的關聯性，具有自動提供知識并能追溯知識源的特點。

4 結語

中醫藥知識圖譜是以中醫藥學語言系統為骨架、以現有數據庫資源為填充內容構建的知識圖譜體系。本文探討了中醫藥知識圖譜構建的數據來源、研究內容及應用前景等內容，但鑒于中醫藥知識圖譜的構建研究尚為探索階段，還有很多不足之處，今后需從以下幾個方面進行改進：(1)繼續完善和發展中醫藥學語言系統。以本研究的方法來構建知識圖譜，中醫藥學語言系統作為系統的“骨架”是其中最重要的元素，繼續完善和發展中醫藥學語言系統是本工作的基礎。(2)進行數據資源的映射規則和數據元等標準的研究。由于知識圖譜要將眾多不同格式、不同數據庫的資源整合，故而多種數據資源如何映射以及數據庫的數據元等標準的研究也就成了知識圖譜構建的重要環節。(3)知識圖譜系統的功能還有待繼續完善。目前對數據的操作進行了很多后期人工的規范，需要深入到數據庫中修改數據，以后將完善數據管理等系統功能。

1 劉則淵,陳悅,侯海燕，等.科學知識圖譜：方法與應用[M].北京：人民出版社,2008:16-26.

2 陳悅，劉澤淵，陳勁，等.科學知識圖譜的發展歷程[J].科學學研究，2008，(3)：449-460.

3 孫小欣.基于潛在語義分析的學科知識圖譜構建[D].武漢：華中師范大學，2013.

4 唐欽能．高峰．于金半．知識地圖相關概念辨析及其研究進展[J]．情報理論與實踐，2011，(1)：121-125．

5 賈李蓉,于彤,崔蒙,等.中醫藥學語言系統研究進展[J].中國數字醫學, 2014,9(10):57-59,62.

6 冀玉靜，李軍蓮，李芳.詞共現分析在構建概念空間中的應用研究綜述[J].醫學信息學雜志，2010，31(10)：49-52.

7 董燕，李海燕，崔蒙，等.中醫臨床術語系統建設概況與改進措施[J].醫學信息學雜志，2014，35(8):43-48.

8 劉俊麗，張秀梅，蔣勇青.基于文本挖掘的乙型肝炎相關文獻知識圖譜分析[J].醫學信息學雜志，2014,35(1)：48-53.

9 王敏，張燕舞，張玢.信息可視化在醫學文獻分析中的初步應用理論研究[J].醫學信息學雜志，2010,31(2)：40-49.

10 陳蘭杰，董芳.基于知識圖譜的國際競爭情報研究熱點與前言的信息可視化分析[J].醫學信息學雜志，2010,31(8)：7-11.

Construction of Traditional Chinese Medicine Knowledge Graph

JIALi-rong,LIUJing,YUTong,DONGYan,ZHULing,GAOBo,LIULi-hong,

InformationInstituteofTraditionalChineseMedicine,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China

Based on introducing knowledge graph, the paper discusses how to construct Traditional Chinese Medicine(TCM) knowledge graph from the aspects of data sources, research contents and visualized display, so as to integrate TCM knowledge resources. It also puts forward the application prospect.

Knowledge graph; Traditional Chinese Medicine(TCM); Knowledge service

2015-04-02

賈李蓉，助理研究員，發表論文20余篇；通訊作者：劉麗紅，助理研究員。

中國中醫科學院基本科研業務費自主選題項目“基于中醫藥學語言系統的知識服務平臺研究”(項目編號：ZZ080302)。

R-058

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.08.012