基于語義網(wǎng)和SOA的醫(yī)學(xué)圖書館信息服務(wù)模型設(shè)計

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大數(shù)據(jù)時代，文獻信息資源呈現(xiàn)出來源多樣化、數(shù)據(jù)增長快速化、數(shù)據(jù)資源海量化等特點，給用戶快速發(fā)現(xiàn)和有效利用信息提出了挑戰(zhàn)。對此，圖書館應(yīng)積極整合信息資源和創(chuàng)新服務(wù)模式，為用戶提供專業(yè)、高效的個性化信息服務(wù)。

本文運用語義網(wǎng)技術(shù)針對用戶的檢索方式和學(xué)科館員的服務(wù)方式提出了新的思路和模型，即基于語義網(wǎng)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和本體技術(shù)的用戶檢索方式的轉(zhuǎn)變及基于本體的學(xué)科館員信息服務(wù)模式。在基于語義網(wǎng)技術(shù)的個性化信息服務(wù)新模式下，學(xué)科館員通過領(lǐng)域本體和構(gòu)建應(yīng)用本體向用戶“推信息”，用戶端通過“所得即所需”的方式“拉信息”的模式獲取準(zhǔn)確度、相關(guān)度高的信息。

1 語義網(wǎng)和SOA

1.1 語義網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)

語義網(wǎng)的出現(xiàn)改變了圖書館的信息組織和檢索方式，將以前沒有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)通過語義關(guān)系相聯(lián)系起來，在邏輯層面上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)整合[1-2]；擺脫傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)模型下機械式檢索的約束，實現(xiàn)基于語義關(guān)系的智能化數(shù)據(jù)檢索。

關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)技術(shù)是語義網(wǎng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)把相關(guān)數(shù)據(jù)通過語義連接起來，目的是構(gòu)建一個計算機能夠理解的具有結(jié)構(gòu)化的和富含語義的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，以便在此基礎(chǔ)上構(gòu)建更智能的應(yīng)用[3]。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)技術(shù)采用資源描述框架(Resource Description Framework，RDF)數(shù)據(jù)模型，利用URI命名數(shù)據(jù)實體，并在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，從而可以通過HTTP 協(xié)議揭示并獲取這些數(shù)據(jù)，同時強調(diào)數(shù)據(jù)的相互聯(lián)系以及有助于人和計算機理解數(shù)據(jù)的語境信息[4-5]。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)技術(shù)引領(lǐng)用戶檢索方式由傳統(tǒng)的字面意義的匹配查詢轉(zhuǎn)化為圍繞著主題的基于語義的查詢，為將檢索詞背后隱藏的、相關(guān)聯(lián)的信息充分揭示給用戶提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

本體用來描述或表達(dá)由RDF所描述的某領(lǐng)域內(nèi)知識的一組概念或術(shù)語[6]，使這些概念和關(guān)系在共享范圍內(nèi)具有大家共同認(rèn)可的、明確的、唯一的定義，在此基礎(chǔ)上便于人機以及機器之間可以進行交流[7]。

本體的目標(biāo)是獲取、描述和表示相關(guān)領(lǐng)域的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域共同認(rèn)可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯和詞匯間相互關(guān)系的明確定義[6]。本體按層次劃分為頂層本體、領(lǐng)域本體、任務(wù)本體和應(yīng)用本體4個層次[8]。本體能夠在不同層次范圍內(nèi)構(gòu)建出具有多種屬性的概念關(guān)系網(wǎng)，為基于領(lǐng)域內(nèi)的語義查詢實現(xiàn)更具指向性、精確性、專業(yè)化的檢索能力提供了可能[9]。

1.2 SOA技術(shù)

SOA(service-oriented architecture，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu))是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為“服務(wù)”)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。其中，接口是采用中立的方式進行定義，獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，使構(gòu)建在這樣的系統(tǒng)中的各種服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互[10]；服務(wù)是一種部署在網(wǎng)絡(luò)上的實現(xiàn)了一定功能的應(yīng)用邏輯單元，它包含一組操作集(一個或多個操作)并向外界提供訪問操作的接口，服務(wù)請求者通過服務(wù)提供的接口來調(diào)用服務(wù)實現(xiàn)應(yīng)用需求。

2 基于語義網(wǎng)和SOA的醫(yī)學(xué)圖書館信息服務(wù)模型

2.1 模型架構(gòu)

模型的核心設(shè)計思想是建立一個開放的基于語義網(wǎng)的信息服務(wù)平臺，在該平臺上建立起學(xué)科館員、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)科專業(yè)用戶之間以信息為紐帶的新型個性化服務(wù)關(guān)系。基于語義網(wǎng)和SOA的圖書信息服務(wù)模型架構(gòu)見圖1。在該模型中，基于SOA的RDF服務(wù)、RDFS服務(wù)、本體服務(wù)及傳統(tǒng)業(yè)務(wù)服務(wù)是核心服務(wù)組件。在核心服務(wù)組件的支撐下，形成信息的“聚合”和“流動”，即以學(xué)科館員為代表的服務(wù)人員針對學(xué)科專業(yè)用戶的需求構(gòu)建適當(dāng)層次的領(lǐng)域本體或應(yīng)用本體模型，專業(yè)用戶基于本體模型驅(qū)動的服務(wù)獲取高質(zhì)量的信息。

2.1.1 核心服務(wù)組件

核心服務(wù)組件主要包括RDF服務(wù)接口、RDFS服務(wù)接口、本體服務(wù)接口及傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)務(wù)接口。核心服務(wù)組件架構(gòu)主要層次大致分為4層(圖2)。

底層為數(shù)據(jù)層，包括關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)知識庫/本體模型庫/用戶數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。其中元數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是另外兩個數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，包括了元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫、元數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)映射庫，元數(shù)據(jù)庫為知識發(fā)現(xiàn)提供了規(guī)范和基于規(guī)范的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫包括不同元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，模型通過本體的映射屏蔽數(shù)據(jù)的異構(gòu)性并提供統(tǒng)一的邏輯視圖。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)知識庫提供了元數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型和類型定義信息，本體模型庫則提供了知識概念之間的聯(lián)系信息，用戶數(shù)據(jù)庫為不同用戶提供個性化的信息記錄服務(wù)。

RDF服務(wù)引擎和RDFS服務(wù)引擎共同組成了關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)服務(wù)引擎，在關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)知識庫、本體模型庫、元數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支撐下為關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的生成、入庫和基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫的語義查詢提供服務(wù)。

本體服務(wù)引擎完成各種本體的輔助構(gòu)建和在RDF服務(wù)引擎和RDFS服務(wù)引擎的幫助下完成基于本體模型的語義查詢。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)務(wù)層承擔(dān)整合已有數(shù)據(jù)庫和保留傳統(tǒng)業(yè)務(wù)軟件資產(chǎn)的任務(wù)，使舊業(yè)務(wù)和舊數(shù)據(jù)無縫地融入新平臺和新應(yīng)用。

圖2 核心服務(wù)組件架構(gòu)主要層次

2.1.2 服務(wù)總線及接口

服務(wù)總線是負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)學(xué)科館員平臺、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜移脚_、學(xué)科專業(yè)用戶平臺與核心服務(wù)組件接口關(guān)系的組件，服務(wù)總線可以應(yīng)用企業(yè)服務(wù)總線(Enterprise Service Bus，ESB)平臺。

2.1.3 學(xué)科館員工作平臺

學(xué)科館員工作平臺為學(xué)科館員在基于語義網(wǎng)的醫(yī)學(xué)信息服務(wù)系統(tǒng)中發(fā)揮驅(qū)動和提煉醫(yī)學(xué)文獻信息知識的能力提供了重要的支撐，為學(xué)科館員與學(xué)科專業(yè)用戶的溝通提供了便捷的、專業(yè)的、實時的聯(lián)系工具。學(xué)科專業(yè)用戶的需求可以通過提交到用戶數(shù)據(jù)庫等多樣的方式傳遞給學(xué)科館員，使學(xué)科館員能捕獲最準(zhǔn)確的需求信息。 學(xué)科館員根據(jù)獲得的需求信息為用戶構(gòu)建、選擇適當(dāng)?shù)念I(lǐng)域本體或應(yīng)用本體，通過擴展或裁減的迭代，為用戶提供最準(zhǔn)確、相關(guān)度最大的本體模型，并持續(xù)跟蹤用戶的研究動向，不斷完善更新本體模型，以提高用戶獲取信息的效率和質(zhì)量。

核心服務(wù)組件為學(xué)科館員提供私有的用戶數(shù)據(jù)庫，用來保存學(xué)科館員的各種經(jīng)驗、規(guī)則、模型及由其他各類數(shù)據(jù)挖掘等方法獲取的醫(yī)學(xué)及相關(guān)知識，為知識、方法的復(fù)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.1.4 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜夜ぷ髌脚_

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜壹瓤梢允菍W(xué)科館員的協(xié)作者，也可以是高層次的學(xué)科專業(yè)用戶。領(lǐng)域本體及應(yīng)用本體的構(gòu)建是專業(yè)性很強的工作，本體構(gòu)建的科學(xué)與否，與檢索結(jié)果的準(zhǔn)確度密切相關(guān)，但學(xué)科館員往往難以完全勝任本體的構(gòu)建工作。作為學(xué)科館員的協(xié)作者，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜铱梢灾笇?dǎo)其構(gòu)建醫(yī)學(xué)領(lǐng)域本體或應(yīng)用本體模型。作為學(xué)科專業(yè)用戶，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜铱梢酝ㄟ^用戶數(shù)據(jù)庫和積累的相關(guān)經(jīng)驗及知識與學(xué)科館員溝通交流。

2.1.5 專業(yè)用戶終端

本文所指的學(xué)科專業(yè)用戶是一個廣義的用戶群，沒有特定的指向，既可能是獨立的醫(yī)學(xué)學(xué)者，也可是與醫(yī)學(xué)學(xué)科相關(guān)的群體。專業(yè)用戶可通過終端與學(xué)科館員交換信息，也可以用來記錄自己的相關(guān)需求和經(jīng)驗。

2.2 模型的工作方式

模型的工作方式有本體模型的建立/選擇過程、基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和本體模型的檢索過程兩部分。

2.2.1 本體模型的建立/選擇過程工作流程

學(xué)科專業(yè)用戶將服務(wù)需求以學(xué)科館員規(guī)范的形式提交給學(xué)科館員，必要時可提交附件，輔助學(xué)科館員充分理解、分析用戶需求。學(xué)科館員與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜疫M行充分的溝通，對用戶的意圖和需求的目標(biāo)進行確認(rèn)，初步構(gòu)建起或選擇所需的本體模型，對本體模型進行驗證評估，必要時進行修改和完善，并重復(fù)本步驟，對優(yōu)選出來的模型提交給核心組件的相關(guān)數(shù)據(jù)庫，需要時可以同步提交到學(xué)科館員用戶數(shù)據(jù)庫，用于知識的積累。

2.2.2 基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和本體模型的檢索過程工作流程

醫(yī)學(xué)專業(yè)用戶提交檢索需求給核心服務(wù)組件，核心服務(wù)組件對檢索命令按照關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)或本體服務(wù)引擎的需要進行格式化，然后轉(zhuǎn)交給關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)引擎或本體服務(wù)引擎。當(dāng)轉(zhuǎn)交給關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)引擎時，由RDF引擎和RDFS引擎根據(jù)命令參數(shù)及算法查找出相關(guān)信息；當(dāng)轉(zhuǎn)交給本體服務(wù)引擎時，本體服務(wù)引擎在RDF引擎和RDFS引擎的支持下，查找與本體相匹配的信息，將信息按照用戶的需求做進一步的處理后返回到接口。

3 模型的優(yōu)勢及特點

3.1 應(yīng)用開放的架構(gòu)體系建立起開放的基于語義網(wǎng)的信息服務(wù)模型

不同的醫(yī)學(xué)專業(yè)用戶均可訪問模型所支持的文獻信息資源，不同的圖書館文獻信息資源也可以通過關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)聯(lián)，以關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)為形式的醫(yī)學(xué)信息資源從多個維度進行擴張。

3.2 緊密聯(lián)系學(xué)科館員的服務(wù)與學(xué)科專業(yè)用戶的需求

對學(xué)科館員來說需求指向更加明確，信息推送更加精確；對醫(yī)學(xué)用戶來說檢索過程達(dá)到“一鍵拉取”，檢索結(jié)果達(dá)到“所得即所需”，形成基于信息“推拉”模式的個性化服務(wù)新模式。

3.3 結(jié)合醫(yī)學(xué)圖書館信息資源的語義化檢索與資源的整合

既可實現(xiàn)數(shù)字資源的整合又能實現(xiàn)基于語義網(wǎng)的檢索能力，同時還可有效保護已有的軟件資產(chǎn)。

3.4 為學(xué)科館員的個性化服務(wù)提供了新的思路

對學(xué)科館員的學(xué)科專業(yè)性和語義網(wǎng)應(yīng)用建模能力提出了新的挑戰(zhàn)。

3.5 凸顯醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜以趯W(xué)科館員服務(wù)中的重要性

強調(diào)了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜以诨诒倔w的智能檢索服務(wù)中不可或缺的角色。

4 結(jié)語

本文論述了基于SOA架構(gòu)方法將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和本體技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖書館信息資源服務(wù)的模型架構(gòu)，模型借助SOA方法屏蔽了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)層的異構(gòu)性，并為醫(yī)學(xué)信息資源整合提供了可行性，針對各種異構(gòu)資源，能夠提供基于語義網(wǎng)技術(shù)的開放的應(yīng)用接口，使資源之間具有了語義上的可擴展的關(guān)聯(lián)關(guān)系。兩種技術(shù)方法的結(jié)合提供了一個較為通用的整合資源和基于語義的信息組織、檢索服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)新思路。模型通過應(yīng)用本體模型的技術(shù)為學(xué)科館員和學(xué)科專業(yè)用戶之間架起了一座橋梁。學(xué)科館員在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)助下，應(yīng)用本體模型為醫(yī)學(xué)專業(yè)用戶提供語義層面的智能化檢索服務(wù)，并不斷追蹤醫(yī)學(xué)專業(yè)用戶的需求變化，同步更新本體模型，逼近用戶的真實需求。