面向醫(yī)學(xué)科技評價的本體模型構(gòu)建研究

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醫(yī)學(xué)科技評價是醫(yī)學(xué)科研活動中的重要組成部分，是醫(yī)學(xué)科技管理工作中的核心內(nèi)容。好的科技評價方法與體系可以優(yōu)化科技資源的配置，提高科研人員的積極性，并對推進科技制度創(chuàng)新的完善和發(fā)展、營造良好的科研氛圍具有重要的作用。

本體(Ontology)最初是哲學(xué)領(lǐng)域概念，是對現(xiàn)實真實存在的客觀描述。20世紀90年代，本體概念被逐步引入人工智能、圖書情報和知識工程等領(lǐng)域，同時也被賦予了新的含義。圖書情報學(xué)領(lǐng)域?qū)＜覐埿闾m通過對國內(nèi)外各領(lǐng)域本體定義的深入研究，認為本體是通過描述、捕獲領(lǐng)域知識，確定領(lǐng)域內(nèi)共同認可的概念和概念間的關(guān)系，以用于領(lǐng)域內(nèi)不同主體之間的交流與知識共享的形式化規(guī)范說明[1]。

醫(yī)學(xué)科技評價數(shù)據(jù)涉及科研機構(gòu)、項目、科技人才、基金、專利等多項內(nèi)容，不同概念間關(guān)系較為復(fù)雜。當前我國科技評價研究中存在科研數(shù)據(jù)組織系統(tǒng)性欠缺、關(guān)系揭示程度差等問題。現(xiàn)存科研本體概念層次體系較為復(fù)雜，概念、屬性存在形式各有不同，這對本體的復(fù)用造成較大阻礙。構(gòu)建面向醫(yī)學(xué)科技評價的科研本體，能夠更好地滿足評價工作的實際需求，進一步完善科技資源的組織方式，展示領(lǐng)域內(nèi)部的語義關(guān)系，從而提高醫(yī)學(xué)科技評價的效果。

本文擬借鑒現(xiàn)有科研本體相關(guān)概念及本體構(gòu)建方法，在搜集、整合多來源科研信息的基礎(chǔ)上分析科研本體劃分的不同概念層次；通過復(fù)用現(xiàn)有科研本體及重構(gòu)科研信息，構(gòu)建面向醫(yī)學(xué)科技評價的科研本體，全方位展示醫(yī)學(xué)科技評價研究中科技評價對象之間的多種關(guān)系；以科研本體為基礎(chǔ)，指導(dǎo)醫(yī)學(xué)科技評價工作，為建立高級別的醫(yī)學(xué)科技評價本體提供思路。

1 科研本體研究現(xiàn)狀

當前科學(xué)研究工作已經(jīng)發(fā)生變化，大量數(shù)據(jù)出現(xiàn)并需要管理[2]，醫(yī)學(xué)科技評價研究工作亦是如此。隨著本體技術(shù)的日益成熟，科研本體越來越多，但很多本體中同類概念及屬性仍以不同的形式存在和存儲，使本體之間的共享、復(fù)用存在較大問題。現(xiàn)有科研本體，如康奈爾大學(xué)構(gòu)建的VIVO(http://vivoweb.org)本體被定義為可語義探索的科研網(wǎng)絡(luò)，但VIVO本體的管理、更新、復(fù)用較為復(fù)雜，關(guān)系屬性類目繁多，不適用于科技評價需求，目前沒有解決學(xué)科領(lǐng)域本體的建設(shè)；BIBO[3]本體對期刊、書目概念做了較好的層級體系劃分，但關(guān)系屬性揭示程度不強。

針對科研本體研究現(xiàn)狀及醫(yī)學(xué)科技評價實際需求，本文在借鑒VIVO、FOAF[4]、EuroCRIS[5]、BIBO、AMiner[6]等相關(guān)科研本體或知識圖譜中關(guān)于科技評價概念及屬性的同時，根據(jù)當前醫(yī)學(xué)科技評價工作的實際需求，將當前科研領(lǐng)域的關(guān)注熱點——學(xué)術(shù)不端類別和科技創(chuàng)新納入本體模型的基礎(chǔ)上，確定醫(yī)學(xué)科技評價本體應(yīng)包含的體系框架(以下簡稱“框架”)(圖1)。

圖1 醫(yī)學(xué)科技評價體系框架

2 醫(yī)學(xué)科技評價本體構(gòu)建流程

目前并沒有統(tǒng)一的本體構(gòu)建方法，應(yīng)用比較廣泛的本體構(gòu)建方法主要包括骨架法、METHONTOLOGY法、IDEF5法、TOVE法以及七步法[7]。Protégé具有圖形化的用戶界面,操作簡單,提供詳細的幫助文檔,支持模塊化設(shè)計[8]。本文擬結(jié)合骨架法和七步法，利用Protégé5.1構(gòu)建醫(yī)學(xué)科技評價本體。其流程見圖2。

2.1 醫(yī)學(xué)科技評價對象

醫(yī)學(xué)科技評價本體的相關(guān)概念、屬性、關(guān)系主要來自文獻調(diào)研、國外科研本體以及醫(yī)學(xué)科技評價領(lǐng)域?qū)＜摇鴥?nèi)外醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展的評價研究進行調(diào)研時，可將當前醫(yī)學(xué)科技評價主體劃分為醫(yī)學(xué)科技機構(gòu)評價、人才評價以及成果評價(表1)。

2.2 醫(yī)學(xué)科技評價本體類及其層次體系的構(gòu)建

醫(yī)學(xué)科技評價本體層次體系的構(gòu)建主要是完善框架所包含大類的子類，分析子類的概念，定義子類的對象屬性及數(shù)據(jù)屬性。

圖2 醫(yī)學(xué)科技評價本體構(gòu)建流程

在醫(yī)學(xué)科技評價本體中，評價維度是指科研投入、科研產(chǎn)出及學(xué)術(shù)影響。科技投入反映機構(gòu)的基礎(chǔ)實力，是開展科技活動的前提和基礎(chǔ)，包括人、財、物等的投入，該維度包括科研平臺和科研項目等方面；科技產(chǎn)出則是衡量科研機構(gòu)和科研人員創(chuàng)新能力的關(guān)鍵，是科技活動所產(chǎn)生的直接成果，該維度包括專利、專著、臨床指南等方面；學(xué)術(shù)影響是科技成果以及科研人員在學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生的直接或間接影響[15]，反映知識傳播的廣度和深度，該維度包括科研獎項、榮譽稱號、團隊稱號等方面(表2)。

表2 學(xué)術(shù)影響及下位概念(部分)

本文中科研機構(gòu)有明確的研究方向和任務(wù)，同時具備開展研究工作的基本條件，并組織一定水平的學(xué)術(shù)帶頭人和一定數(shù)量、質(zhì)量的研究人員長期從事醫(yī)學(xué)相關(guān)研究與開發(fā)活動。

科研人員具備一定的生物醫(yī)學(xué)科學(xué)理論知識并從事科學(xué)研究工作，以及醫(yī)療健康設(shè)備開發(fā)、生命科學(xué)研究、流行病調(diào)查研究等。醫(yī)學(xué)科技評價所涉及的科研機構(gòu)和科研人員主要按照研究領(lǐng)域進行劃分，因而本文選擇醫(yī)學(xué)學(xué)科中概念外延更加廣泛的學(xué)科分類，如“臨床醫(yī)學(xué)”、“基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)”及“預(yù)防醫(yī)學(xué)及衛(wèi)生學(xué)”等。

學(xué)術(shù)不端行為也稱“不正當?shù)难芯啃袨椤保笇W(xué)術(shù)共同體成員違反學(xué)術(shù)準則、損害學(xué)術(shù)公正的行為[16]。近年來有關(guān)中國研究學(xué)者學(xué)術(shù)不端的報道屢見報端，國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)、高校陸續(xù)出臺學(xué)術(shù)不端管理方法、學(xué)術(shù)風氣建設(shè)意見。其中《關(guān)于加強我國科研誠信建設(shè)的意見》《學(xué)位論文作假行為處理辦法》《高等學(xué)校預(yù)防與處理學(xué)術(shù)不端行為辦法》等多項文件明確定義了學(xué)術(shù)不端的類型，進一步規(guī)范了科研學(xué)術(shù)生態(tài)環(huán)境。本文在總結(jié)分析國家政策文件、高校及期刊學(xué)術(shù)不端管理辦法的基礎(chǔ)上，總結(jié)了適用于醫(yī)學(xué)科技評價的學(xué)術(shù)不端類型(表3)。

根據(jù)上述類別概念劃分類的層次體系，在Protégé中進行構(gòu)建(圖3)。

表3 醫(yī)學(xué)科技評價本體“學(xué)術(shù)不端”類別概念及定義

圖3 醫(yī)學(xué)科技評價本體層次體系的劃分

2.3 醫(yī)學(xué)科技評價本體關(guān)系屬性構(gòu)建

本體關(guān)系屬性的構(gòu)建是本體具有語義關(guān)系的關(guān)鍵，關(guān)系屬性一般連接兩個實體。本文主要是通過各類實體之間的實際關(guān)系和參照各類科研本體及知識圖譜之間的語義關(guān)系確定關(guān)系屬性。具體確定為21種關(guān)系，其中關(guān)系“vivo:has_affiliated_organization”、“vivo:has_collaborator”、“vivo:is_predecessor_of”及“ vivo:participates_in”復(fù)用于科研本體“VIVO”，關(guān)系“affects與affected_by”、“funds與funded_by”以及“teacher_of與student_of”這3對類間關(guān)系為互逆(inverse)關(guān)系。

在8類語義類型21種關(guān)系中，高頻類是“科研機構(gòu)”與“科研人員”，“科研機構(gòu)”與除“學(xué)術(shù)不端”之外的6個類都有語義關(guān)系，“科研人員”與除“地理區(qū)劃”之外的6個類都有語義關(guān)系；中頻類是“科研產(chǎn)出”“學(xué)術(shù)影響”，“學(xué)術(shù)影響”與另外5個類產(chǎn)生聯(lián)系，“科研產(chǎn)出”與另外3個類產(chǎn)生聯(lián)系；低頻類是“科研投入”、“醫(yī)學(xué)學(xué)科”、“地理區(qū)劃”以及“學(xué)術(shù)不端”，“科研投入”與另外3個類產(chǎn)生聯(lián)系，“醫(yī)學(xué)學(xué)科”、“地理區(qū)劃”以及“學(xué)術(shù)不端”分別與另外2個類產(chǎn)生聯(lián)系。

利用Protégé設(shè)置關(guān)系屬性，定義屬性的定義域(domain)和值域(range)(表4)。

2.4 專家咨詢過程

根據(jù)本文目的，邀請中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)信息研究所等單位共10余名專家作為咨詢對象。專家遴選的標準如下：對醫(yī)學(xué)科技評價及相關(guān)指標體系具有深入認識及了解，長期從事中國醫(yī)院科技量值(Science and Technology Evaluation Metrics)評價研究，具有豐富的實踐經(jīng)驗。

表4 醫(yī)學(xué)科技評價本體關(guān)系屬性

通過現(xiàn)場展示的方式展示本體模型，收集專家有關(guān)本體的意見反饋。專家就本體劃分的維度、語義關(guān)系的設(shè)置展開了討論，提出以下建議：一是考慮醫(yī)學(xué)研究的全面性，指標體系中“醫(yī)學(xué)學(xué)科”維度參照教育部學(xué)科分類，能夠較全面地揭示當前醫(yī)科科研內(nèi)容，諸如“生物信息學(xué)”“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”等交叉學(xué)科研究領(lǐng)域的揭示需深入思考；二是優(yōu)化科研網(wǎng)絡(luò)的揭示效果，傳統(tǒng)指標體系中各指標彼此互不干涉，通過構(gòu)建各語義類型之間的關(guān)系有助于科研網(wǎng)絡(luò)的揭示，進一步豐富語義關(guān)系類型。

3 醫(yī)學(xué)科技評價本體檢索及可視化展示

Protégé作為本體建設(shè)軟件，能夠進行推理、檢索以及可視化展示。本文在完成本體層次體系構(gòu)建以及關(guān)系屬性定義后，已初步構(gòu)建完成醫(yī)學(xué)科技評價本體，但仍需驗證各語義類型之間的關(guān)系揭示效果。本文選擇“科研機構(gòu)”和“科研人員”作為檢索詞進行展示。 在檢索框中輸入“科研機構(gòu)”和“科研人員”的結(jié)果如圖4、圖5所示。分別展開上位類，出現(xiàn)與之相關(guān)的各類實體。通過語義關(guān)系，證明“科研機構(gòu)”不僅與各上位類語義類型存在關(guān)系，其下位類之間也存在關(guān)聯(lián)。“科研人員”不僅能夠通過參與科研項目、產(chǎn)出科研成果對學(xué)術(shù)影響產(chǎn)生積極作用，其本身學(xué)術(shù)不端行為亦會對“學(xué)術(shù)影響”造成負面影響。語義關(guān)系的揭示是本文研究的重點。通過梳理醫(yī)學(xué)科技評價相關(guān)概念及屬性，構(gòu)建完成適用于醫(yī)學(xué)科技評價的本體模型，發(fā)現(xiàn)各語義類型之間的相關(guān)關(guān)聯(lián)。圖6展示了8類語義類型及21種語義關(guān)系之間的關(guān)聯(lián)。

圖4 醫(yī)學(xué)科技評價本體“科研機構(gòu)”檢索結(jié)果

通過可視化可直觀展示了解高頻語義類型及其彼此之間的關(guān)系，同時高頻概念的統(tǒng)計能夠為醫(yī)學(xué)科技評價研究提供新的研究角度。如通過對“學(xué)術(shù)不端”的分析，發(fā)現(xiàn)其對“科研人員”“科研機構(gòu)”“學(xué)術(shù)影響”均造成重要影響。

4 討論

本文從醫(yī)學(xué)科技評價實際需求入手，建立了醫(yī)學(xué)科技評價本體，采用模塊化的方法從評價維度和基本信息兩方面構(gòu)建了包含科研機構(gòu)、科研人員、學(xué)術(shù)影響在內(nèi)的8大類語義類型，每類語義類型可重復(fù)使用并易于更新維護。同時完善了科研機構(gòu)、人員、學(xué)術(shù)影響之間的語義關(guān)系，將學(xué)術(shù)不端納入本體模塊，從而進一步完善了醫(yī)學(xué)科技評價體系，明確了醫(yī)學(xué)科技評價研究領(lǐng)域的研究方向。

但本文仍存在著一定的局限性，如本體語義關(guān)系揭示不足、推理效果欠佳等，對于科研評價的信息需求不夠明了，對于科研產(chǎn)出相關(guān)信息未明確標準化。下一步應(yīng)在擴展語義類型及關(guān)系的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建醫(yī)學(xué)科技評價實例，完善語義推理規(guī)則。