基于前后端分離的醫學論文熱詞管理系統設計

王濤春 梅曄 陳建

摘要：論文中的熱詞能夠反映當前的研究熱點和方向，以醫學論文為背景，設計了基于前后端分離的醫學論文熱詞管理系統，實現獲取論文熱詞并顯示和統計學科領域熱詞等功能。使用Vue、SpringBoot、SpringCloud和微服務架構等搭建系統并實現前后端分離。設計了論文熱詞管理系統的業務流程及熱詞搭配算法，應用結果表明：該系統達到了設計目標，助力科研人員研究工作。

關鍵詞：醫學論文;熱詞;前后端分離

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）21-0011-04

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

隨著社會知識快速更新迭代，從事科研工作的人員日益增多，學術論文數量急速增長?？蒲腥藛T想了解某領域的研究熱點或發展方向，需要花費大量的精力和時間去閱讀相關論文，且有可能效果不佳，而通過了解某研究領域現有熱詞能夠更加快速知道該領域的研究熱點。此外，科研人員通過獲取某篇論文中熱詞能夠更快速了解該論文主要研究內容，從而能夠更準確判斷該論文是否值得閱讀，提高文獻閱讀的效率?；诖?，本文以醫學研究論文為應用背景，結合Vue、SpringBoot和SpringCloud等技術，設計并實現了具有用戶管理、論文上傳、論文引用、熱詞管理和學科領域管理等功能的醫學論文熱詞管理系統。

2 相關工作

現有的相關科技論文管理系統主要包含的功能模塊為：論文管理、論文引用地址管理、論文學科管理、論文上傳管理、用戶管理模塊、論文分析、其他系統接口等。對于系統的架構而言，目前主要采用傳統的C/S模式，具有響應速度快等特點，部分采用B/S模式，開發成本較低，部署簡單。但普遍具有如下局限性[1-2]：

1）現有基于C/S模式的論文管理系統維護困難，當需要對客戶端進行功能完善或系統升級時需要對所有客戶端用戶重新下載并安裝。同時，系統的并發連接數有限，限制了系統的廣泛推廣。

2）現有基于B/S模式的論文管理系統主要采用單一架構或者是垂直架構，當系統某個環節出現問題，可能導致論文管理系統整體癱瘓，甚至存在部分數據丟失等情況，且系統也存在并發連接數有限等情況。

3）數據利用效率不高，現有相關管理系統主要提供簡單論文分類、上傳下載和查詢等功能，論文內容數據挖掘和分析有待進一步研究。

4）分工不明確，現有系統常采用前后端嵌套模式，開發人員需要同時負責前端和后端開發，開發效率相對較低，且系統合并相對困難。

本文采用的前后端分離技術，用戶通過瀏覽器對醫學論文熱詞管理系統瀏覽和操作，當系統升級更新后，用戶只需進行頁面刷新操作即可。同時，前后端分離使得每個開發人員任務明確，開發效率高。該系統后端采用微服務架構，系統中的不同功能模塊劃分為不同的微服務，且每個微服務模塊可以獨立運行，因此，該系統具有較好的健壯性。由于微服務架構支持的并發連接數和同時運行的用戶的數是單體架構的數倍，所以該系統更適合大范圍推廣。此外，醫學論文熱詞管理系統還具有對論文內容中的熱詞提取和統計分析功能，使得科研人員利用該系統能夠更快速獲得醫學學科領域的研究熱點以及相關論文的匹配度，從而更快獲取需要的科技論文，助力科學研究。

3 系統業務流程

基于前后端分離的醫學論文熱詞管理系統主要包括以下功能模塊：1）用戶管理模塊：該功能模塊實現用戶管理，包括用戶注冊、信息更新等功能。為了保證系統中的數據安全，用戶管理模塊設計了3種類型的用戶，每種類型用戶具有不同的訪問和操作權限;2）論文收集模塊：該功能模板不僅保存論文資源本身，還收集論文其他信息，如論文的題目、論文作者、作者單位、期刊或會議名稱、日期等信息。此外，該模塊提供了對已上傳成功的論文進行地址管理，從而保證了論文的上傳下載功能;3）引用管理模塊：論文引用是科學研究中的重要部分，所以本系統中的用戶不僅可查看論文的基礎信息，還可以對論文的引用信息進行導入導出操作，從而方便研究人員對相關論文進行引用等活動;4）熱詞管理模塊：該功能模塊能夠對醫學論文中的熱詞進行提取和分析，且能夠將論文中的熱詞顯示出來。為了方便研究人員的操作，系統提供了熱詞以表格形式導出的功能。5）醫學學科領域管理模塊：科學技術的發展，熱點的學科領域隨著時間的推移會有相應的變化，所以該功能模塊提供了醫學學科及研究領域管理的功能，使得論文上傳用戶能夠快速找到論文所屬的醫學學科，保證了系統的易用性和實用性。系統功能模塊如圖1所示。

醫學論文熱詞管理系統信息流來分析系統的業務流程，具體為：已注冊用戶或管理員上傳醫學論文，如果上傳不成功則重新上傳，上傳成功后，用戶完善醫學論文引用及所屬學科研究領域。上述操作完成后，用戶可以再次確認論文文檔是否上傳成功，以及論文基本信息、引用信息和所屬學科領域等信息是否完整。在此基礎上，用戶可通過論文所屬分類信息對該論文中的熱詞進行提取和分析。如果不成功，則需要重新進行上述操作。圖2所示為論文分析的一般的流程。

4 系統設計

醫學論文熱詞管理系統采用前后端分離模式來構建系統，利用平均互信息的方法來判斷單詞之間是否有關聯來確定熱詞。在此基礎上，給出各功能模塊的。

4.1 系統架構

醫學論文熱詞管理系統采用前后端分離模式來構建，前端使用Vue構建，后端使用SpringBoot和SpringCloud的微服務模型架構。在分析業務流程的基礎上，將不同的功能模塊應用邏輯分布在不同的微服務模塊中。前后端架構能夠根據它們所屬業務將它們安裝在不同的平臺上[3]，從而使得前后端數據響應速度更好，維護人員只需負責其管理業務所屬平臺安全即可。如圖3所示，一個前后端應用架構圖主要包括客戶端、頁面層、交互層、后端及數據庫層。

客戶端層主要確定用戶能夠訪問系統的設備種類，本系統可以使用PC或智能手機訪問系統;前端UI層為呈現給用戶的界面，用戶可以通過界面進行交互式操作，如添加、修改或查詢等操作;交互層主要是用來接收用戶的操作請求并返回響應的回答，通過引入Ajax/Axios工具包實現Get或Post等發送給后端的操作請求，Vue-router進行路由頁面的跳轉;后端層負責處理某一特定領域的業務邏輯，它從交互層接收數據，經過適當處理后存儲到數據存儲設備中，或者從數據存儲設備中讀取數據，經過處理反饋到客戶端，通過日志服務能夠查詢用戶請求和操作;數據庫層主要是負責將后端發送過來的數據進行查詢或者存儲，以防數據丟失，后端數據庫為MySQL，系統通過Redis將一些查詢頻繁的數據放入到緩存中以提高查詢速度。

醫學論文熱詞管理系統采用前后端分離模式，在該開發模式中，后端開發人員專注業務邏輯，如添加、修改和刪除等操作;前端開發人員專注頁面設計和渲染[3]。Vue是一個輕量級的前端框架，能夠快速地構建前端項目[4]，且容易掌握，所以本系統利用Vue來構建。利用SpringBoot和SpringCloud來搭建微服務架構可以對不同業務邏輯功能進行劃分和構建，同時每個微服務模塊都可以獨立運行[5]，并且可以通過微服務架構中的自動化機制實現服務的獨立部署。所以本系統后端采用此技術構建，其中SpringBoot框架設置多個自動配置類，后端開發人員通過開啟配置使用相關功能類，從而使得開發人員不再需要進行樣板化的配置，更加快速地實現項目框架的搭建，SpringBoot框架可以實現HTTP+JSON的輕量級傳輸，同時編寫微服務接口[6];Spring Cloud提供一套完整的微服務解決方案，它是一個非常大的容器，能夠將常用的微服務框架集成進來，從而能夠有效地減少開發人員的工作量，Spring Cloud提供了一系列開發組件，即提供了中間件服務、服務發現和服務注冊等，幫助開發人員快速搭建起一個分布式微服務系統[7]。

4.2 熱詞識別

醫學論文中的詞組搭配方法是熱詞提取和分析的關鍵技術。為了檢測詞組之間是否搭配，本文采用一種平均互信息（Mutual Information，MI）的方法來判斷單詞之間是否有關聯的，互信息能夠很好地反映詞語之間的關聯度量[8-9]。當詞組之間的互信息值越大，說明這詞組之間的相關性越大，反之則相關性越小。后端通過計算詞組之間的互信息以確定其相關性，并通過比較相關性和系統閾值的關系來判斷詞組之間是否搭配。熱詞識別主要包括以下3個處理過程：

1）文本預處理：系統首先對上傳的醫學論文中的內容進行預處理，即將論文正文中的標點符號、公式和頁眉頁腳等字符去除。

2）重復詞統計：利用平均互信息計算得出處理后文本中搭配的詞組，并統計每種詞組在論文中出現的頻率。

3）熱詞識別：將統計后的候選熱詞詞組與已經訓練過的語料庫進行對比，得到熱詞及熱詞個數[10]。

在熱詞識別基礎上，系統基于時間和熱詞出現的頻率得出一段時間內熱詞的熱度值，再根據熱度值對熱詞進行排序，從而實現熱詞排名功能，該功能為科研人員提供各學科領域的研究熱點信息列表，從而助力科研人員的研究工作，提高工作效率。醫學論文熱詞管理系統設計了多種熱詞組成：最小由1個單詞組成的熱詞，最多由5個單詞組成的熱詞，從而能夠使得用戶能夠選擇不同詞組數量組成的熱詞。此外，系統的下一個版本將進一步優化算法，自動識別出不同單詞數組成的熱詞排名，更加方便用戶使用，智能化程度更高。系統按照該論文或學科領域中詞組出現的頻率進行排序，并將排序后的結果顯示出來，同時，系統提供了熱詞導出功能，方便用戶進行進一步處理。

4.3 功能模塊

醫學論文熱詞管理系統功能模塊主要有：用戶管理模塊、論文收集模塊、熱詞管理模塊、論文引用模塊和醫學學科管理模塊，如圖5所示，其中論文收集模塊和熱詞管理模塊主要實現醫學論文熱詞管理及分析功能。

用戶管理模塊該模塊主要完成了用戶注冊及登錄功能，更新用戶信息或修改密碼等功能，同時提供了用戶信息顯示功能?？紤]到系統的安全性，不同類型用戶具有不同的權限，為了方便用戶使用，所有用戶登錄界面相同，系統自動識別用戶類別，并根據用戶類別顯示相應的頁面選項和功能模塊。例如超級管理員具有所有操作權限，即各個模塊的刪除操作;一般用戶除了具有上傳和查看功能外，可以刪除或修改用戶自身上傳的論文及相關信息，對其他用戶提供的列表不能進行修改和刪除操作。而未登錄的游客沒有訪問系統及相關操作權限，系統自動跳轉到登錄頁面，以供用戶登錄或注冊，圖6為用戶登錄界面。醫學論文熱詞管理系統采用注冊審核制，防止惡意用戶注冊，保證系統安全。

論文收集模塊主要完成論文上傳以及地址管理功能。用戶通過系統上傳醫學論文文件，論文上傳成功后，用戶補充論文的題目、作者和期刊會議名等基本信息，以及論文引用等信息。此外，用戶可以查看自己上傳的論文及相應地址，并能夠對論文文件及相應的信息記錄進行修改和刪除等操作，實現對論文管理。同時，系統提供論文文檔和引用的下載功能，方便用戶使用查看相關論文文檔，且通過系統提供的引用信息實現論文的引用工作。此外，為了用戶快速找到相關論文，系統提供了論文檢索功能，用戶通過關鍵詞對論文進行檢索，系統根據關鍵詞顯示查詢結果，圖7給出已上傳論文列表及相應地址。此外，為了保證論文和相應信息的一致性，系統對論文文檔及相應的信息進行關聯，當用戶刪除某論文后，則與該論文關聯的相關信息將自動被系統刪除，反之亦然。

熱詞管理模塊主要是對論文中的熱詞進行提取、顯示、統計和下載。用戶可以選擇學科領域列表中某個研究領域的熱詞列表并進行查看，為了給用戶提供更直觀統計結果，該模塊以柱狀圖方式顯示熱詞列表，如圖8所示。此外，為了給用戶提供更完整的熱詞信息，系統提供了熱詞下載功能，當用戶選擇某學科領域后，系統獲取該學科領域的熱詞列表并以表格形式供用戶下載，圖8為由2個單詞組成的熱詞統計結果界面。

隨著時間的推移和技術的進步，學科領域是動態變化的，所以醫學論文管理系統提供了學科領域動態管理模塊，即系統提供了學科領域的顯示、添加、刪除和修改功能。此外為了保證論文所屬學科領域的一致性，當刪除某學科領域，則該領域的所有論文及相關信息自動被刪除，當修改更新某學科領域，該學科領域內所有論文所屬的學科領域名稱信息自動更新，保證系統的正確性，圖9為學科領域管理界面。

5 結束語

現有論文管理系統主要采用單體架構或垂直架構，普遍存在系統并發率不高，分工不明確等。基于上述問題，本文提出了一種基于前后端分離的醫學論文熱詞管理系統。系統使用Vue、SpringBoot、SpringCloud和微服務架構實現前后端分離，提高了系統開發效率，且系統的可擴展性、可護性及可重用性等方面都有較好的結果。系統提供的熱詞管理功能能夠輔助科研人員更加便捷快速獲取學科領域中的研究熱點和發展趨勢，助力科學研究。

參考文獻：

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【通聯編輯：謝媛媛】