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顶层本体GFO在中医药领域本体构建中的应用展望

[作者:龙海 贾李蓉等[来源:互联网]| 打印 | 关闭 ]

摘要:论述中医药顶层本体构建的必要性及研究现状,并探讨其构建的难点和复杂性.通过比较分析主流顶层本体的特点和区别,阐述了顶层本体GFO(general formal ontology,通用形式化本体)在中医药顶层(领域)本体的构建过程中的独特优势,并提出基于GFO构建中医药顶层本体的倡议,展望未来可能研究的思路和方向。
  关键词:本体:顶层本体:通用形式化本体:中医药本体:中医药
  中图分类号:R2-03 文献标识码:A 文章编号:2095-5707(2016)01-0015-06
  近年来,对于传统中医药领域的顶层本体理论、知识库建模以及相关应用的研究工作开展得越来越多。如何以顶层本体为框架,来构建中医药领域本体,业内讨论也很多,但一直存在着一些不同的观点和看法,在基础理论、技术实现等方面都面临着一些难点有待突破。本文提出基于GFO(general formal ontology,通用形式化本体)构建中医药顶层本体的倡议,并展望未来可能的研究思路和方向。
  1中医药顶层本体现状
  1.1中医药顶层本体构建的必要性
  传统的中医学理论有着独特的体系架构,其知识背景,无论是哲学起源,还是中医药术语的语义和语境,都与西医的知识体系有着极大的差异。如果按照西医理论去诠释中医药概念和术语,不顾及其发展规律和特殊性,在建立基于某个顶层本体的中医药本体知识库的时候,很容易产生语义表达的二义性的问题。另一方面,正如高成勉等所指出的,学术界在建设本体的过程中始终存在着一种“闭门造车,各自为战”的倾向,这种倾向对于知识共享和互通原则背道而驰,对于在构建本体过程中通向概念模型的形式化和规范化的目标也是极为不利的。所以,若以中医药领域的本体研究为出发点,并考虑现存于中医药学语言系统(TCMLS)中的有待解决或改进的热点问题,应很有必要对不同的顶层本体理论加以比较和讨论,从中甄别出最适合中医药领域的顶层本体模式,以便将来更好地构建中医药知识库的领域本体,使之更能适应和满足来自各个方面的实际需求,比如提升文献关键字的搜索效率或测试解决概念本身存在的歧义性问题。
  1.2中医药顶层本体构建现状
  在整个生物医学信息学领域中,一体化医学语言系统(UMLS)是最早建立的术语本体,其语义网络(semantic network,SN)框架被很多本体采纳为顶层的语义框架。但是由于该语义网络主要用于对不同来源的术语分类提供顶层的语义框架,没有遵循严格的本体原理来构建,也没有使用语义Web的标准格式OWL DL作为形式化的表达语言,在本体的共享、重用及逻辑推理能力上存在先天不足。现有的生物医学本体大都基于基本形式本体(basicformal ontology,BFO),并遵循开放的生物学本体工场(open biological ontologies foundry,OBOFoundry)框架来构建。OBO规定了一套本体构建和共享原则,能有效解决在不同的领域本体之间进行映射和本体复用。目前OBO本体集中了150多个本体,大部分是术语本体,如基因本体(gene ontology,GO)、解剖实体本体(anatomical entity ontology,AEO)等。但BFO是一个主要面向生物医学领域的顶层本体,在它创建的过程当中并没有考虑到中医药领域的特殊要求和实际需求,并且它的本体范畴的体系架构也相对简单,是一种二维平面型架构。而其他的顶层本体或多或少也存在这样的问题,这不利于对中医药领域的知识库进行本体建模。
  在中医药领域,已有少数学者对顶层本体的构建进行了探索性研究。中国中医科学院中医药信息研究所开发的UTCMLS,借鉴本体论方法,对中医药概念、术语进行研究梳理与完善;借鉴UMLS方法,根据中医药语言特点,建立大型语料数据库及语义网络,将语言学与中医药学知识体系有机结合在一起。高成勉等提出构建中医顶层本体的原则及构建中医顶层本体时整合和取舍的方法,并基于顶层本体SUMO(suggested upper mergedontology,推荐上层合并本体)和中医药语言系统的语义网络框架,在中医顶层本体的构建上做出了初步探索。
  在考虑采用某个顶层本体作为领域本体的上层框架时,需要考察其兼容性、结构化程度、形式化程度、成熟度及开放性程度等方面,以期达到更好地在领域内进行知识共享和重用的目的。正如高诚勉等指出,中医顶层本体必须包括一般科学的概念接口、一般生物医学的概念接口及中医的最高层的抽象概念。笔者通过对已有主流顶层本体进行比较分析,认为GFO较好地满足了上述要求。
  2中医药顶层本体构建的复杂性和难点
  2.1中医药学的复杂性
  中医药学与中国传统文化有着密不可分的关系。一方面,中国古代哲学如阴阳五行、精气学说等,不仅奠定了中医理论的哲学基础,还直接构成了中医的理论和概念;中医学还受到儒、道、佛等哲学思想的影响。另一方面,中医药理论不但研究构成和维持人体生命活动的基本物质和运行模式,还包括人与外界环境(包括自然环境和社会环境)的统一性。中医药学不但涉及多个自然科学的学科(如天文、气象、地理、物候、数学等),还涉及相关的社会科学和人文科学。要建立中医药顶层本体,首先要划好边界,厘清与其他学科的关系;其次,还要对阴阳五行精气等哲学范畴进行本体化探索和表达;最后,还要兼顾自然、社会和人文三大领域。显然,这是需要多领域的相关专家相互配合、逐步完成的一项巨大工程。

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