于彤 楊碩 李敬華

構(gòu)建中醫(yī)知識(shí)庫系統(tǒng)是指用人工智能技術(shù)把中醫(yī)藥理論和專家的經(jīng)驗(yàn)按規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的格式，組建成知識(shí)庫，達(dá)到資源查詢和共享[1]。本文從構(gòu)建方法、覆蓋范圍、應(yīng)用情況等3方面對(duì)中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以供中醫(yī)藥信息化領(lǐng)域的研究人員參考。

1 中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)的構(gòu)建方法

1.1 基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng) 王連心等[2]提出以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)構(gòu)建中藥知識(shí)庫的方案。據(jù)此方案，中藥知識(shí)庫分為3個(gè)層次：第一個(gè)層次是事實(shí)數(shù)據(jù)層，包含存在于文獻(xiàn)資料中的原始數(shù)據(jù)；第二個(gè)層次是知識(shí)本體層，其內(nèi)容是領(lǐng)域概念和領(lǐng)域規(guī)則；第三個(gè)層次是策略層，其內(nèi)容是策略性的結(jié)論和規(guī)則。在中藥知識(shí)庫的構(gòu)建中，可將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫作為事實(shí)數(shù)據(jù)層，在其基礎(chǔ)上建立準(zhǔn)則層和決策層，使中藥數(shù)據(jù)上升為中藥知識(shí)。陳國寧等[3]在構(gòu)建中醫(yī)咳感癥診斷專家系統(tǒng)的過程中，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為知識(shí)庫的存儲(chǔ)組織形式，并實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的增添、刪除、修改等操作，以支持推理機(jī)制和咨詢模塊。

1.2 基于本體技術(shù)的中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng) 本體（Ontology）是一個(gè)源自哲學(xué)領(lǐng)域的術(shù)語，探討世間萬物如何存在。在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，本體是針對(duì)一個(gè)概念體系的正式而明確的規(guī)范[4]。本體一般針對(duì)特定領(lǐng)域和議題而建，它使交互各方對(duì)特定領(lǐng)域內(nèi)共用的概念、詞匯以及概念分類等達(dá)成一致，從而支持知識(shí)的共享和重用。近年來，本體技術(shù)逐漸成為構(gòu)建中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)的主流手段[5]。

徐彬鋒等[6]將本體技術(shù)引入到醫(yī)學(xué)知識(shí)組織當(dāng)中，構(gòu)建出包括中醫(yī)本體和西醫(yī)本體兩大分支的醫(yī)學(xué)本體框架。該本體定義了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的類、類間關(guān)系以及它們須滿足的約束。其中，中醫(yī)本體包括中醫(yī)疾病類、中醫(yī)證類、中醫(yī)舌診類、中醫(yī)脈診類、中醫(yī)病案類；西醫(yī)本體包括疾病屬性類、化學(xué)物質(zhì)類、疾病類、診斷類和器官類。Protégé工具被用于構(gòu)建和展示這一本體。這項(xiàng)工作展示了本體知識(shí)庫的可重用性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。

谷建軍[5]基于本體技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)中醫(yī)古籍知識(shí)庫。中醫(yī)古籍所蘊(yùn)含的知識(shí)相當(dāng)豐富，知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，每一部中醫(yī)古籍都作為一個(gè)本體存在，將所有中醫(yī)古籍構(gòu)成一個(gè)綜合本體的難度可想而知[6]。谷建軍[5]提出基于中醫(yī)古籍文獻(xiàn)敘詞表構(gòu)建領(lǐng)域本體的方法，該敘詞表以一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)表達(dá)了中醫(yī)古籍文獻(xiàn)的概念體系，其中的概念來自于中醫(yī)古籍內(nèi)容。谷建軍[5]使用Protégé 2000工具將該敘詞表轉(zhuǎn)換為一個(gè)OWL本體，該本體繼承了敘詞表的概念結(jié)構(gòu)，但對(duì)概念之間的語義關(guān)系進(jìn)行了更為深入細(xì)致的描述，為建立文獻(xiàn)之間的知識(shí)關(guān)聯(lián)提供了可行的途徑。

此外，還有很多學(xué)者開展了構(gòu)建中醫(yī)藥本體知識(shí)庫的探索工作。例如，車立娟等[7]以Protégé為工具，構(gòu)建了用于表達(dá)“肺陰虛證”病機(jī)規(guī)則的本體知識(shí)庫；李新霞[8]以Jena為工具，構(gòu)建了中醫(yī)脾胃病領(lǐng)域本體知識(shí)庫；孫海舒等[9]從規(guī)范控制、構(gòu)建原則、本體構(gòu)建工具、系統(tǒng)架構(gòu)、術(shù)語規(guī)范化、構(gòu)建本體模型等諸多方面，探討如何基于本體構(gòu)建中醫(yī)古籍知識(shí)庫；易鋼等[10-11]基于本體，構(gòu)建了一個(gè)中醫(yī)知識(shí)庫系統(tǒng)，其中包括中醫(yī)概念、關(guān)系、推理及中醫(yī)診斷等大量知識(shí)。這些工作初步驗(yàn)證了將本體技術(shù)用于構(gòu)建中醫(yī)藥知識(shí)庫的可行性，為中醫(yī)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)組織提供一種新的方法，但構(gòu)建全面、完整、實(shí)用的中醫(yī)藥學(xué)本體仍是一個(gè)長期而復(fù)雜的過程。

1.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng) 中醫(yī)診斷學(xué)知識(shí)具有不確定性、復(fù)雜性、模糊性等特點(diǎn)，需要能夠充分模擬癥狀與證候之間的非線性映射關(guān)系的數(shù)據(jù)模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificial Neural Network，ANN）是由大量處理單元（神經(jīng)元，Neurons）互連而成的網(wǎng)絡(luò)，是對(duì)人腦的抽象、簡化和模擬[12]。ANN具有非線性映射功能，其通過對(duì)輸入輸出樣本的自動(dòng)學(xué)習(xí)，能夠以任意精度逼近任意復(fù)雜的非線性映射，因此很適合模擬中醫(yī)診斷的推理過程。

吳蕓等[13]使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，構(gòu)建了面向中醫(yī)舌診八綱辨證的知識(shí)庫。該項(xiàng)研究基于“舌象”與中醫(yī)“八綱”（包括表、里、寒、熱、虛、實(shí)等）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了“概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、“廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“學(xué)習(xí)矢量量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”等3種類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并嘗試將其用于中醫(yī)診斷推理。另外，周金海等[12]也利用ANN算法構(gòu)建了中醫(yī)舌診知識(shí)庫，它所預(yù)測的舌像與八綱辨證的關(guān)系與臨床診斷結(jié)果基本一致（個(gè)別屬性存在誤差）。這些工作說明采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建中醫(yī)診斷知識(shí)庫是可行的。

2 中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)的覆蓋范圍

2.1 中醫(yī)人體知識(shí)庫 趙靜等[14]初步建立了一個(gè)“三維可視人中醫(yī)知識(shí)庫”，將經(jīng)絡(luò)腧穴學(xué)等中醫(yī)知識(shí)融入三維可視人模型中，構(gòu)成了具有中醫(yī)特色的人體三維醫(yī)學(xué)影像圖譜。該知識(shí)庫使用語義網(wǎng)絡(luò)方法，描述腧穴與經(jīng)絡(luò)之間的歸屬關(guān)系，以及腧穴與解剖結(jié)構(gòu)（包括肌肉、骨骼、內(nèi)臟、血管、神經(jīng)等）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。它還包含腧穴標(biāo)準(zhǔn)定位、功能主治、針刺方法、進(jìn)針層次、毗鄰結(jié)構(gòu)以及針刺意外等針灸臨床知識(shí)。這項(xiàng)工作為今后開發(fā)基于“中國虛擬人”的腧穴和經(jīng)絡(luò)三維可視化模型提供了支持。另外，鄭雷[15]在三維人體可視化模型上對(duì)中醫(yī)腧穴進(jìn)行了系統(tǒng)定位，并開發(fā)了能夠顯示中醫(yī)針灸針刺過程的三維影像瀏覽器。

2.2 中醫(yī)疾病和證候知識(shí)庫 在醫(yī)學(xué)知識(shí)中，最重要、最核心的知識(shí)是關(guān)于疾病的知識(shí)[1]。徐彬鋒等[6]以冠心病知識(shí)為例，建立了中西醫(yī)知識(shí)相結(jié)合的本體知識(shí)庫。該系統(tǒng)定義了“冠心病”及相關(guān)疾病的中英文名稱、定義、發(fā)病率、病因和主要治療方法等信息，并進(jìn)一步定義了診斷學(xué)公理。這些公理是醫(yī)學(xué)元知識(shí)（即關(guān)于醫(yī)學(xué)知識(shí)的知識(shí)），比一般的醫(yī)學(xué)知識(shí)具有更高的抽象層次。例如，發(fā)病率大于0小于1；疾病的并發(fā)癥是一種疾?。患膊〉娜巳核劳雎市∮诎l(fā)病率等。該系統(tǒng)再經(jīng)完善、擴(kuò)展后可用于中醫(yī)輔助診療。

谷建軍[5]建立以“病證”為中心的本體模型，將中醫(yī)古籍中的相關(guān)概念和知識(shí)加入本體之中。該本體包括證候、病位、病因、病機(jī)、鑒別診斷、治則、治法、用藥、處方、治療禁忌等類型，明確了類型的屬性和相互關(guān)系，能較為準(zhǔn)確地反映中醫(yī)對(duì)“病癥”的理解和認(rèn)識(shí)。

李新霞[8]以老中醫(yī)關(guān)于脾胃病的病案為基礎(chǔ)，建立了中醫(yī)脾胃病領(lǐng)域本體知識(shí)庫。該項(xiàng)目對(duì)中醫(yī)癥狀術(shù)語進(jìn)行了規(guī)范化處理，將零散的中醫(yī)脾胃病知識(shí)組織起來，實(shí)現(xiàn)了疾病診斷、證候診斷、治法、方藥等方面的推理功能，以支持知識(shí)共享和疾病診療。

2.3 中醫(yī)醫(yī)案知識(shí)庫 中醫(yī)醫(yī)案是中醫(yī)臨床思維活動(dòng)和辨證論治過程的記錄，是中醫(yī)理法方藥綜合應(yīng)用的具體反映形式[16]。特別是名老中醫(yī)的醫(yī)案，對(duì)于中醫(yī)理論和方法的傳承具有重要意義。近年來，在名老中醫(yī)經(jīng)驗(yàn)傳承的背景下，中醫(yī)醫(yī)案知識(shí)庫的構(gòu)建成為學(xué)術(shù)界的一個(gè)熱點(diǎn)。彭笑艷[16]采用本體、Agent等技術(shù)，構(gòu)建了中醫(yī)醫(yī)案知識(shí)庫，其中主要包含中醫(yī)肝病、胃病等領(lǐng)域的醫(yī)學(xué)知識(shí)、材料和醫(yī)案，為用戶提供在線診療服務(wù)。曹宇峰[17]基于本體技術(shù)設(shè)計(jì)了中醫(yī)病案知識(shí)模型，構(gòu)建了中醫(yī)病案的知識(shí)庫，以輔助學(xué)生通過大量病案實(shí)踐來鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。

2.4 中藥知識(shí)庫 中藥知識(shí)是提高中醫(yī)臨床與學(xué)術(shù)水平的重要環(huán)節(jié)和文獻(xiàn)寶庫之一，值得當(dāng)代醫(yī)家學(xué)習(xí)與研究[18]。王連心等[2]提出了一套中藥知識(shí)庫的設(shè)計(jì)方案，該知識(shí)庫的內(nèi)容包括中藥的名稱、出處、劑量、性味、歸經(jīng)、功效、主治、用藥宜忌等信息，以及方劑的處方來源、劑型、藥物組成、功效主治、制備方法、用法用量與禁忌等。這些知識(shí)通過對(duì)古典醫(yī)籍、學(xué)術(shù)專著、學(xué)術(shù)期刊和報(bào)紙、各種學(xué)術(shù)會(huì)議論文和報(bào)告以及相關(guān)指南等進(jìn)行普查與篩選、分析與整理而獲得。該方案還對(duì)中藥命名、藥效和劑量的規(guī)范化問題進(jìn)行了討論。

2.5 中醫(yī)養(yǎng)生知識(shí)庫 《黃帝內(nèi)經(jīng)》是中醫(yī)藥理論體系的奠基之作，其養(yǎng)生理論和方法對(duì)中醫(yī)養(yǎng)生學(xué)有著深遠(yuǎn)的影響[3]。臧知明[19]采用Linux、MySQL、PHP等技術(shù)，初步構(gòu)建了面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的《黃帝內(nèi)經(jīng)》養(yǎng)生知識(shí)庫。臧知明[19]對(duì)《黃帝內(nèi)經(jīng)》的語言特點(diǎn)和思維方式進(jìn)行了分析，提出了基于詞句的《黃帝內(nèi)經(jīng)》養(yǎng)生知識(shí)的表達(dá)模式，并提出了《黃帝內(nèi)經(jīng)》養(yǎng)生知識(shí)庫的框架。

3 中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)的主要應(yīng)用

3.1 面向中醫(yī)臨床診療的專家系統(tǒng) 中醫(yī)專家系統(tǒng)是指用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)來模擬著名老中醫(yī)診療患者的臨床經(jīng)驗(yàn)，從而使該軟件具有專家水平的診治患者的能力[1]。知識(shí)庫是專家系統(tǒng)的核心部分，它決定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否，也影響系統(tǒng)其他模塊設(shè)計(jì)的難易以及系統(tǒng)運(yùn)行的效率[3]。馬斌榮[1]于1979年研制了“中醫(yī)關(guān)幼波診療肝病的計(jì)算機(jī)程序”。該系統(tǒng)開臨床診療專家系統(tǒng)之先河，并啟動(dòng)了中醫(yī)信息化的進(jìn)程。陳國寧等[3]采用產(chǎn)生式規(guī)則來表示專家知識(shí)，以知識(shí)庫的形式對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行組織，并實(shí)現(xiàn)了混合推理的機(jī)制，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能對(duì)中醫(yī)咳感癥進(jìn)行診治的專家系統(tǒng)。在中醫(yī)診療技術(shù)現(xiàn)代化的背景下，中醫(yī)專家系統(tǒng)、智能化輔助中醫(yī)診療系統(tǒng)的研發(fā)工作成為中醫(yī)藥信息化建設(shè)的熱點(diǎn)，中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)作為其中的支撐技術(shù)也得到了學(xué)術(shù)界的重視。

3.2 中醫(yī)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng) 中醫(yī)藥知識(shí)庫能有效支撐領(lǐng)域知識(shí)的檢索、瀏覽和形象化展示，因此對(duì)于中醫(yī)教學(xué)工作具有良好的輔助作用。徐彬鋒等[6]將其開發(fā)的知識(shí)庫系統(tǒng)用于《醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)工作，取得了良好的效果。學(xué)習(xí)者反映，使用這個(gè)系統(tǒng)可以迅速定位到系統(tǒng)所包含的概念，從而加速對(duì)相關(guān)概念的理解。但該系統(tǒng)的內(nèi)容僅限于知識(shí)庫構(gòu)建者所掌握的醫(yī)學(xué)知識(shí)，而未覆蓋所有的相關(guān)知識(shí)。為提升該系統(tǒng)在教學(xué)中的實(shí)際價(jià)值，尚需擴(kuò)展其范圍并完善其功能。

4 結(jié)語

中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)在中醫(yī)藥信息化和中醫(yī)藥知識(shí)工程等領(lǐng)域中都扮演著核心的角色。在中醫(yī)藥領(lǐng)域，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫目前是實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫最為實(shí)用的手段；領(lǐng)域本體則在復(fù)雜知識(shí)建模和推理等方面顯示了技術(shù)優(yōu)勢，且其實(shí)現(xiàn)技術(shù)和工具日趨成熟；學(xué)者們也在探索使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能手段來實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫，體現(xiàn)出了較大的潛力。知識(shí)庫系統(tǒng)已被用于中醫(yī)疾病、證候、醫(yī)案、中藥、養(yǎng)生和古籍等諸多領(lǐng)域，且在輔助臨床診療、輔助教學(xué)等方面取得了一些實(shí)際應(yīng)用。但從現(xiàn)有的文獻(xiàn)來看，中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)的建設(shè)尚不成熟，還有很長的路要走。學(xué)者們尚需在術(shù)語規(guī)范化、知識(shí)建模方法、本體工程方法、知識(shí)獲取方法和推理機(jī)制等方面開展深入研究，并進(jìn)一步開展中醫(yī)藥知識(shí)庫系統(tǒng)在中醫(yī)藥信息化中的實(shí)際應(yīng)用。

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