余江維+余泉

摘 要： 在中醫(yī)四診信息融合智能化診斷系統(tǒng)中，四診信息來自于多個不同的異構(gòu)數(shù)據(jù)源。針對目前數(shù)據(jù)集成問題的研究現(xiàn)狀，分析異構(gòu)數(shù)據(jù)源的結(jié)構(gòu)，結(jié)合中醫(yī)智能化診斷系統(tǒng)，利用XML Schema設(shè)計MDD（元數(shù)據(jù)字典）的通用模型、處理XML文檔的DOM對象模型、以及數(shù)據(jù)庫連接的OLE DB技術(shù)，提出一種以XML文件為中介的數(shù)據(jù)集成方法，實現(xiàn)了中醫(yī)智能化診斷系統(tǒng)中四診信息的有機集成。

關(guān)鍵詞： 中醫(yī)； 智能化診斷系統(tǒng)； 數(shù)據(jù)集成； 異構(gòu)數(shù)據(jù)源； XML

中圖分類號： TN958?34； TP391.4 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）22?0048?03

0 引 言

中醫(yī)智能化診斷是根據(jù)中醫(yī)的四診理論，利用計算機人工智能技術(shù)進行中醫(yī)證候的自動化診斷過程。在此過程中，計算機對中醫(yī)知識的獲取、表現(xiàn)方式及內(nèi)部的推導(dǎo)機制是核心內(nèi)容。中醫(yī)的四診包含望診、聞診、問診、切診等諸方面。本研究主要探討在四診信息的獲取中，四診信息異構(gòu)數(shù)據(jù)源的集成問題。

1 異構(gòu)數(shù)據(jù)源

當(dāng)前數(shù)據(jù)信息源在形式上差別較大，無統(tǒng)一模式。數(shù)據(jù)庫類型、運行平臺、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)的加載和卸載方法等千差萬別。在異構(gòu)數(shù)據(jù)源環(huán)境中，有文本、Oracle，Sybase，SQL Server，DB2，Access等多種類型。

不同數(shù)據(jù)源有不同的存儲結(jié)構(gòu)、組織表達形式、信息描述等差異，進而造成數(shù)據(jù)的抽取困難。在異構(gòu)數(shù)據(jù)源環(huán)境中，必須建立一個數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)源之間的中間層，作為數(shù)據(jù)通信的中間接口。集成數(shù)據(jù)庫的命令通過中間接口傳送到不同的數(shù)據(jù)源；各數(shù)據(jù)源把發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中間接口的格式，通過中間接口發(fā)送到集成數(shù)據(jù)庫中[1]。

2 中醫(yī)智能化診斷系統(tǒng)框架

按中醫(yī)四診原理，智能化診斷系統(tǒng)由舌診、脈診、面色診、問診及穴位診等子系統(tǒng)組成，其構(gòu)架如圖1所示。其中，綜合診斷系統(tǒng)與SQL數(shù)據(jù)庫在服務(wù)器端，其他子系統(tǒng)位于不同PC的客戶端。各子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與綜合診斷系統(tǒng)之間存在異構(gòu)性。

3 XML數(shù)據(jù)交換技術(shù)

XML又稱為可擴展標記語言（Extensible Markup Language），是一種元標識語言，提供了結(jié)構(gòu)化資料的一種自我描述，是一種開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。XML不但描述數(shù)據(jù)內(nèi)容，而且描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)之間的關(guān)系得到很好的體現(xiàn)。XML具有結(jié)構(gòu)化程度高、平臺獨立性強、保存格式簡單、便于擴充延展及網(wǎng)上傳輸?shù)忍匦?，因此XML非常適合于不同數(shù)據(jù)庫間的信息交換。以XML為中介實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換是當(dāng)前研究的熱點，正成為網(wǎng)絡(luò)資料交換的標準。

XML數(shù)據(jù)交換，一是從數(shù)據(jù)源中抽取交換的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為XML交換文檔；二是對交換文檔的格式進行轉(zhuǎn)換，并映射數(shù)據(jù)源和目的庫中的相關(guān)字段，進而把數(shù)據(jù)載入到目的庫中。在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中，采用統(tǒng)一的XML標簽和格式生成XML文檔，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)交換的基本要求。

目前常見的數(shù)據(jù)交換技術(shù)主要有[2]： EDI系統(tǒng)、中介層、數(shù)據(jù)倉庫和中間數(shù)據(jù)等方式。XML采用中間方式，利用XML文件作為中間數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)通用格式，達到數(shù)據(jù)交換的目的。

4 基于XML的Web異構(gòu)數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成是將多個數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)多維立方體或一般文件中的數(shù)據(jù)，存放在一個格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中。

在數(shù)據(jù)集成的邏輯關(guān)系中，Web服務(wù)在客戶與數(shù)據(jù)倉庫之間?？蛻魧颖仨毥?jīng)過XML接口訪問數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)，保證了源數(shù)據(jù)的安全。標準XML編碼，能很好地支持異構(gòu)數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)交換；同時，基于HTTP和SOAP協(xié)議的Web服務(wù)技術(shù)，讓數(shù)據(jù)可以無障礙地越過防火墻。邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

元數(shù)據(jù)（Metadata）是“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，是對數(shù)據(jù)源信息的描述[3]，是標準的XML文件。元數(shù)據(jù)字典（MDD）對元數(shù)據(jù)進行管理，依靠XML的XML Schema技術(shù)設(shè)計和建模，與公共數(shù)據(jù)模型保持一致性，方便與XML數(shù)據(jù)集成器合作。元數(shù)據(jù)字典必須注冊所有參與的數(shù)據(jù)源。

XML數(shù)據(jù)集成器并不存儲具體數(shù)據(jù)，只存儲所有數(shù)據(jù)的集成模式。XML數(shù)據(jù)集成器，對客戶層屏蔽數(shù)據(jù)源的差異，向客戶層保證相同的數(shù)據(jù)視圖，充當(dāng)數(shù)據(jù)總線，把實際數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)變成用戶數(shù)據(jù)視圖。對不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，用XML Schema技術(shù)設(shè)計一個公共數(shù)據(jù)模式（Common Data Model，CDM）進行統(tǒng)一處理。不同數(shù)據(jù)源有不同的模式，對他們進行集成時，數(shù)據(jù)字典（MDD）是解決他們異構(gòu)性[4??5]的重要方法。

（1） 命名異構(gòu)：一是相同的對象和屬性在不同的源數(shù)據(jù)中用不同的名字表示（異名同義），二是不同的對象用相同的名字表示（同名異義）。命名異構(gòu)成為不同模式之間語義沖突的重要原因。在設(shè)計集成系統(tǒng)時，必須在元數(shù)據(jù)字典（MDD）中利用一個統(tǒng)一的名字表示每個數(shù)據(jù)源相應(yīng)的字段。例如商品的價格，在兩個數(shù)據(jù)源中，一個用price，一個用cost，在MDD中統(tǒng)一用Price表示。

cost

（2） 結(jié)構(gòu)異構(gòu)性：指元數(shù)據(jù)信息的組成方式在數(shù)據(jù)源間各不相同。用定義全局模式的方法解決。關(guān)心的數(shù)據(jù)成分在全局模式中定義，并許可在集成數(shù)據(jù)時讓某些成分為空（Nul1）。

例如，在定義全局模式時，允許價格（Price）為空。

·····

（3） 值的異構(gòu)性：數(shù)據(jù)單位、數(shù)據(jù)精度在不同的數(shù)據(jù)源中不同?？梢栽谠獢?shù)據(jù)中定義數(shù)據(jù)單位、數(shù)據(jù)精度，進而與全局模式中定義的數(shù)據(jù)進行響應(yīng)轉(zhuǎn)換。

price

（4） 數(shù)據(jù)模型的異構(gòu)性：不同數(shù)據(jù)源通過各自的Wrapper/Agent解決數(shù)據(jù)模型的異構(gòu)性。首先定義一個公用的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型（CDM），再把從單個數(shù)據(jù)源中提取的局部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CDM中間模型數(shù)據(jù)。事實上，單個數(shù)據(jù)源通過自身的Wrapper/Agent結(jié)構(gòu)，就能把從中提取的局部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成符合CDM要求的XML文檔數(shù)據(jù)。

（5） 時間異構(gòu)性：隨著時間的推移，數(shù)據(jù)源的結(jié)構(gòu)描述、屬性表示和取值發(fā)生變化?？梢酝ㄟ^MDD管理軟件對數(shù)據(jù)源的元數(shù)據(jù)描述進行增添、刪除或修改。

6 結(jié) 語

在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化信息環(huán)境中，以XML為代表的技術(shù)體系已經(jīng)成為信息組織、處理和交換的基本技術(shù)。XML技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的結(jié)合，得到廣泛使用。本文介紹了基于XML數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)原理，分析了利用MDD解決模式集成中異構(gòu)性的方法，以及在中醫(yī)智能化診斷系統(tǒng)中的主要應(yīng)用。實驗表明，基于XML Schema技術(shù)設(shè)計的MDD模型能夠高效地管理異構(gòu)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)[6]。XML數(shù)據(jù)交換技術(shù)在中醫(yī)智能化診斷系統(tǒng)中，對異構(gòu)數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)交換與集成有非常重要的作用。

參考文獻

[1] 謝星峰，鄒平.基于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫環(huán)境數(shù)據(jù)抽取的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究：Java和XML的解決方案[J].計算機與數(shù)字工程，2005，33（3）：28?30.

[2] 王松旺，樊秀娥，姜韜，等.XML數(shù)據(jù)交換技術(shù)在公共衛(wèi)生科學(xué)數(shù)據(jù)共享中的應(yīng)用[J].中國衛(wèi)生工程學(xué)，2007（1）：49?50.

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[6] 盧正鼎，張素智.集成Web數(shù)據(jù)的系統(tǒng)框架與實現(xiàn)方法[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2003，24（10）：1759?1762.