 |
 |
1 中药指纹图谱知识库结构
1.1 中药指纹图谱知识库框架体系
中药指纹图谱在线专家系统，以高效液相色谱指纹图谱在线专家系统为主体，以气相色谱指纹图谱、高效毛细管电泳指纹图谱、薄层色谱指纹图谱和中药DNA 指纹图谱在线专家系统为辅助，形成功能较全面的色谱指纹图谱在线专家系统[2]。传统的专家系统结构各异，但主要包括知识库、推理机、学习机和用户界面四个部分。其中，知识库是用来存储和管理问题求解所需的专家系统知识，知识库中拥有知识的数量和质量是衡量一个专家系统的性能和问题求解能力的关键因素[3]。中药指纹图谱在线专家系统知识库利用“检索表”的思想，通过模糊数学等推理方法实现，其结构如图1所示。这种方式比较接近于人类的思维方式，规则间相对独立，条件、动作、结论的层次也比较分明，易于理解。本知识库由三部分内容组成，规则库用于存储在做药学实验过程中可能遇见的问题和专家的知识形式化的规则;事实库用于存储中药指纹图谱实验的基本预处理方法、实验条件、数据字典等;动态知识库用于存储用户在系统运行中输入的数据、系统推理用的规则和根据规则得出的结论，以及在解释用户提问时的运行过程记录等。
1.2 中药指纹图谱知识库设计原理
建立一个合格的谱图，需要一个合理的分析方法，高度重现的仪器，稳定高效的色谱柱，更为重要的是优化的操作条件。而中药指纹图谱专家系统就是用计算机模拟具有丰富指纹图谱研究经验的专家的思维过程。本系统的工作模式如图2所示。首先，由用户给出将要做实验的中药材(中药制剂)名→查找知识库(事实库)，是否做过该类药品的实验(如果没有找到)→调出实验方法鉴定的知识库(规则库)→从专家知识库中提取相应的条件(规则)显示到用户界面上→由用户进行判断→移动知识库(规则库)数据指针到对应的下一级位置。该过程将反复进行，直到满足某一条件时(对应的下一级特征序号为End)，推理过程结束。由用户给出反馈信息，并记录以上方法到知识库(事实库)，从而丰富了知识库，同时提高了推理速度。
2 中药指纹图谱知识表示医.学全.在.线网站www.med126.com
知识是信息经过加工整理、解释、挑选和改造而形成的，是人们进行决策的基础。知识表示是用计算机能够接受并进行处理的符号和方式来模拟人类专家进行思维、推理，不同的表示方法大大地影响系统的工作效率。因此，知识表示在专家系统的构建中起着关键的作用。这就需要研究如何把专家的知识形式化，并转移给机器的方法。常用的知识表示有一阶谓词逻辑、产生式、框架、语义网络、面向对象等表示法。本系统采用产生式规则的知识表示形式，就像BASIC等编程语言里的条件语句一样，IF后面跟的是条件，THEN后面的是结论，条件与结论均可以通过逻辑运算AND、OR进行复合，如：if(中药材实验)then(科属or化合物or一般方法)、 if(科属方法)then(毛茛科or木兰科or豆科……)、if(固体)then(方法1 and 方法2)等，具体结构见表1。 表1 高效液相指纹图谱规则表(略)
这种存储结构便于管理、查询和使用，知识表示语言简洁，接近与自然语言，知识库的可扩充性大、可读性高，有利于知识的电子化存储，在推理的过程中也有利于搜索和匹配。
3 中药指纹图谱知识获取
中药指纹图谱在线专家系统的知识主要包括两种类型：一是理论知识或正式知识，如中药材基本信息、实验器材信息、基本实验过程等;二是经验性知识，即中药学专家的实验经验，这类知识与识别或归纳有关，如记录完整的某一中药材的实验过程，实验注意事项等。基于规则的专家系统中，知识的获取通常都是由知识工程师通过与领域专家的交流，从专家对大量实例的分析中获取专家解决问题的思路、知识、经验及规则，并进行分析、总结、抽象，最后被转化为能被计算机应用的形式。由于知识工程师并非领域专家，缺乏相关领域的专业知识，要领会专家知识的精髓就必须与领域专家进行比较长时间的交流和沟通[4]。而人与人之间在交流和沟通时难免出现理解上的偏差，造成知识工程师在分析和总结专家知识的时候出现失误。根据以往的经验来看，知识的获取往往是专家系统实用化中最难解决的问题，它制约着专家系统功能和效率的提高，是建立专家系统的瓶颈[5]。中药指纹图谱在线专家系统知识获取的方式可分为直接获取和间接获取两类，前者类似于数据库领域中的数据挖掘过程，后者在数据库的逻辑设计中主要表现为如何向数据库中添加记录，如图3所示。
