一种为本体设计的动态可视前端插件程序研究

作者：常志超　陈晓辉　牛秦洲

　　摘 要：在生物系统中，本体(ontology)信息的显示近几十年中已经成为一个关键的因素。然而在单一应用程序中，在比较不同系统的发展前途时并不能通过一种合适的应用程序得到肯定的回答。介绍的本体插件(ontoslug)是一种容易实现的并能满足这种需要的应用程序。在教室装置和生物科学实验中，本体插件已经被开发利用了。
　　关键词：本体；动态可视化；图形用户界面(gui)；生物学 
　　
　　本体(ontology)起源于哲学领域,是人类对自然界“存在论”的一种哲学观点,它意味着知识和知晓。上世纪70-80年代信息科学特别是计算机科学开始了对自然世界认知的形式化的表示,既是可被计算机表示,解释和利用的知识的形式化的研究-即本体。国外的华人生物信息学家称为语义(学)。近几十年中，本体的研究已经延伸到生物学领域。本体的目标是获取相关领域内共同理解,确定该领域内共同认可的词汇,并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇和词汇之间相互关系的明确定义。本体的种类,依照领域依赖程度，可以细分为顶层本体、领域本体、任务本体和应用本体四类。顶层本体描述的是最普遍的概念及概念之间的关系，如空间、时间、事件、行为等等，与具体的应用无关，其他种类的本体都是该类本体的特例；领域本体描述的是某个特定领域(如医药、地理等)中的概念及概念之间的关系；任务本体描述的是特定任务或行为中的概念及概念之间的关系；计算机研究主要着重于领域本体，因为领域本体是结构化的领域知识,并可以被计算机解释和利用。www.lw881.com领域本体对生物,医学信息的研究变得越来越重要。
　　
　　1 开发背景介绍
　　
　　目前，在遗传学与蛋白组学中，科学处理的进步已经直接引发了对基因——蛋白质的应用及蛋白质——蛋白质内部反应数据库(在样本有机体间进行比较的数据库)需求的增加。本体论被用作标准化基因及蛋白质的定义和命名及用于代表他们之间的关系。目前在改进本体论的进程中已经证明动态可视的价值。相互作用网络是我们理解这些系统关键，因为他们对复杂的过程进行了提炼和可视化。一份完整的公开的本体片段使用普通的 xml文件来存储信息。xml是一种载体语言，允许用户定义自己的文件类型，允许用户定义任意复杂的信息结构，但是xml只具有语法性，它不能说明所定义的结构的语义。大部分中心本体应用程序能够显示与控制复杂的数据，但是缺少能够用可视化信息轻易表示出不同系统与数据集发展前途的应用程序。大多数的可用的应用程序局限于特别的标记格式而不是一种友好地集成的界面。这些各种各样的因素导致了生物学领域被分成主要依靠数据可视化的领域和其他的并不经常使用这些工具的更传统的领域。
　　
　　
　　2 本体插件程序(ontoslug)的使用和特点
　　
　　本体插件程序(ontoslug)可以被用来显示和融合各种已存在的本体系统(图1)。数据间的相互作用发生时主要通过图形用户界面(gui)中的四种主要概念来显示关系：结点、连线、标注和层。当结点和连线不是新的概念时，在不同的系统之间动态连接的结点的特殊功能就使得系统之间的重叠更加紧凑而不丢失信息。在元素之间可变的相互作用的范畴产生了一个数据(该数据可能在多路数据集中出现)的快速的适应性变化。这种需要保留数据集唯一性的过程可能在输入一个静态输入格式时被丢失。
　　
　　本软件的主要使用方法:双击进入程序，单击出现主界面。在命令输入屏上输入所需要的指令，然后同时单击shit——enter键，即可在图形用户界面上显示数据结点及其关系等信息。同时如果需要还可以加载其他文件或过滤器，命令语法如下表(表1)，其中vat指结点，group指组名,type指类型名，3种类型包括：组，标签与个人属性；个人属性可以是任何通过指令预先添加的标注。label指标签。
　　
　　举例如下：当在命令输入屏上输入以下所需要的指令：new_vat:a:group1 new_vat:b:group1 new_vat:a:group2 new_vat:b:group2 group_col:group1:909000 group_col:group2:900090 new_lingol:a:':b:example 1 new_lingol:a:':b:example2 new_lingol:a:?:a:example 3 new_lingol:b: ——-:b:example 4,该段程序显示的是不同组中不同结点之间的关系，运行即可看到如下图(图2)：
　　
　　用panel:on显示所有元素的总表如下图(图3)：

　　本体插件程序能够让用户快速输入来自各种数据源(数据源使用已存在的数据过滤器)或者通用的特制过滤器(可接受并列或重叠的数据结点)的数据信息。在操纵元素时需要很少或者不需要预先得到输入输出应用程序系统或运作的知识。为了方便结点的管理，表示不同元素的关系，图形用户界面应运而生了。连接功能实现了不同数据集元素的可视化融合。它能够在这个结点中被一个补充文件或人工地使用。连接结点的关联适用于新的连接结点。从结合的结点分为单个结点时的分支也可能通过补充文件或人工的相互作用形成。标记属性实现从一个结点组向具有相同特征簇的转变，而不是通过连接联合在一起。标签组显示的发生是伴随着以下的过程的发生而发生的：褪色成一个更透明的有色阴影区，一次波动的加强显示，一个改变颜色的方案。所有这些实现了一个简单的区分，从而把不包括在该组的其他结点区分开来。层使完整的本体显示绕过本体段，标签组，结点类型和连接类型。图型的信息输出是动态的：可以使信息的分布更简单，同时在改变了相互作用以后能够快速适应而且不需要改变结点的分布。更进一步的说，在本体插件程序中，高级搜索，比较，显示和工具的功能和为一体，同时，结合通用巨指令的可能性将成为将来发布版本中不可缺少的组成部分。
　　

　　
　　3 结语
　　
　　总的来说，本体插件程序使研究数据及思维过程轻而易举的在共同研究者之间共享，同时动态的适应业已存在的相互作用范例。当向其他人介绍该应用程序时，其方便简单的数据显示方式使本体插件在这种环境下非常有用。而且它容许独立的规则溶入到内部相互联系的作用网络中。本体插件程序根据特定的需求支持跨平台的版本(mac或者linux)。
　　
　　参考文献
　　［1］高济.基于表示本体论的智能系统开发［j］.计算机研究与发展，1996.
　　［2］耿丽丽,余雪丽.基于本体的web语义服务通信协议的研究［j］.电脑开发与应用,2007.
　　［3］金芝.知识工程中的本体论研究.世纪之交的知识工程与知识科学［ｍ］.北京：清华大学出版社,2001.