Ontology简论
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人工智能与信息社会2022年第4期超人类主义的形而上学 对人工智能假设的批判①[英]埃里克㊃奥尔森㊀王世鹏㊀罗岩超摘㊀要超人类主义旨在借助技术使人类得到增强,以摆脱人类身体的局限㊂超人类主义者想要通过 上传 的方式将我们从人类躯壳所强加的束缚中解放出来,他们所说的 上传 是从大脑中提取信息,将信息传输至计算机,运用这些信息在计算机中创造一个纯粹的电子人㊂这就是要把我们从人类身体转移到计算机之中㊂它预设,只凭借信息的传输就可以将一个人完全转移到计算机之中,并使之作为电子人继续存在㊂ 上传 既要包含对人工智能假设的辩护,又要在此基础上完成对人格同一性假设的辩护㊂但是,超人类主义者基于 宽心理标准 为跨时间人格同一性假设所做的辩护,却难以摆脱 分支难题 和 复制难题 的困扰㊂而且,我们完全由物质组成㊂ 上传 只有信息的连续性而没有物质的连续性,并不能把一件物质的东西从一个地方转移到另一个地方,因而我们无法 上传 , 上传 在形而上学上完全不可能㊂把人归结为信息进而否认我们是物质的所谓 样式论 ,同样难以规避形而上学的难题㊂尽管我们无法通过 上传 转移到计算机中,但是创造出在心理上优于我们自身,且能从人类局限性中解脱出来的纯粹电子人却是有可能的㊂关键词人工智能㊀德里克㊃帕菲特㊀人格同一性㊀ 上传作者简介:埃里克㊃奥尔森(EricOlson),哲学博士,谢菲尔德大学哲学系教授㊂译者简介:王世鹏,哲学博士,华中师范大学马克思主义学院哲学系教授㊁博士研究生导师㊂罗岩超,华中师范大学马克思主义学院哲学系博士研究生㊂①副标题为译者所加㊂㊀㊀一㊁ 上传超人类主义是一种旨在借助未来技术增强人类生命的思潮㊂其名称源自超越人类局限性这一终极目标㊂人类受制于疾病㊁伤痛㊁饥饿㊁疲劳㊁老龄化及死亡等种种威胁㊂这让我们的寿命和生活质量都受到限制:人类发展上升的空间之所以就这么多,完全是由于人本身使然㊂但是,如果我们不再是人类,甚或如果我们不再是生物,那么我们就可能会从这些困境中解放出来㊂超人类主义者希望通过他们称之为 上传 的技术来实现这一目标㊂ 上传 这个术701阅江学刊2022年第4期语有一定的误导性㊂真正的 上传 指的是把像文件或视频这样的数据从通用计算机拷贝到中央网络服务器㊂例如,我把我的课程讲义从我的电脑拷贝到大学的服务器上,让我的学生们可以在家中的电脑上下载讲义㊂超人类主义者们所说的 上传 远不止于此㊂首先,通过一台扫描设备读取你大脑中的心理信息(同时将这些信息在你的脑内删除),并将其转化为数字格式㊂然后,把这些信息传输到计算机:这才是整个过程中真正被称为 上传 的那一部分㊂但是,这些信息并不像我的课程讲义一样仅仅存储在计算机上㊂相反,它们被用来创造一个电子人(ElectronicPeople) 一个有意识的㊁有智能的存在㊂这个电子人拥有你的性格㊁知识㊁偏好㊁打算㊁记忆以及其他心理特征㊂这个人物并无血肉之躯,而是 实现在 在计算机之 中 ,或者 设置于 计算机之 上 ㊂于是,从你大脑中采集的信息上传到计算机,并通过计算机编程,就创造一个具有思维的存在㊂ 上传 不只是为了创造出在心理层面上像我们一样的电子存在㊂说到底它就是为了把我们从肉体之中转移到数字王国之中㊂一旦实现这个设想,我们就成了纯粹的无机体,并因而免受疾病㊁疲劳㊁老龄化和死亡之苦了㊂如果我们寓居于其中的那台机器坏了,我们就可以通过一次简单的电子数据传输转移到其他机器当中㊂到时候,旅行就像收发电子邮件一样容易;没有人再需要食物㊁房屋㊁衣服或家具;我们的智力㊁记忆力㊁耐力和体力(假如我们有了机器人的身体)就能无限增强,同样我们的寿命也无限增长㊂对人类的那些限制条件,终成明日黄花㊂超人类主义者们将此视为一个巨大的好处(他们关于这件事的观点是否正确是一个重要的问题,但我并不想回答)㊂ 上传 为传统的来世信念提供了一个现世版本㊂它既承诺永恒的生命,又不用借助任何宗教因素,比如上帝或非物质的灵魂㊂①超人类主义者的目标更朴素,但也更吸引人㊂所有这一切都建立在这个假设上:终有一天,科技发展会让从人类身体到计算机的转移成为可能㊂正如超人类主义的领军人尼克㊃博斯特罗姆(NickBostrom)所说: 如果我们可以扫描人脑的突触矩阵,并在计算机上模拟它,那么,我们就有可能从我们的生物具身(Embodiments)迁移到一个纯粹的数字载体(DigitalSubstrate)之上(鉴于有关意识的本质和人格同一性的某些哲学假设)㊂ ②博斯特罗姆毫不怀疑我们可以扫描人脑的突触矩阵,并在计算机上模拟它:不是今天也不是明天,而是在未来某个时候㊂你可能不会像他一样对技术的力量充满信心㊂你甚至会好奇这个过程在物理上是否可能㊂但是,这里还有更深层次的忧虑㊂博斯特罗姆承认,这个故事预设的前提是 某些关于意识的本质和人格同一性的哲学假设 ㊂超人类主义者们相信这些假设为真,但他们该不该相信呢?801①②例如,斯蒂芬㊃霍金曾说: 将大脑拷贝到计算机上,从而提供一种死后的生命形式,这在理论式是可能的 ㊂https://fanyi.baidu.com/?aldtype=16047-##理论上,将大脑复制到计算机上,从而提供一种死后的生命形式是可能的NickCollins, Hawking: inthefuturebrainscouldbeseparatedfromthebody ,TheTelegraph,20September,2013㊂(当然,霍金的意思是, 从大脑内拷贝心理信息㊂ )这条注释要感谢MelanieChallenger㊂Bostrom, Whatistranshumanism? ,http://www.nickbostrom.com/old/transhumanism.html.㊀㊀二㊁ 上传 预设什么?博斯特罗姆的 关于意识本质的假设 ,指的是可能会有真正的人工智能㊂计算机不仅可以有智能的行为,比如下象棋和识别垃圾邮件,并且实际上还可以真的有意识即有智能㊂只要计算机被正确地编程,就可以拥有你和我所拥有的那些心理属性㊂一个事物如果有能力进行理性思考,能够拥有有意识的经验,并能觉察到自己和其他存在有显著区别,那么这样的事物在哲学传统上就被称作 是一个人 ㊂一个人就是一个智能的㊁有自我意识的存在㊂从这个意义上讲,我们人类是人(或如律师们所说的 个人 ),而具有足够智商的火星人也是人㊂超人类主义者的 上传 所承诺的前提是,只要用正确的方法对计算机编程,就能创造出纯粹的电子人㊂换句话说,计算机可以是人,或至少电子人可以在计算机中存在㊂我们称之为AI(人工智能)假设㊂①AI假设并不意味着电子人可以成为人类(Human)㊂ 上传 的全部目的就在于将我们从生物学方面解放出来,所以他们在生物学上肯定不是人类㊂而在心理学意义上他们是否还是人类,这一点尚无定论㊂因此,超人类主义者的 上传 预设可能会有电子人㊂但他们还更进一步地预设:人类人(HumanPerson)可以变成电子人㊂我们可以让你进入一台计算机,而不仅仅只是用你的心理属性和关于你生活的虚假记忆在计算机中创造一个新的人,即关于你的一个心理上的复制㊂这同一个人,可以先 在 一个人类有机体中,然后再 在 一台计算机中㊂有一天你可以像现在留在生物有机体中一样留在计算机之中㊂博斯特罗姆称之为 关于人格同一性的假定 ,因为这与一个人继续存在所需要的那些条件有关,也和这个人不再存在㊁甚或被之前原本不存在的某个人替换掉所需的那些条件有关㊂这种观点容易被误解㊂并不是说某人的 意识 能够被传输到一台计算机㊂这是种晦涩难懂的说法㊂意识是一种属性:它是有意识的存在所拥有的一种属性,就如同在三维中延展开来的那些事物拥有体积这样一种属性一样㊂将你的一种属性,比如你的体积或你的温度,传输到一台计算机中,会是什么样子?它意味着将那种属性给予计算机:改变计算机,以使其拥有与你一样的体积或温度㊂但是,AI假设却声称,我们可以给予计算机有意识的属性㊂这种观点不仅声称在计算机中会有一个有意识的存在,而且这个有意识的存在就是你㊂那么,把这个过程说成是 转移你的意识 就是一种混淆㊂如果我们提到将一个人㊁一个学生或一个哲学家从一个人类有机体转移到计算机,那么困难显而易见:你怎么上传一个有血肉之躯的东西?而如果我们讨论传输某人的意识,那么这个困难就不易察觉了㊂将某人的意识传输至计算机并没有显而易见的阻碍,这只是因为与这样的描述相关的事态是模糊不清的㊂我们也可以说, 上传 会把某人的本质转移到一台计算机,这听起来也无伤大雅,因为根本没人知道这话是什么意思㊂或许用 意识 的同义词感觉能力(Sentience)来代替 意识 ,会有助于打破 意识 一词的魔咒㊂讨论将某人的感觉能力传输至计算机只会让我们不知所云㊂讨论上传 心灵 或 自我 同样如此㊂诸如此类的词语都是有害的,因为它们似是而非㊂而且一旦我901①博斯特罗姆称之为专门关于意识的假设,而不是关于其他心理能力的假设㊂这是因为他假设,要么所有的心理现象都需要意识,要么计算机显然可以拥有任何不需要意识的心理属性㊂这两点都是存在争议的㊂阅江学刊2022年第4期们无法确定它们指的到底是什么,我们就会担心这是因为我们不够聪明,不敢去追问它们的意思㊂而事实上,正是这些词语把话题弄得云遮雾绕㊂人格同一性假设是指:诸如你我这般的人类人,通过 上传 就能从一个有机体转移到一台计算机㊂最好还是坚持这种简单明了的表述㊂这个表述预设了AI假设,却不是从AI假设中得出的结论㊂如果我们可以变成电子人,那么电子人就一定是可能的㊂但是,这种可能性并不意味着一个人类人可以变成一个电子人㊂与之类似,我们可以在形而上学上假设可能有一个上帝,即一个非物质的㊁超自然的人;但是并没有理由认为我们自己就可以变成上帝㊂㊀㊀三、人格同一性假设超人类主义者急切地为AI假设即电子人的可能性辩护㊂但是,他们却几乎不提更进一步的人格同一性假设,即我们可以完全转移到一台计算机中,并变成电子人㊂而这正是我想考察的主张㊂①为什么会有人持这种主张?超人类主义者回答说,这种主张源于一种颇有吸引力的人格同一性观点㊂一个人从某一时间持存到另一时间,即一个人连续存在而非停止存在,这需要什么?就 可能 这个词的最宽泛的意义而言,要有什么样的经历才可能让你活着?要有什么样的事件才必然会终结你的存在?什么决定了过去或未来的那个存在就是你?假设你指着一张老旧的班级照片中的一个孩子说: 那是我㊂ 什么使得你就是那个孩子,而不是其他孩子?把那时的他/她和现在的你联系在一起,并让他/她成为你的方式到底是什呢?就此而言,又是什么让过去曾存在过的那些人都成为你?这就是跨时间的人格同一性问题㊂②超人类主义者认为,任何个人㊁人或其他东西的连续存在,都在于某种心理上的连续性㊂一个未来的存在之所以会是你,就在于那时具有的心理属性以某种方式在因果上依赖于你现在具有的心理属性,或者是因为有着一个诸如此类的因果链条㊂一个未来的存在要想是你,只需要以正确的方式继承你的个性㊁记忆㊁信仰㊁偏好㊁计划㊁意识能力等㊂③这种继承可以采用任何形式,只要可靠就行㊂它不要求你的大脑功能的连续性㊂想想电视剧‘星际迷航“里的 传送装置 ㊂当船长完成了他在外星上的任务,机器便会扫描他,并分解组成他的原子,由此搜集的信息随后被发送至企业号星舰㊂当舰长说 传送我上去! 的时候,企业号就按照这些信息把一些新的原子组装得和原来的舰长一模一样㊂其结果就是产生了一个无论在身体上还是在心理上都和舰长一样的人㊂而这并非偶然,机器可靠地制造出这个结果㊂这个故事告诉我们,这足以让在船上被制造出的那个人成为舰长本人,而不是一个误认为自己就是舰长的完美复制品㊂或者我们想想西德尼㊃舒梅克(SydneyShoemaker)的 脑状态传输 机器(同样是011①②③我在以下文章中讨论了AI假设㊂Olson, Themetaphysicsofartificialintelligence ,inMihretuGuta(ed.),ConsciousnessandtheOntologyofProperties,Routledge,2019.然而,请注意, 人格同一性 除了我们的继续存在以外,还意味着很多事情:参见Olson, Personalidentity ,inTheStanfordEncyclopediaofPhilosophy,ed.EdwardZalta,ɦ1.参见SydneyShoemaker, Personalidentity:Amaterialist saccount ,InSidneyShoemakerandRichardSwinburne,PersonalIdentity,Blackwell,1984,p.90.虚构的)㊂①和 上传 故事中一样,它将扫描你的大脑,记录并删除大脑中将要在机器中实现的相关信息㊂接下来,这些信息被传输至另一个拥有 空白 大脑的人类有机体中㊂这就同样制造出一个在心理上与扫描时的你相同的人㊂舒梅克认为,因为这个存在可在心理上与你相连续,所以他/她就是你:这个过程将把你从一个有机体转移至另一个有机体㊂因此,这个主张认为,我们的连续存在就在于这种心理上的连续性㊂德里克㊃帕菲特曾称之为人格同一性的 宽心理标准 ②㊂这意味着,由于你的大脑中的信息被上传而在计算机中出现的那个人,如果在心理上与你连续(如AI假设所说,假定有这样的一个人),那么这个人就会是你㊂除非宽心理标准为真,否则很难看出 上传 如何能将你转移到计算机中㊂但是,无论它对超人类主义者和‘星际迷航“迷们有多大吸引力,都不会有太多哲学家接受它㊂有人否认我们的持存就在于某种心理连续性㊂③而认为我们的持存在于心理连续性的那些人,其中的大多数又认为这种连续性的实现必须要求我们的心理属性的 连续的物理实现 ④㊂你或许可以完整无缺地移走你的大脑而把你的身体留下,却不能只是读取大脑的信息并把它拷贝到其他地方㊂想一想从大脑扫描到在计算机中创造出一个像你的人之间的时间间隙(或者从你乘坐传输装置 离开 到一个像你的人在目的地出现之间的时间间隙)㊂在这个时间间隙,你的心理属性完全没有被 实现 ㊂⑤这样,你就没有心理属性:没有思维㊁经验㊁计划㊁记忆或偏好㊂你甚至缺乏心理活动的能力㊂这并不是因为这种能力的暂时丧失,就像做了全身麻醉那样;而是机制没有了,正是这种机制的正常工作才让你的心理活动能够进行下去㊂对宽心理标准的质疑有很多,并因而对 上传 的形而上学可能性的质疑也很多㊂此处仅为两个案例㊂㊀㊀四㊁分支(Branching)的神秘性第一个案例广为流传㊂如果你可以被上传一次,那么你就可以被上传两次㊂相关信息可以从你的脑内读出,并同时复制到两台独立的计算机上,就如超人类主义者将其复制到一台计算机上一样㊂结果会出现两个电子人,他们在心理上都与你被扫描时一样㊂他们各自会通过可靠的方式从你这里获得他或她的心理属性㊂如果这足以让某个人就是你,那么他们都会是你㊂但是,这在逻辑上是不可能的㊂一个事物不可能同时等同于两个不相同的事物㊂如果你和第一个电子人是同一个人,并且你与第二个电子人也是同一个人,那么第一个和第二个电子人也将是同一个人㊂这是关于数字概念1和2的一个基本事实㊂然而,上传之111①②③④⑤ShoemakerDavid,Tobia,Kevin:PersonalIdentity,OxfordUniversityPress,2019,pp.108-111.DerekParfit,ReasonsandPersons,OxfordUniversityPress,1986,p.207.他事实上并不认同这种观点.Iamoneofthem,参见EricOlson,WhatAreWe?,OxfordUniversityPress,2007,pp.23-44.PeterUnger,Identity,Consciousness,andValue,OxfordUniversityPress,1990,p.140.Shoemaker认为,它们在机器中被实现㊂但这是一种不同于大多数心理连续性理论家所说的现实性㊂阅江学刊2022年第4期后就是有两个人㊂假定你通过 两次上传 转移到两台计算机中,就会导致一个矛盾㊂①那么,你怎么才能通过 单次上传 转移到一台计算机呢?这类问题受到了广泛的讨论,因为它几乎出现在所有人格同一性的心理连续性观点中㊂最常见的解决方案是认为,某人在未来与你存在心理连续,实际上不足以让你继续存在㊂我们需要的是无分支(Non-branching)的心理连续性㊂一个后来的人是你,当且仅当这个后来的人与你在心理上连续,并且这种连续没有分支,因为通过分支就会有两个这样的人㊂②超人类主义者可能也会这么说:如果从你脑内获取的心理信息只被上传了一次,那么由此产生的这个人就会是你;但是如果信息同时被上传了两次,那么由此产生的这两个人都不会是你㊂他们都将是拥有关于你生活的虚假记忆的新人㊂你可以通过单次上传而非双重上传转移到一台计算机㊂然而,这就产生了一个谜题㊂为什么通常维持着你的存在的一个事件,与第二个这样的事件合在一起(并且这第二个事件在因果上没有影响到第一个事件),反倒会终结你的存在㊂是什么让第二次上传毁灭了你?③对此问题,尚无令人满意的答案㊂关于双重上传后继续存在会引发逻辑矛盾的说辞,是于事无补的㊂因为这可以当作设想它何以不可能如此的理由,而不能充当它为什么如此的解释㊂现有的解决方案还面临着一个尤为尴尬的问题㊂在通常的关于 上传 的故事中,扫描抹去了大脑中的信息㊂但是,抹去大脑中的信息并不是必须的:即使不抹去,信息照样可以被读取,然后信息被拷贝到一台电脑,再像最初的故事中那样用这些信息来创造一个人(超人类主义者们称之为 无损伤上传 )㊂其结果是产生两个人,一个人类人和一个电子人,这两个人都在心理上与你连续㊂根据 无分支 解决方案,这两个人都不是你,因为这里出现了分支㊂而且在这个传输完成以后,根本就没有任何人再是你了㊂ 无损伤上传 虽然看起来没有损伤,实际上却是一场灾难㊂④超人类主义者会回应说,你可以用这样的方式在分支中活着:如果这个过程能让你的大脑保持完整如初,你就还是像从前一样活着,而在计算机中被创造出的那个电子人则是一个全新的人㊂这样说肯定是对的,但是它不过是制造了另一种谜题:为什么有可能在 非对称 分支中活着,却不能在 对称 分支中活着?为什么当且仅当大脑中的心理信息以破坏性的方式被收集起来的时候,这些信息被传输到计算机就会有行话所谓的 人的保存 ?为什么在扫描并上传的情况下,我们就需要通过抹去你大脑的信息来保存你呢?我们很容易发现,在不涉及 上传 的情况中,也会出现同样的谜题:我们只需要设想把这个传送装置改变一下,让它可以在舰船上制造出两个像舰长一样的人,或者让它扫描211①②③④时间部分理论者并不这么认为㊂这是一个复杂的话题,我在此无法讨论,详见:DavidLewis, Survivalandidentity ,inAmélieRorty,TheIdentitiesofPersons,UniversityofCaliforniaPress,1976;Olson,WhatAreWe?,OxfordUniversityPress,2007,pp.117-119.IdiscussitsapplicationtouploadinginOlson, Thecentraldogmaoftranshumanism ,inBoranBerci,PerspectivesontheSelf,UniversityofRijekaPress,2017.Shoemaker,RichardSwinburne,PersonalIdentity,Blackwell,1984,p.85.DerekParfit,ReasonsandPersons,OxfordUniversityPress,1986,p.207.为了更好地讨论这个问题,可参阅HaroldNoonan,PersonalIdentity,Routledge,2003,pp.127-139.DavidChalmershesitantlyacceptsthis: Thesingularity:Aphilosophicalanalysis ,JournalofConsciousnessStudies,vol.17,no.9-10(2010).舰长但不把组成舰长的原子搞散㊂①㊀㊀五、复制难题关于人格同一性假设的第二个担忧源于这样一个事实:任何具体的对象和它的仿品或复制品之间,无论多像,都总会有差别㊂我说的不是质的差别㊂一个罗塞塔石碑的复制品和它的原型,哪怕到了亚原子结构层面,都可能完全无法分辨㊂但是,复制品是一回事,原型是另一回事㊂一个可能是由上百万年的地质活动产生,由公元前二世纪的埃及人雕刻而成;另一个可能只是由今天某种神奇的技术制造出来㊂人类也是如此:在原型和复制品之间定有差异㊂在路德维希㊃维特根斯坦一生中的任何时刻,都可能有他的复制品㊂这个复制品可能与他所有的内在方面都一样,或者这个复制品可能只是一个心理上的复制,拥有他的一切内在心理属性但是在物理上有所不同㊂AI假设意味着,我们可以通过对一台计算机的适当编程,来创造出维特根斯坦的一个心理上的复制品㊂人格同一性假设意味着,经过如此这般操作,我们就把维特根斯坦本身给上传了㊂现在想象一下,火星人(他们拥有我们不具备的技术)在维特根斯坦去世前不久造访了地球,并对他的大脑进行了详细的扫描㊂英国维特根斯坦协会获得了扫描的副本,于是提议用它来创造一个那时的维特根斯坦的心理复制品,以便向这个复制品请教他们几十年间累积起来的所有关于维特根斯坦著作的问题(他们有一份很长的问题清单)㊂这个复制品可以像原型一样很好地完成这项工作㊂他们并不想让维特根斯坦本人回来,因为跟维特根斯坦谈话会很有压力,而且他们认为维特根斯坦应该休息了㊂然而,奥地利维特根斯坦协会却没有这种顾虑㊂他们有他们自己的扫描副本,而且他们想利用这个副本把这位伟人本人召唤回来,以促进旅游业㊂如果人类可以被上传,那么这两个计划就都应该有可能㊂维特根斯坦自己可以被上传到一台计算机㊂如果维特根斯坦可以在计算机中存在,那么和他在心理上一模一样的另一个人就也可以在计算机中存在㊂但是,这两个协会要怎么做,才能让奥地利人得到原版,而让英国人得到复制品呢?看起来他们所能做的并无二致㊂要创造出维特根斯坦在被扫描时的一个心理上的复制品,英国人必须编写信息并输入计算机,从而创造出一个拥有维特根斯坦当时心理属性的人㊂奥地利人要做的也完全一样㊂而且根据人格同一性假设,这就足以重新创造出维特根斯坦本人了(为了规避与分支有关的复杂问题,假定只有一家协会真正实施了这个计划)㊂结论就是,把维特根斯坦召唤回来和创造他的一个复制品之间并没有区别㊂据此,你被上传到计算机中存在与在计算机中创造一个跟你心理上一样的新人之间也没有区别㊂一个原初的对象和它的复制品之间一定有区别,这是一个无可辩驳的事实,上面的结论跟这个事实有冲突㊂而且也与人格同一性假设相矛盾:根据人格同一性假定,你本人存在于一台计算机之中相比于你的复制品存在于一台计算机中,这两件事一定不一样㊂上面的结论跟人格同一性假设也有冲突㊂或者可能问题不在于原型和复制品没有区别,而在于区别与我们设想的完全不一样㊂①DerekParfit,ReasonsandPersons,OxfordUniversityPress,1986,p.200.311。
《小学生物教师信息科学》课程期末考察题库(全)一、选择题(每题2分,共计20分)1. 下列哪个软件不是生物信息学中常用的序列分析软件?- A. Clustal Omega- B. BLAST- C. MEGA- D. Microsoft Word2. 在进行生物信息学研究时,下列哪个数据库不是常用的基因组数据库?- A. NCBI GenBank- B. Ensembl- C. UCSC Genome Browser- D. UniProt3. 下列哪个生物信息学技术不是目前用于基因组组装的主要技术?- A. 基于测序的技术- B. 基于克隆的技术- C. 基于比较基因组学的技术- D. 基于转录组学的技术4. 在生物信息学中,哪种类型的数据通常被用于蛋白质结构预测?- A. 序列数据- B. 表达数据- C. 结构数据- D. 代谢数据5. 下列哪个工具不是生物信息学中用于生物标志物发现的主要工具?- A. Gene Ontology Enrichment Analysis- B. t-test- D. Random Forest二、简答题(每题5分,共计30分)1. 请简述生物信息学的定义及其主要研究内容。
2. 请简述基因组组装的主要方法和其优缺点。
3. 请简述生物信息学中的数据类型及其应用场景。
4. 请简述生物标志物的概念及其在生物信息学中的应用。
5. 请简述机器学习在生物信息学中的应用及其主要挑战。
三、案例分析题(共计30分)假设你是一名生物信息学研究员,现在手头有一份某生物样本的转录组数据,请列出你的研究步骤,以及每一步的主要任务和目标。
四、论述题(共计20分)1. 请论述生物信息学在现代生物科学研究中的作用和意义。
2. 请论述生物信息学在医学研究和应用中的前景。
摘要:本文对艾克哈的思想原创性进行了分析,着重讨论了艾克哈的存有(Being)思想,尤其是对艾克哈关于“我是我所是I am who I am”这句话的阐释进行了西方思想史的分析,最后指出艾克哈思想具有较强的在地化意义。
关键词:神秘家艾克哈思想原创性在地化中图分类号:J0 文献标识码:A 文章编号:(2006)02-0033-04神秘家艾克哈思想的原创性与在地化意义陈德光引言天主教自梵二大公会议(1962-1965)以来,随着宗教的交流与对话,重新发现自己神秘主义或否定神学(apophatic theology)的传统,开发在地化神学。
本论文以中世纪神秘家艾克哈(Meister Eckhart,约1260-1328)的思想为研究重点,一方面讨论存有论争,以突显其原创性,另一方面分析著作,特别是其对“我是所是”(I am who I am 出三14)的诠释,其中涉及西方思想传统,特别是当代神哲学对存有的理解,至于历代教父、圣师以及现代释经学对“我是所是”(出三14)的注释与论述,虽然资料丰富,却不在本文直接讨论范围。
最后,简论艾克哈思想的在地化意义,特别注意其辩证或悖理中(paradox)特色,也就是空智,与纯有不二的思想,开展与本地文化对话的先机。
艾克哈大师的密契思想,其重点可以用“圣子于人灵的诞生(die Gottesgeburtin der Seele)以及“突破入原神”(def Durchbruch Zur Gottheit)两主题来说明。
“诞生”是一个有言可喻的结合,“突破”却是无名可喻的契合,而达到上述境界需要透过“超脱”(Ab geschiedenheit)与“舍空”(Gelassenheit)的实践,简称“舍脱”,也就是“去人化”。
作者简介:陈德光,男,辅仁大学宗教学系副教授。
艾克哈思想中28条命题虽然被当代教宗若望22《于主田园》宪谕谴责为有异端和异端嫌疑之作,但教宗若望保禄二世于1985年,一个以瑞士女医生Adrienne von Speyr的灵修经验与著作为主题的国际性研讨会中,发表谈话时,特别提到艾克哈,肯定他舍空自己让神进入工作的教导,事实上已经间接予以平反。
(标记题目)选择题:1.下哪个不是书签管理的三个阶段的内容:(D)A.IE 最初收藏夹B.单机型的专业收藏程序C.基于互联网的“网络收藏夹”D.Del.ici.ous(美味书签)2.以下哪个选项不是造成Folksonomy表达概念模糊的原因:(C)A.缺乏语义精确性B.缺乏同义词控制C.缺乏正式叙词的控制D.词的多义性问题3.下列属于动态标签云生成工具的是(D )?A.RainmakerB.tagcloudC.tagcrowdD.tagacloud4.基本部类的排列次序称为:(C)A.顺序排列 B.循环排列 C.基本序列 D.部分序列5.以下哪种关系不属于主表中类目之间的关系?A.从属关系B.并列关系C.交替关系D.循环递归关系6.文献分类表中基本大类是(A)A.一级类目 B.第二级类目 C.第三级类目 D.简表7.语义网依据的原理不包括以下哪些内容(B)A.一切可以确定的内容(人,时间,事件,物体,事物,等)都在网中B.海量的网络信息C.信息的不完全性(Web是没有尽头的,语义网也是如此,任何找到的信息都只是部分信息)D.每个实体(entity)都有一个统一资源标识(URI)8.语义Web针对的问题不包括:(D)A.信息检索—关键词检索与基于内容的检索B.信息抽取—元数据C.信息表示—内容与表示的分离D.信息储存9.构造Ontology的五条规则指的是:(A)A.明确性和客观性、完全性、一致性、最大单调可扩展性、最小承诺B.简单性、客观性、完整性、一致性、可扩展性、明确性C.客观性、完全性、明确性、最小承诺、一致性D.最小承诺、客观性、间接性、明确性、一致性10.以下哪个不是标记符号的四个基本要求之一?(C)【PPT.15-18】A.简明性B.助记性C.正确性D.表达性11.以下哪个不是克服层累制的局限的变通方法?(B)【PPT.30】A.对应编号法B.二分法C.双位法D.空号法12.以下哪个不是依据类目注释的措辞或适用范围分出的类目注释方式?(D)【PPT.66】A.说明性注释与带实例的注释B.笼统的注释与具体的注释C.指令性注释与参考性注释D.技术性注释与描述性注释13.下面分类法中,没有使用分面分类法思想的是(B)A.冒号分类法CCB.杜威十进制分类法C.布利斯书目分类法D.国际十进分类法UDC14.下面属于回溯标记制的优点的是(D)A.能显示类目的组配结构,提示复合主题中各个主题因素及其联系,表达性强B.适应新学科、新主题不断出现的状况,容纳性强C.便于集中某些文献,并为读者提供多途径检D.号码简短;表达性和容纳性较强15.下列关于分面分类法与体系分类法的说法中,正确的是(D)A.分面分类法更有利于分类排架B.体系分类法可以提供多元检索途径C.分面分类法的编制方法相对简单D.体系分类法便于从专业角度按类检索16.逻辑学要求的概念划分规则不包括下面的那一项(d)A.每次划分按同一标准进行B.划分所得各子项相互排斥C.划分按层次逐级进行D.划分按字数多小进行17.“在一个类目之下,按一个分类标准编列若干子目,但其外延之和小于上位类的外延”这种列类方法是:(B)A.正规列类法B.列举列类法C.罗列列类法D.多重列类法18.以下说法错误的是:(B)A.在等级分类法编制过程中,往往要在不同层次区分和安排总论性和专论性两类类目。
科技论文讨论部分的写作论文文档2篇Writing papers for discussion part of scientific papers编订:JinTai College科技论文讨论部分的写作论文文档2篇前言:论文格式就是指进行论文写作时的样式要求,以及写作标准,就是论文达到可公之于众的标准样式和内容要求,论文常用来进行科学研究和描述科研成果文章。
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本文针对环境法学研究影响性因素实证分析基于CSSCI法学基于CSSCI(2019―2019)的我国xxx中学与传播学学科知基于SCILAB与Tcl/Tk构建中学几何教学的方式分析Acta Mathematica Scientia(English Series)Journal ofMaterials Science TechnologyJournal of Geographical SciencesAdvances in Atmospheric SciencesChinese Geographical ScienceScience China Earth SciencesScience China讨论部分的常见问题进行了总结分析,并给出了如何提高该部分写作的几点建议。
1 讨论部分的重要性科技论文无论采用哪种分类方式,其内容均由前置部分和主体部分构成。
讨论是主体部分中的重要组成,其目的是为最终结论提供理论依据,可对全篇论文起到画龙点睛的作用。
h t t p ://X B Y Z .c b pt .c n k i .n e t ㊃药理㊃用网络药理学和分子对接技术探索防风通圣丸治疗C O V I D -19的机制高 丰1,陈 莹2,戴子琦1,郭慧娟2,吴倩文1,陈红珊1,亓金钗1,李 桐1,陈可点1,王亚欣1,崔鹤蓉1,王鹏龙1,杜 菁2*,徐 冰1*,雷海民1*1.北京中医药大学,北京 102488;2.北京同仁堂科技发展有限公司,北京 100062摘要:目的 利用网络药理学和分子对接技术探索防风通圣丸治疗新型冠状病毒肺炎(c o r o n a v i r u s d i s e a s e 19,C O V I D -19)的活性成分与作用机制㊂方法 通过中药系统药理学数据库及在线分析平台(t r a d i t i o n a l C h i n e s e m e d i c i n e s y s t e m p h a r m a c o l o g yd a t a b a se a n d o n l i n e a n a l y s i s p l a tf o r m ,T C M S P )收集防风通圣丸中各味药的主要化学成分及作用靶点;利用G e n e C a r d s 数据库收集C O V I D -19的相关靶点,与防风通圣丸化合物靶点取交集筛选出共同靶点,将共同靶点导入C y t o s c a pe 软件构建药物-靶点-疾病相互作用网络;将共同靶点导入S T R I N G 数据库后在C y t o s c a p e 软件中构建蛋白-蛋白相互作用网络图;进行G O (g e n e o n t o l o g y )功能㊁K E G G (K y o t o e n c y c l o p e d i a ofg e n e s a n d g e n o m e s )通路富集分析,预测其作用机制㊂运用A u t o D o c k 软件对防风通圣丸活性成分与C O V I D -19关键靶点进行分子对接㊂结果 从防风通圣丸中筛选出224种活性成分共696个作用靶点,与C O V I D -19重合的靶点有79个,活性化合物有10种(槲皮素㊁木犀草素㊁山柰酚㊁β-谷甾醇和柚皮素等);有效靶点23个(P T G S 2㊁P T G S 1㊁N O S 2㊁F 10和D P P 4等);经G O 分析及K E G G 富集分析共得到65条G O 富集结果及101条K E G G 富集结果,主要涉及炎症反应㊁肿瘤坏死因子(t u m o r n e c r o s i s f a c t o r ,T N F )信号通路㊁缺氧诱导因子1(h y po x i a i n d u c i b l e f a c t o r -1,H I F -1)信号通路㊁血管内皮生长因子(v a s c u l a r e n d o t h e l i a l g r o w t h f a c t o r s ,V E G F )信号通路㊁T o l l 样受体(t o l l -l i k e r e c e pt o r s ,T L R s )信号通路㊁磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B (p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l 3-k i n a s e -p r o t e i n k i n a s e B ,P I 3K -A k t )信号通路和丝裂原活化蛋白激酶(m i t o ge n -a c t i v a t e d pr o t e i n k i n a s e ,MA P K )信号通路等㊂结论 防风通圣丸中的β-谷甾醇㊁槲皮素㊁木犀草素㊁山柰酚和柚皮素等活性成分可与S A R S -C o V -23C L 水解酶㊁A C E 2结合,作用于T N F ㊁H I F -1㊁V E G F ㊁T L R s 和M A P K 信号通路的T N F ㊁胱天蛋白酶3(c a s pa s e -3)㊁丝裂原活化蛋白激酶1(m i t o g e n -a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e ,MA P K 1)㊁丝裂原活化蛋白激酶3(m i t o ge n -a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e ,MA P K 3)㊁白细胞介素-6(i n t e r l e u k i n -6,I L -6)和前列腺素内过氧化物合酶(p r o s t a g l a n d i n -e n d o p e r o x i d e s yn t h a s e 2,P G T S 2)等关键靶标,发挥抗炎㊁调节免疫㊁抗缺氧应激和抗病毒感染等作用,从而起到治疗C O V I D -19的作用㊂关键词:防风通圣丸;新型冠状病毒肺炎;网络药理学;分子对接D O I :10.3969/j.i s s n .1004-2407.2022.02.008中图分类号:R 965 文献标志码:A 文章编号:1004-2407(2022)02-0036-08I n v e s t i g a t i o n o f t h e m e c h a n i s m o f F a n g f e n g T o n g s h e n g Pi l l s i n t h e t r e a t m e n t C O V I D -19b y n e t w o r k p h a r m a c o l o g y a n d m o l e c u l a r d o c k i n gG A O F e n g 1,C H E N Y i n g 2,D A I Z i q i 1,G U O H u i j u a n 2,WU Q i a n w e n 1,C H E N H o n g s h a n 1,Q I J i n c h a i 1,L I T o n g 1,C H E N K e d i a n 1,WA N G Y a x i n 1,C U I H e r o n g 1,WA N G P e n g l o n g 1,D U J i n g 2*,X U B i n g 1*,L E I H a i m i n 1*1.S c h o o l o f C h i n e s e M a t e r i a M e d i c a ,B e i j i n g U n i v e r s i t y o f C h i n e s e M e d i c i n e ,B e i j i n g 102488,C h i n a ;2.B e i j i n g T o n g r e n t a n gL i m i t e d C o m p a n y ,B e i j i n g 100062,C h i n a A b s t r a c t :O b j e c t i v e T o e x p l o r e t h e a c t i v e c o m p o n e n t s a n d p o t e n t i a l m e c h a n i s m o f F a n g f e n g T o n g s h e n g P i l l s b y u s i n g n e t w o r k p h a r m a c o l o g y a n d m o l e c u l a r d o c k i n g in t h e t r e a t m e n t o f c o r o n a v i r u s d i s e a s e 19(C O V I D -19).M e t h o d s T h e m a i n c h e m i c a l c o n s t i t u e n t s a n d a c t i o n t a r g e t s o f v a r i o u s m e d i c i n e s i n F a n g f e n g T o n g s h e n g P i l l s w e r e c o l l e c t e d v i a t r a d i t i o n a l C h i n e s e m e d i c i n e s y s t e m p h a r m a c o l o g y d a t a b a s e a n d o n l i n e a n a l y s i s p l a t f o r m (T C M S P ).T h e r e l a t e d t a r g e t s o f C O V I D -19w e r e c o l l e c t e d b y u s i n gG e n e C a r d s d a t a b a s e ,a n d t h e r e p e a t i n g p a r t s w i t h F a n g f e n g T o n g s h e n g P i l l s w e r e t a k e n a s t h e r e s e a r c h t a r g e t s .C y t o s c a pe s of t w a r e w a s u s e d t o c r e a t e a d r ug -t a r g e t -d i s e a s e n e t w o r k .Th e c o mm o n t a r g e t w a si m po r t e d i n t o S T R I N G d a t a b a s e ,a n d t h e p r o t e i n -p r o t e i n i n t e r a c t i o n n e t w o r k d i a g r a m w a s c o n s t r u c t e d b y C y t o s c a p e s o f t w a r e .T h e G O (g e n e o n t o l o g y)f u n c t i o n e n r i c h m e n t a n a l y s i s a n d K y o t o e n c y c l o p e d i a o f g e n e s a n d g e n o m e s (K E G G )p a t h w a y e n r i c h m e n t a n a l y s i s w e r e p e r f o r m e d b y D A V I D t o p r e d i c t t h e i r m e c h a n i s m.T h e c o r e c o m p o n e n t s o f F a n g f e n g T o n g s h e n g P i l l s w e r e d o c k e d w i t h t h e t h e r a p e u t i c t a r ge t of C O V I D -19b y A u t o D o c k s o f t w a r e .R e s u l t s A t o t a l o f 224a c t i v e c o m p o u n d s a n d 696a c t i v e t a rg e t s w e r e s c r e e n e d f r o m F a n g f e n g T o n g sh e n g基金项目:国家自然科学基金项目(编号:81173519㊁81603256);新冠肺炎防控应急专项(编号:2020-J Y B -Y J -007);北京高精尖学科-系统中药学项目㊁中央高校基本科研经费项目(编号:2020-J Y B -X J S J J -007);北京市中药基础与新药研究重点实验室项目;中国科学院青年人才培养项目(编号:C A C M -2018-Q N R C 2-B 08);北京同仁堂科技发展股份有限公司委托课题项目(编号:G 20-01-080)作者简介:高丰,男,硕士研究生*共同通信作者:杜菁,女,博士,副研究员;徐冰,男,博士,讲师;雷海民,男,博士,研究员P i l l s ,i n c l u d i n g 79t a r g e t s c o i n c i d e d w i t h C O V I D -19,a n d 10a c t i v e c o m p o u n d s ,i .e .q u e r c e t i n ,l u t e o l i n ,k a e m p f e r o l ,63西北药学杂志 2022年3月 第37卷 第2期β-s i t o s t e r o l,n a r i n g e n i n,e t c.,23e f f e c t i v e t a r g e t s,i.e.P T G S2,P T G S1,N O S2,F10,D P P4,e t c.A t o t a l o f65G O f u n c t i o n e n r i c h m e n t a n a l y s i s r e s u l t s a n d101K E G G p a t h w a y e n r i c h m e n t r e s u l t s w e r e o b t a i n e d,i n c l u d i n g i n f l a mm a t o r y r e s p o n s e,t u m o r n e c r o s i s f a c t o r(T N F)s i g n a l i n g p a t h w a y,h y p o x i a i n d u c i b l e f a c t o r-1(H I F-1)s i g n a l i n g p a t h w a y,v a s c u l a r e n d o t h e l i a l g r o w t h f a c t o r s(V E G F)s i g n a l i n g p a t h w a y,t o l l-l i k e r e c e p t o r s(T L R s)s i g n a l i n g p a t h w a y,p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l3-k i n a s e-p r o t e i n k i n a s e B (P I3K-A k t)s i g n a l i n g p a t h w a y,a n d m i t o g e n-a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e(MA P K)s i g n a l i n g p a t h w a y.C o n c l u s i o n T h e a c t i v e c o m p o n e n t s i n F a n g f e n g T o n g s h e n g P i l l s,s u c h a sβ-s i t o s t e r o l,q u e r c e t i n,l u t e o l i n,k a e m p f e r o l a n d n a r i n g e n i n,c a n c o m b i n e w i t h S A R S-C o V-23C L h y d r o l a s e a n d A C E2,a c t o n t h e k e y t a r g e t[T N F,C a s p a s e-3,m i t o g e n-a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e(MA P K1), i n t e r l e u k i n-6(I L-6),p r o s t a g l a n d i n-e n d o p e r o x i d e s y n t h a s e2(P G T S2)]o f T N F,H I F-1,V E G F,MA P K a n d t o l l-l i k e r e c e p t o r s i g n a l i n g p a t h w a y,a n d p l a y t h e r o l e s o f a n t i-i n f l a mm a t i o n,i mm u n e r e g u l a t i o n,a n t i-h y p o x i c s t r e s s a n d a n t i-v i r u s i n f e c t i o n,t h u s p l a y a r o l e i n t h e t r e a t m e n t o f C O V I D-19.K e y w o r d s:F a n g f e n g T o n g s h e n g P i l l s;c o r o n a v i r u s d i s e a s e19(C O V I D-19);n e t w o r k p h a r m a c o l o g y;m o l e c u l a r d o c k i n g由S A R S-C o V-2病毒引起的新型冠状病毒肺炎(c o r o n a v i r u s d i s e a s e19,C O V I D-19)对人类健康及经济构成严重威胁㊂其临床表现为发热㊁干咳㊁乏力,继而可发展为呼吸衰竭㊁脓毒血症等直接危及患者生命[1]㊂中医认为C O V I D-19属疫病范畴,主要是由于寒湿疫毒之邪从口鼻而入,寒湿邪气侵袭肺脏所致[2],在临床治疗中清肺排毒汤㊁宣肺败毒方等传统方剂具有很好的疗效㊂防风通圣丸原方出自‘黄帝素问宣明论方“,被列入国家卫生健康委员会和国家中医药管理局发布的‘新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案“(试行第5版),由麻黄㊁荆芥穗㊁防风㊁薄荷㊁大黄㊁芒硝㊁滑石㊁栀子㊁石膏㊁黄芩㊁连翘㊁桔梗㊁当归㊁白芍㊁川芎㊁白术(炒)和甘草组成,具有解表通里㊁清热解毒的功效,临床常用于荨麻疹㊁哮喘㊁肺炎和感冒的治疗㊂本研究用网络药理学及分子对接技术挖掘防风通圣丸中的有效成分㊁潜在作用靶点及作用机制,以期为临床治疗C O V I D-19提供依据㊂1材料与方法1.1防风通圣丸中主要成分及靶标蛋白的筛选用中药系统药理学数据库及在线分析平台(t r a-d i t i o n a l C h i n e s e m e d i c i n e s y s t e m p h a r m a c o l o g y d a-t a b a s e a n d o n l i n e a n a l y s i s p l a t f o r m,T C M S P, h t t p://t c m s p w.c o m/t c m s p.p h p)收集防风㊁荆芥穗㊁薄荷㊁麻黄㊁大黄㊁栀子㊁桔梗㊁川芎㊁当归㊁黄芩㊁连翘㊁甘草㊁白芍和白术的主要活性成分㊂以口服利用度(o r a l b i o a v a i l a b i l i t y,O B)值ȡ30%和类药性(d r u g-l i k e n e s s,D L)值ȡ0.18为筛选条件,筛选出候选的活性成分㊂为避免个别认可度较高的有效成分被剔除,通过查阅‘中华人民共和国药典“(以下简称‘中国药典“)(2020版)得到此类成分并合并至T C M-S P数据库筛选结果中,同时获取化合物对应的靶标蛋白,在T C M S P未查询到成分的靶标蛋白应用S w i s-s t a r g e t(h t t p://s w i s s t a r g e t p r e d i c t i o n.c h/)进行预测㊂1.2靶标蛋白基因名的确定在U n i p r o t数据库(h t t p s://w w w.u n i p r o t.o r g/)中查找所有靶标的基因名,并将查询到的靶标蛋白名称转化为相应的基因简称㊂1.3 C O V I D-19相关靶标的获取在G e n e c a r d s数据库(h t t p s://w w w.g e n e c a r d s. o r g/)中以 n o v e l c o r o n a v i r u s p n e u m o n i a 为关键词进行搜索,收集得到与C O V I D-19相关的作用靶点㊂应用V e n n y平台(h t t p s://b i o i n f o g p.c n b.c s i c.e s/ t o o l s/v e n n y/)将防风通圣丸有效成分的靶标蛋白与C O V I D-19的疾病靶点进行映射,得到防风通圣丸治疗C O V I D-19的交集靶点㊂1.4药物-靶点-疾病交互网络的建立将防风通圣丸药物㊁活性成分㊁交集靶点数据导入C y t o s c a p e3.7.2软件中,构建防风通圣丸药物-靶点-疾病交互网络,对其进行拓扑分析后以节点连接度(D e g r e e)及介度(B e t w e e n n e s s)ȡ2倍中位数且紧密度(C l o s e n e s s)ȡ1倍中位数为筛选条件,得到活性成分及有效靶点㊂1.5蛋白-蛋白相互作用网络的构建将1.4项下得到的有效靶点导入S t r i n g平台(h t t p s://s t r i n g-d b.o r g/),限定物种为 H o m o s a p i-e n s ,将筛选后的结果保存为 T S V 格式,导入C y-t o s c a p e3.7.2软件,构建蛋白-蛋白相互作用网络㊂1.6 K E G G和G O富集分析对得到的有效靶点利用D A V I D平台(h t t p s:// d a v i d.n c i f c r f.g o v/)进行G O和K E G G富集分析,分析靶点涉及的基因功能及相应的信号通路,并利用R 语言将其可视化㊂1.7分子对接选择药物-靶点-疾病网络中筛选出的有效成分与C O V I D-19关键靶点S A R S-C o V-23C L水解酶[3]㊁血管紧张素转换酶Ⅱ(A C E2)[4]进行分子对接,并将目前临床用于治疗C O V I D-19的化学药利巴韦林㊁利托那韦㊁洛匹那韦㊁磷酸氯喹和阿比多尔作为阳性对照㊂首先,从R C S B蛋白结构数据库73西北药学杂志2022年3月第37卷第2期h t t p://X B Y Z.c b p t.c n k i.n e th t t p ://X B Y Z .c b pt .c n k i .n e t (h t t p ://w w w.r c s b .o r g /)中获得S A R S -C o V -23C L 水解酶(P D B I D :6L U 7)和A C E 2(P D B I D :1R 42)的三维结构,导入A u t o D o c k 4.2.6进行除水等操作,保存为 P D B Q T 格式㊂从P u b c h e m 数据库(h t t p s ://pu b -c h e m.n c b i .n l m.n i h .go v /)中下载化合物结构 s d f 文件,采用C h e m 3D 软件将其转化为 m o l 2 文件,保存为 P D B Q T 格式㊂将经过前处理的配体和目的靶点导入A u t o D o c k 4.2.6软件进行格点能计算后,进行分子对接㊂本研究以结合能ɤ-5.0k J ㊃m o l -1为分子与靶点结合性较好[5]㊂2 结果2.1 收集和筛选得到的防风通圣丸主要成分和靶点用T C M S P 数据库以O B ȡ30%和D L ȡ0.18为条件检索得到防风通圣丸化学成分224种㊂用T C M S P 数据库收集得到224种化学成分对应靶点共696个㊂其中存在1种活性成分对应多个靶点及1个靶点对应多种活性成分的情况㊂2.2 C O V I D -19疾病靶点和防风通圣丸治疗C O V I D -19的潜在靶点利用G e n e C a r d s 平台检索得到C O V I D -19疾病靶点259个,通过V e n n y 平台将防风通圣丸主要成分所对应的靶点与C O V I D -19疾病靶点取交集,得到79个防风通圣丸治疗C O V I D -19的潜在靶点㊂2.3 药物-靶点-疾病交互网络的构建与分析利用C y t o s c a pe 3.7.2软件构建的药物-靶点-疾病交互网络,见图1㊂图中共有264个节点及1046条边㊂D e g r e e 值反映了网络中节点与其他节点的连接数量,B e t w e e n n e s s 是网络中所有最短路径中经过该节点的路径数量与最短路径总数之比,D e g r e e 与B e t w e e n n e s s 是衡量一个节点在网络中重要性的主要拓扑参数㊂由图1可见,1种成分可对多个靶点起作用,同时也存在多种成分对1个靶点起作用的情况,表明防风通圣丸具有多成分㊁多靶点相互协同治疗C O V I D -19的特点㊂图1 药物-靶点-疾病交互网络F i g .1N e t w o r k o f d r u g -t a r ge t -d i s e a s e 2.4 活性成分及有效靶点的获得利用C y t o s c a pe 3.7.2软件对药物-靶点-疾病交互网络进行拓扑分析,并以D e gr e e 值及B e t w e e n -n e s s 值ȡ2倍中位数且C l o s e n e s s 值ȡ1倍中位数为标准,筛选出活性成分10种,以黄酮类化合物为主,排名前5的化合物分别为槲皮素㊁木犀草素㊁山柰83西北药学杂志 2022年3月 第37卷 第2期h t t p ://X B Y Z .c b pt .c n k i .n e t 酚㊁β-谷甾醇和柚皮素;有效靶点23个,P T G S 2㊁P T G S 1㊁N O S 2㊁F 10和D P P 4为排名前5的靶点㊂结果见表1㊁表2㊂表1 防风通圣丸的主要活性成分T a b .1M a i n a c t i v e c o m p o n e n t s o f F a n g f e n g T o n g s h e n g Pi l l s MO L 号名称分子式来源节点连接度介度MO L 000098槲皮素(qu e r c e t i n )C 15H 10O 7麻黄㊁栀子㊁连翘㊁甘草480.10007007MO L 000006木犀草素(l u t e o l i n)C 15H 10O 6麻黄㊁荆芥穗㊁薄荷㊁连翘㊁桔梗290.03084042MO L 000422山柰酚(k a e m pf e r o l )C 15H 10O 6麻黄㊁栀子㊁连翘㊁白芍㊁甘草240.02974543MO L 000358β-谷甾醇(β-s i t o s t e r o l )C 29H 50O 防风㊁麻黄㊁大黄㊁栀子㊁黄芩㊁连翘㊁当归㊁白芍160.02913867MO L 004328柚皮素(n a r i n g e n i n )C 15H 12O 5麻黄㊁薄荷150.01628352MO L 001689金合欢素(a c a c e t i n )C 16H 12O 5荆芥穗㊁薄荷㊁黄芩㊁桔梗150.02188231MO L 000173汉黄芩素(w o g o n i n )C 16H 12O 5防风㊁黄芩㊁连翘130.01271059MO L 002714黄芩素(b a i c a l e i n )C 15H 10O 5黄芩120.02648886MO L 000497甘草查耳酮(l i c o c h a l c o n e α)C 21H 22O 4甘草120.00650029MO L 000471芦荟大黄素(a l o e -e m o d i n)C 15H 10O 5薄荷㊁大黄120.02814818表2 防风通圣丸的主要有效靶点T a b .2M a i n e f f e c t i v e t a r g e t s o f F a n g f e n g T o n g s h e n g P i l l s 靶点名称通用名称U n i pr o t I D 节点连接度介度p r o s t a g l a n d i n G /H s yn t h a s e 2P T G S 2P 353541540.22247284p r o s t a g l a n d i n G /H s yn t h a s e 1P T G S 1P 23219970.23296487n i t r i c o x i d e s yn t h a s e ,i n d u c i b l e N O S 2P 35228910.11411304c o a gu l a t i o n f a c t o r X a F 10P 00742670.07766817d i pe p t i d y l p e pt i d a s e ⅣD P P 4P 27487660.03471316p e r o x i s o m e p r o l i f e r a t o r a c t i v a t e d r e c e pt o r g a mm a P P A R GP 37231620.11035609m i t o ge n -a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e 14MA P K 14Q 16539450.02278438p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l -4,5-b i s p h o s p h a t e 3-k i n a s e c a t a l yt i c s u b u n i t ,g a mm a i s o f o r m P I K 3C G P 48736420.04614516n i t r i c -o x i d e s yn t h a s e ,e n d o t h e l i a l N O S 3P 29474230.00900573t r a n s c r i pt i o n f a c t o r p 65R E L A Q 04206110.00290653a p o p t o s i s r e g u l a t o r B c l -2B C L 2P 10415110.00495183c a s pa s e -3C A S P 3P 42574110.00159686a p o p t o s i s r e gu l a t o r B A X B A XQ 0781280.00192023m i t o ge n -a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e 1MA P K 1P 2848270.00155844c e l l u l a r t u m o r a n t i g e n p 53T P 53P 6793970.00176346t u m o r n e c r o s i s f a c t o rT N FP 0137560.00169264B c l -2-l i k e p r o t e i n 1B C L 2L 1Q 0781750.00064272i n t e r l e u k i n -6I L -6P 0523150.0042507h e m e o x y g e n a s e 1HMO X 1P 0960150.00079072c a s pa s e -8C A S P 8Q 1479040.000583p r o t o -o n c o ge n e c -F o s F O SP 0110040.00082322MA P k i n a s e -a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e 3MA P K 3Q 1664440.00058921p r o t e i n k i n a s e C a l p h a t y pe P R K C AP 1725240.000843212.5 蛋白-蛋白相互作用网络的构建与分析通过S t r i n g 平台构建蛋白-蛋白相互作用网络,见图2㊂由图2可见,共有22个节点(F 10为孤立靶点,未参与分析),150条边㊂其中节点表示蛋白,节点越大表示度值越大,连线越粗表明其评分越高,即关系越密切,颜色的深浅与度值及介值呈正相关㊂网络中蛋白平均节点度值为13.63,有15个节点度值超过平均值㊂T P 53㊁MA P K 3㊁C A S P 3㊁T N F 和I L -6的度值较大,为颜色最亮的5个节点,提示其可能是防风通圣丸治疗C O V I D -19的主要作用靶点㊂93西北药学杂志 2022年3月 第37卷 第2期h t t p ://X B Y Z .c b pt .c n k i .n et 图2 蛋白-蛋白相互作用网络F i g .2P r o t e i n -pr o t e i n i n t e r a c t i o n n e t w o r k 2.6 G O 富集分析经G O 富集分析,共得到65条富集结果㊂主要涉及炎症反应(i n f l a mm t o r y r e s po n s e )等方面㊂结果见图3㊂图3 防风通圣丸活性成分作用靶点的G O 基因功能富集分析F i g .3G O e n r i c h m e n t a n a l y s i s o f e f f e c t t a r g e t s o f c o m p o u n d s f r o m F a n g f e n g T o n g s h e n g Pi l l s 2.7 K E G G 富集分析经K E G G 富集分析后,得到101条富集结果,包括T N F 信号通路(T N F s i g n a l i n g p a t h w a y)㊁H I F -1信号通路(H I F -1s i g n a l i n g p a t h w a y)㊁V E G F 信号通路(V E G F s i g n a l i n g p a t h w a y)㊁T o l l 样受体信号通路(t o l l -l i k e r e c e p t o r s i g n a l i n g p a t h w a y )㊁P I 3K -A k t 信04西北药学杂志 2022年3月 第37卷 第2期h t t p ://X B Y Z .c b pt .c n k i .n e t 号通路(P I 3K -A k t s i g n a l i n g p a t h w a y )㊁MA P K 信号通路(MA P K s i g n a l i n g p a t h w a y )㊂本研究选出K E G G 富集分析中排名前25的项目,见图4㊂排序越靠前,提示其越可能是防风通圣丸治疗C O V I D -19的主要作用机制㊂图4 防风通圣丸作用靶点K E G G 信号通路富集分析的25条通路F i g .4K EG G e n r i c h m e n t a n a l y s i s o f 25p a t h w a y s o f e f f e c t t a r g e t s o f F a n g f e n g T o n g s h e n g Pi l l s 2.8 分子对接血管紧张素转换酶Ⅱ(a n g i o t e n s i n c o n v e r t i n ge n z ym e 2,A C E 2)是S A R S -C o V -2的宿主细胞受体,并且S A R S -C o V -2是通过其棘突S 蛋白与人体细胞表面的A C E 2受体结合,从而导致病毒侵入机体而致病[6]㊂控制新型冠状病毒复制复合物活性的主水解酶M pr o 在病毒生命周期中有重要作用,M pr o 与小核糖核酸病毒3C 水解酶具有相似的切割位点特异性,此酶通常称为S A R S -C o V -23C L 水解酶[7]㊂目前,多数研究者认为,配体与受体在结合构象稳定的情况下,能量越低表明此受体与配体发生作用的可能性越大㊂将防风通圣丸的10种有效成分分别与S A R S -C o V -23C L 水解酶(P D B I D :6L U 7)和A C E 2(P D B I D :1R 42)进行分子对接,结果见表3,防风通圣丸中10种成分与S A R S -C o V -23C L 水解酶和A C E 2的结合能均小于-5.0k J ㊃m o l -1㊂其中以β-谷甾醇㊁槲皮素㊁木犀草素和山柰酚与S A R S -C o V -23C L 水解酶和A C E 2靶点结合能最低,并与阳性对照药物最接近㊂3 讨论网络药理学建立在疾病-基因-靶点-药物相互作用网络的基础上,其可用于分析药物或方剂中多成分-多靶点-多途径的复杂作用网络,可体现出中医理论中多成分㊁多靶点协同治疗的特点㊂分子对接技术是利用计算机模式识别和优化技术,计算物理化学参数,从而评价配体㊁受体二者间的相互作用,进而达到辅助药物筛选的目的,现已广泛用于基于特定靶标的中药及复方活性成分筛选的研究[8-10]㊂表3 防风通圣丸核心化合物及临床治疗药物与S A R S -C o V -23C L 水解酶和A C E 2的结合亲合能T a b .3B i n d i n g a f f i n i t i e s o f k e y c o m p o u n d s i n F a n g f e n g T o n g-s h e n g P i l l s a n d c l i n i c a l d r u gs w i t h S A R S -C o V -23C L h yd r o l a se a n d A C E 2化合物结合能/(k J ㊃m o l -1)S A R S -C o V -23C L水解酶A C E 2槲皮素(qu e r c e t i n )-6.64-9.45木犀草素(l u t e o l i n)-6.91-9.33山柰酚(k a e m p f e r o l )-7.00-9.31柚皮素(n a r i n g e n i n )-6.96-9.11金合欢素(a c a c e t i n)-6.78-9.00芦荟大黄素(a l o e -e m o d i n)-6.96-8.16β-谷甾醇(β-s i t o s t e r o l )-8.11-9.94汉黄芩素(w o g o n i n )-6.04-7.77黄芩素(b a i c a l e i n)-6.56-8.23甘草查耳酮(l i c o c h a l c o n e α)-7.50-8.64利巴韦林(r i b a v i r i n )-5.10-5.52利托那韦(r i t o n a v i r)-5.03-5.25洛匹那韦(l o pi n a v i r )-5.38-10.41磷酸氯喹(c h l o r o q u i n e d i ph o s -ph a t e )-6.14-7.60阿比多尔(u m i f e n o v i r)-5.68-8.1514西北药学杂志 2022年3月 第37卷 第2期基于网络药理学分析结果,得出防风通圣丸中治疗C O V I D-19的潜在活性成分为槲皮素㊁木犀草素㊁山柰酚㊁β-谷甾醇和柚皮素等;作用靶点为T P53㊁MA P K3㊁C A S P3㊁T N F和I L-6等㊂前期大量的研究表明,槲皮素具有抗炎㊁抗病毒的作用,其可通过调控T o l l样受体(T L R7)通路,减少I L-6和T N F-α等炎性因子的分泌,从而减轻支气管上皮细胞的炎症并对呼吸道病毒感染起抑制作用[11]㊂I L-6为机体内参与信息传递及调节激活免疫细胞的一种细胞因子,I L-6的表达失调会导致多种疾病的发生㊂同时,I L-6是引发炎症风暴的关键细胞因子,阻断I L-6与其受体的结合可以抑制炎症风暴[12]㊂木犀草素除可抑制I L-6和T N F-α等细胞因子的表达外[13],还可调节MA P K信号转导途径中的多个靶标,通过抑制I L-1β诱导的激酶活化而对MA P K转导途径产生影响,从而发挥抗炎作用[14]㊂MA P K3与MA P K1同属于MA P K家族成员,其可诱导产生促炎反应,其在氧化应激和病毒感染等环境中会被激活㊂β-谷甾醇的作用机制与木犀草素类似,可通过减少N O的合成,抑制巨噬细胞I L-6的活性,减少I L-1和T N F-α等炎性因子的分泌[15]㊂T N F主要由巨噬细胞和T淋巴细胞产生,T N F-α可通过活化中性粒细胞及相关炎性因子㊁影响肺表面活性物质以及肺内皮细胞等机制造成急性肺损伤[16]㊂山柰酚通过抑制新型冠状病毒3a 通道蛋白从而抑制病毒的释放[17]㊂I L-10属细胞因子中的干扰素家族,可以激活巨噬细胞,并能在转录水平上强烈抑制I L-1β㊁I L-6㊁I L-8和T N F-α的合成㊂柚皮素可通过下调T o l l样受体(T L R2和T L R4),显著抑制I L-10水平的上升,从而抑制由沙眼衣原体引起的炎症反应[18]㊂G O富集结果主要涉及炎症和氧化应激通路㊂K E G G通路分析发现,防风通圣丸治疗C O V I D-19可能与T N F信号通路㊁H I F-1信号通路㊁V E G F信号通路㊁T o l l样受体信号通路㊁P I3K-A k t信号通路及MA P K信号通路有关㊂T N F可促进促炎因子的表达,参与全身炎症反应[19],亦有抗感染效应,可阻止病毒早期蛋白质的合成,进而抑制病毒复制和杀伤被病毒感染的细胞[20]㊂H I F-1由H I P-1α和H I F-1β2种亚基构成,是缺氧应激的关键因子,是氧稳态的主要调节剂㊂H I F-1通路与病毒性肺炎的炎症因子释放有关[21]㊂且H I P-1α表达的上调可导致肺部阻塞性疾病的发展[22]㊂V E G F通路与炎症抑制㊁减轻肺损伤有关㊂C O V I D-19会导致患者严重缺氧,而缺氧对V E G F基因的表达有重大影响[23]㊂T o l l样受体是先天性免疫系统中的细胞跨膜受体和病原膜识别受体之一,其常介导各种炎症细胞因子的产生,参与肺纤维化的发生和发展[24]㊂P I3K-A k t信号通路对于呼吸道疾病及肺部炎症的治疗具有重要意义[25]㊂MA P K通路与病毒性肺炎有关[26],细胞因子和生长因子等的刺激会激活MA P K通路,促进免疫细胞成熟㊁活化和分化,并促进炎性细胞因子的合成㊁释放,参与炎症免疫反应[27]㊂防风通圣丸方药中将防风㊁麻黄㊁荆芥穗和薄荷4种药材合用,可发汗解表,使外邪从汗而解,故为君药㊂君药中的活性成分β-谷甾醇㊁柚皮素㊁槲皮素㊁木犀草素㊁山柰酚㊁金合欢素㊁和芦荟大黄素可作用于T N F㊁H I F-1㊁N O S㊁P I3K-A k t㊁M A P K㊁V E G F及T o l l 样受体通路中的T N F㊁R E L A㊁M A P K1㊁M A P K3㊁F10㊁N O S2㊁P G T F2㊁I L-6和P G T S2等靶点发挥抗炎㊁调节免疫㊁抗病毒㊁抑制病毒释放和抗缺氧的作用㊂大黄㊁芒硝㊁滑石㊁栀子㊁石膏㊁黄芩㊁连翘和桔梗8味药共为臣药,可清热泻火㊁解毒散结㊂臣药中的活性成分大黄素㊁汉黄芩素㊁黄芩素㊁金合欢素㊁槲皮素㊁木犀草素和β-谷甾醇可调节T N F㊁H I F-1㊁V E G F㊁MA P K㊁P I3K-A k t和T o l l样受体通路中的T N F㊁I L-6㊁C X C L8㊁MA P K14㊁N O S2㊁R E L A㊁P T G S2和P I K3C G等靶点起到抗炎㊁抗病毒㊁调节免疫和抗缺氧的作用㊂为了进一步确定防风通圣丸抗C O V I D-19的药效物质基础,本研究采用分子对接技术对防风通圣丸活性成分进行对接验证㊂由分子对接结果可知,防风通圣丸中的10种有效成分与S A R S-C o V-23C L水解酶和A C E2蛋白的结合能均小于-5.0k J㊃m o l-1㊂其中β-谷甾醇㊁甘草查耳酮㊁山柰酚与S A R S-C o V-23C L水解酶的结合能甚至低于临床推荐使用的3C L p r o抑制剂洛匹那韦,即该类化合物可能与3C L p r o直接结合,阻断病毒的增殖㊂槲皮素㊁木犀草素㊁山柰酚和柚皮素与A C E2的结合能较低,可能直接作用于人体细胞,阻断病毒的侵入㊂上述结论在一定程度上证实了网络药理学成分筛选的结果,表明防风通圣丸中的β-谷甾醇㊁槲皮素㊁木犀草素㊁山柰酚和柚皮素等可能为潜在的抗C O V I D-19的活性成分㊂综上所述,本文用网络药理学及分子对接技术分析防风通圣丸治疗C O V I D-19的作用机制,结果表明防风通圣丸中的β-谷甾醇㊁槲皮素㊁木犀草素㊁山柰酚㊁柚皮素等活性成分可与S A R S-C o V-23C L水解酶㊁A C E2结合,通过多靶点的方式调节T N F㊁H I M-1和V E G F等多条通路,发挥抗炎㊁抗病毒和抗缺氧等作用,从而获得治疗C O V I D-19的效果,这为其临床应用提供了理论基础㊂24西北药学杂志2022年3月第37卷第2期h t t p://X B Y Z.c b p t.c n k i.n e t参考文献:[1] X U X,C H E N P,WA N G J,e t a l.E v o l u t i o n o f t h e n o-v e l c o r o n a v i r u s f r o m t h e o n g o i n g W u h a n o u t b r e a k a n dm o d e l i n g o f i t s s p i k e p r o t e i n f o r r i s k o f h u m a n t r a n s-m i s s i o n[J].S c i C h i n a L i f e S c 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收稿日期:2006—10—30
作者简介:常 春(1966—),男,管理学博士,中国农业科学院农业信息研究所副研究馆员,研究方向:情报检索、农业本体、数字图书馆等,已发表论文60篇。
数字图书馆元数据获取协议OAI
常 春(中国农业科学院农业信息研究所,北京100081)
〔摘 要〕 文章在介绍数字图书馆互操作技术的基础上,对数字图书馆元数据获取协议OAI进行了简单介绍,
包括OAI工作原理,OAI在数字图书馆领域的应用,以及OAI面临的问题等。通过OAI的介绍和分析,可以推进数字图书馆研究和建设者对OAI的进一步研究和应用。〔关键词〕 数字图书馆;OAI;元数据〔Abstract〕 Basedonthedigitallibraryinteroperability,thepaperintroducestheOpenArchivesInitiativePro2tocolforMetadataHarvesting(OAI2PMH).ItincludestheOAIworkingprinciples,whereOAIcanbeusedindigitallibrary,andtheproblemsOAImightmeet.WiththeknowledgeofOAI,usersandlibrarianmayresearchanduseOAImoreconvenientty.〔Keywords〕 digitallibrary;OAI;metadata
〔中图分类号〕G250176 〔文献标识码〕C 〔文章编号〕1008-0821(2007)04-0108-03
数字图书馆存在互操作问题,涉及到数字图书馆的信息资源建设和信息发布两个方面。与互操作和信息发布有非常直接关系的一个有名的协议就是OAI2PMH元数据获取协议(OAIProtocolforMetadataHarvesting,OAI2PMH)。虽然OAI目前还不是国家或国际标准,但随着OAI应用的不断增加,在信息发布、图书馆信息资源互操作方面,有可能形成一个事实标准。本文对OAI进行简要概述,包括OAI协议的内容,面临的问题以及在数字图书馆领域的应用。1 数字图书馆互操作方法鉴于数字图书馆使用的技术不同,开发的方法不同,这样就使得数字图书馆之间信息共享或信息相互利用存在互操作问题。目前解决互操作问题主要有以下3种类型或方法。111 联邦式(Federation)数据参建单位共同遵循统一的标准,使用统一的数据格式,达到数据间的无缝互联互通,例如各单位同时使用具有Z39150标准协议的软件系统。这种方式对参建单位的要求比较高,组织方式成本也较大,而且参加单位不易过多。112 收割式(Harvesting)这种互操作方式对参建图书馆提供的数据格式要求不是特别严格,数字图书馆之间可以是一个松散的群体,参建馆只要提供遵循OAI2PMH的元数据信息到访问接口,其他图书馆就可以根据需要,直接获取部分或全部元数据信息,根据自己的情况重新组织信息。这种方法可以适合更多的图书馆参与,可以实现元数据层面的互操作。113 集聚式(Cathering)各数字图书馆间无须遵循共同的互操作协议,只要在Web上可以公开访问即可,信息服务单位使用类似Web搜索引擎工具,搜集相关记录。例如目前的因特网上的信息搜集和服务方式,可以广义地理解为最大规模的数字图书馆之间的互操作,这种方式明显的缺点就是信息服务质量方面难以令人满意。从以上3种方式可以看出,联邦式服务质量好,但对数字图书馆要求也高,而且也不适合大量单位参加;集聚式适合大量参建单位参与,规模也大,但服务质量不高;
Semantic WebSemantic Web语义网是的英文名称。
语义网就是能够根据语义进行判断的网络。
简单地说,语义网是一种能理解人类语言的智能网络,它不但能够理解人类的语言,而且还可以使人与电脑之间的交流变得像人与人之间交流一样轻松。
语义网是对未来网络的一个设想,在这样的网络中,信息都被赋予了明确的含义,机器能够自动地处理和集成网上可用的信息.语义网使用XML来定义定制的标签格式以及用RDF 的灵活性来表达数据,下一步需要的就是一种Ontology的网络语言(比如OWL)来描述网络文档中的术语的明确含义和它们之间的关系.添加了更多的用于描述属性和类型的词汇,例如类型之间的不相交性(disjointness),基数(cardinality),等价性,属性的更丰富的类型,属性特征(例如对称性,symmetry),以及枚举类型(enumerated classes).语义网的一些基本特征:(1)语义网不同于现在WWW,它是现有WWW的扩展与延伸;(2) 现有的WWW是面向文档而语义网则面向文档所表示的数据;(3) 语义网将更利于计算机“理解与处理”,并将具有一定的判断、推理能力。
虽然语义网给我们展示了WWW的美好前景以及由此而带来的互联网的革命,但语义网的实现仍面临着巨大的挑战:(1)内容的可获取性,即基于Ontology而构建的语义网网页目前还很少;(2)本体的开发和演化,包括用于所有领域的核心本体的开发、开发过程中的方法及技术支持、本体的演化及标注和版本控制问题;(3)内容的可扩展性,即有了语义网的内容以后,如何以可扩展的方式来管理它,包括如何组织、存储和查找等;(4)多语种支持;(5)本体语言的标准化。
语义网与万维网的区别语义网“不同于现存的万维网,其数据主要供人类使用,新一代WWW中将提供也能为计算机所处理的数据,这将使得大量的智能服务成为可能”;语义网研究活动的目标是“开发一系列计算机可理解和处理的表达语义信息的语言和技术,以支持网络环境下广泛有效的自动推理”。
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图书馆学刊 2006年第6期 TUSHUGUANXUEKAN No.6.2006
Ontology简论 东野广升李克 (济南大学图书馆,山东济南250022)
【摘要】介绍了0nto1ogY产生的原因,探讨了0nto1ogY的概念、构成及类型,重点分析了0nt0logy的用途及在各个 领域的应用,并对其未来发展作一展望。 【关键i ̄]Ontology知识表示知识共享 【分类号]6355
1 开发和创建ont0l0gy的原因 人、组织和信息系统及其相互之间需要进行各种交流,但 由于认识问题的深度、知识水平、所处的环境、考虑问题的着 眼点,以及处理问题方式等因素的不同,使得对于同一问题、 同一事物往往存在有不同的理解和认识,结果出现一系列不 同的、重复定义而又不一致的概念、结构和方法,以致产生不 良后果。要解决这些问题,根本的方法就是要减少甚至是消除 在概念和用词上的混乱,达成对事物相互一致的共同认识,并 将其作为各种不同观点间的一种统一的框架和基础。以此建 立起来的统一框架就是以0ntology概念和方法为基础的。 对于计算机科学(人工智能)而言,创建和开发OntologY, 主要有以下原因:①希望能够实现信息在人与人之间、软件 代理与软件代理之间以及人和软件代理之间的共同理解。② 实现领域知识的重用。例如许多领域需要应用到对时间的知 识表示,这种时间表示包括时间段、时间点、相对时间等的表 示。如果一个研究者开发出了这样一个表示时间的0ntology, 其他人就可以直接在其领域内重用这个0ntologY。③提供显 性的领域假设。显性的领域假设意味着如果人工智能系统的 领域改变了,相应的假设修改也十分容易。与写入到程序中 的假设相比,基=J:0ntology的领域假设更容易被发现、理解和 修改。④从操作知识中分离出领域知识。开发0ntology的目标 在于定义一系列的数据及结构以供其他程序应用。一个0n— tology ̄-q"以被问题解答系统应用,也可以被信息抽取系统应 用,从而实现操作知识和领域知识的分离。⑤对领域知识进 行分析。一旦对术语及相互关系有了明确的定义,我们就有 可能对领域知识进行分析和推理。为了重用和扩充一个0n— tology,对它进行形式化的分析是必要的。
2什 ̄Ontology 2.1 Ontology的定义 Ontology ̄'q.本是哲学上的一个概念,称为本体论、实体论 或存在论,是对自然存在及其本质的研究,属于形而j=.学理 论的分支。Ontology所反映的是事物本质的、科学的内涵。 人工智能等学科将0ntology的概念从哲学领域中借用过 来,并赋予了一些新的含义,近年来广泛用于知识表示、知识共 享、知识集成、知识重用和知识管理等领域中。许多学科的研究 都在使用0ntolo 个词,但却存在不完全相同的定义和理解。 目前在计算机界被广泛接受的是Gruber在1993年对0n— tology的定义。Gruber认为,与软件工程上的设计说明书相似,
Ontology是一个对概念及其相互关系进行的规范化描述,这 种规范化的描述使概念及其关系能够在多个智能代理之间 进行交流。Gruber) ̄定义的0ntology是一种共享的概念化的形 式化明确说明。这一定义包含了四个方而的含义:概念化、明 确、形式化以及共享。概念化是指对世界中一些现象通过标 识其相关概念而得到的抽象模型;明确是指所使用的概念的 类型以及对这些概念使用上的约束都有了明确的定义;形式 化是指Ontology是机器可读的(即能被计算机处理),而不是 完全用自然语言表达;共享则是指0ntolo 反映的是共同认 识的知识,是相关领域中公认的概念集,不为某个人所独有, 而为大家所接受。 2.2 Ontology的描述语言 在具体的应用中,Ontology的表示方式可以多种多样,但 它必需包含一个术语词汇表,并且其中含有对这些概念的意 义的说明(即定义),这种说明的形式化程度往往是完全不同 的,一般可以分为以下几种: ①非形式化的:用自然语言自由、随意地表达。 ②半非形式化的:用受限定的、结构式自然语言表达。比 如EnterDrise Ontology文字版本o ③形式化的:用人工定义的形式语言表达。比如Ente卜 prise 0ntology的0ntolingua版本。 ④严格形式化的:用这些属性的形式语义、定理和证明 严格、仔细地定义术语,并使之具有确定性和完整性。比如: TOVE(Toronto Virtual Enterprise)。 Ontology可以用自然语言来描述,也可以用框架、语义网 络或逻辑语言等来描述。目前使用最普遍的方法是Ontolin— gua、CycL ̄ILoom等。 2.3 Ontology的构成 ・ 通常来讲,一个0ntology主要由以下几个组件构成: 类(Class),有时也被称为概念(Concept),是对领域中某 个概念的正式的显性的说明。 属性(Pmperty),有时也被称为槽(Slot)或角色(Role),属性 是每—个概念所具有的性能,对概念的各个功能特性进行描述。 面(Facet),有时也被称为角色限制,是对属性的一些限制。
一个Ontology是主要由类(C1aSS)、属性(Propertv)、而 / (Facet)等几个组件构成的。Ontology是一个开放的体系,概念 (类及实例)之间的关系型是开放的,可以由用户自行定义, 这是0ntolo 和一般分类系统(主题词表)的最大区别。 与以上三个组成部分相适应,开发一个0ntology。一般需 要包括以下几个过程: 定义0ntology ̄的类;将类按照层次体系进行排列,显示
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维普资讯 http://www.cqvip.com 图书馆学刊 2006年第6期 出类与类之间的包涵关系;定义属性,并且描述这些属性能 够允许用到的值域;给实例填写相应的属性值。 2.4 Ontology的类型 根据描述对象的不同,可以将Ontology分为以下几类: ①领域0 tologY:获取特定领域(例如:电子、医药、机械、 运输等领域)有用的知识。 ②常识0 tology:用于获取有关世界的普通常识的知识, 并建立起有关时间、空间、状态和事件等内容的基本概念。这 样建立起来的概念在多个领域中是有用的。 ③用Ontology:含有建立一个特定领域模型所需的全部 知识(通常是领域0ntology ̄,l方法Ontologyl ̄结合)。 ④表示0ntology:并不将其本身限定于任何特定领域,这 些Ontology规定实体的表示方式却不规定什么应该表示。一 种众所周知的表示0ntology就是框架Ontology,其中定义框架、 槽、槽约束,并允许以面向对象或基于框架的方式表达知识。
3 Ontology的用途及应用
3.1 Ontology的用途 现在,0ntolo 的使用越来越广泛,这与它关注事物内在 本质的特性密不可分,它的用途主要表现为以下几类: ①交流。指人与人、组织与组织以及人与组织问的沟通。 Ontology可以为这些活动提供一组共同的词汇和概念,从而达到 共识。我们也能用0ntology ̄建立—个关系网络,弄清所链接的 内容及其相互问的关系,并通过这个网络来进行浏览和操纵。 Ontology在交流上所扮演的一个重要角色是它对一个软件系统 中所用的术语所提供的明确定义,对于同一个事物在系统中有 完全一致的认识,而且这种认识也是确定的。通过0ntologv可以 集成不同用户的不同观点,以形成更加全而、完整的看法。 ②互用性。指系统间协同工作的能力。0ntologv可以在完全 不同的建模方法、范例、语言及软件工具之间进行翻译和转换, 从而实现不同系统之间的相互操作和集成。为提高互用性,0n— tology ̄作为中间语言,用来支持不同语言与表示之间的转换。 对于有些任务涉及到一些不同的领域,就要将这些领域所建立 的0nt0logy进行集成,以支持这些处理任务。不同的用户往往需 要进行数据交换,而他们正使用着不同的软件工具,相互之间难 以进行交流,此时的关键问题就是为这些不同软件工具创建一 个大家都可以使用的ontology ̄成环境。 ③软件工程。前面关=]=Ontology用途的讨论主要集中在 Ontology在软件系统的操作方面所起的作用上,下面将考虑0n— tology ̄-E软件系统自身的设计和开发上的应用。在系统工程方面 的用途主要表现在:可重用组件、可靠性、规格说明等方面。 ●规格说明:对所要处理的问题和任务的共同理解有助 于软件系统规格的说明,在规格说明中0ntology的作用随着 系统设计方法学形式化程度的变化而有所不同。 ●可靠性:非形式化Ontology能够借助规格说明来手工 检查设计以改进软件系统的可靠性。用形式化0ntolo 则能 够【半】自动化地进行软件系统与规格说明一致性检查,另外, 形式化0ntology还能用来明确软件系统的不同成分做的各种 不同的假定,以使他们容易集成。 ●可重用性:使系统开发工作更为有效,0nt0l。gy必须也 支持可重用性,以使在不同的软件系统之中置入和取出模块。 3.2 Ontology的应用 Ontologyn-]"应用于许多领域,如电子工程、化学、远程教 育、电子商务等。 ①多agent系统的自动设计:为了保持代理的独立性,我 们坚持代理不和其他代理发生直接的数据交换和共享,那么 多代理系统能有效地完成一项复杂任务,需要一组中介代 理,o tologY专门负责沟通代理和环境之间的信息交流。 ⑦电子商务B2B:不同的企业使用的开发平台和软件系 统不一定完全相同,那么B2B的通信需要通信的中介,即使在 虚拟企业网络模型中,可以充当此任。 ③CSCW(计算机支持的协同工作):多个参与者通过用 户界面,如因特网浏览器访问到协同层的对象层,通过活动 层完成各自的活动,如果没有本体模型的翻译会认为对方的 活动是未知的而导致协同工作失败。 ④数据挖掘:由于本体由高层次的抽象概念组成,基于 本体的数据挖掘可在高层次进行,产生高层次或多层次的规 则,甚至在具有语义意义的规则上产生挖掘结果。 ⑤检索与集成:信息检索系统、数字图书馆、异构的信息集 成,以及Inteme艘索引擎都需要领域Ontology来组织数据和指 示搜索过程。比如,—个搜索引擎有一些分类和子分类帮助组织 搜索,搜索引擎领域普遍以0ntology来组织这些分类和子分类。 基于web的Ontolo 造、编辑、浏览和使用工具已经可用。 4小结 Ontology ̄核心思想主要包括两个方面:一是实现共同 认识;另一个就是实现可重用性。正由 ̄Ontology的目的是为 了软件共享、重用,它将继续成为一个活跃的前沿。今后的工 作会沿着研究和应用两个方面深人:一方面,评价0ntology的 标准,Ontology方法学的问题,如何集成Ontology,研究使远程 设计具有一致性的设计工具的研究等;另一方面,不断扩大 应用领域,如何更好地引用先验知识,促进知识获取的智能 化发展,也是值得注意的问题。因此,支持Ontology设计与评 价方法和工具的开发,尤其是对系统、全面、完整的方法体系 的研究仍是未来的一个研究方向。 在0ntology的研究和实施中,有很多的具体问题确实难 以解决,比如,不同的人构造0nto ̄gy的目的不同,侧重点有 所不同,理解也就会有所不同,而J ̄l Ontology的表示方法又很 不统一,不容易达成共识和重用。如何解决这些问题,将是下