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1、基于信息网格技术的中医药异质、异 构、分布式、联邦型多库 融合共享平台浙江大学计算机科学与技术学院 周雪忠2003-1-24内容简介 研究背景 研究目标及内容 系统结构 系统主要组成 关键实现技术及特点 总结研究背景目前，在世界范围内已经建立了大量的中医药数据库及其相关的天然 产物数据库。 国内：南京中医药大学编写中华本草中国医学科学院药用植物研究 所的760味中药数据库、 中医研究院中医药信息所的中医药文献库、 医药成果数据库，中医研究院中药所的中草药数据库，国家医药管理 局的中国药学文摘数据，北京中医药大学建立的中医方剂数据库等等 。 国外：美国化学文摘数据库、香港中文大学中药研究中心的中
2、药毒副 作用数据库等等。 1998年2月，美国哥伦比亚大学利用在印度召开“国际药用植物保护 、利用、贸易和文化传统大会”的机会，组织了有关国际传统医学数 据库资源共享问题的专题讨论会。美国哥伦比亚大学组织该项目的长 期目的是，将全球范围内的传统医学数据库联合起来，建立一个共享 平台，使全球对此感兴趣的人能够同时使用所有的传统医学数据库。 1999年，我们进行分布式数据库的检索优化和异质异构多数据库融合 系统的研究（局域网）。2000年，我们采用Web services实现了国内 第一个异质异构中医药数据库资源的Web共享平台，实现了最初的中 医药网格模型。研究目标及内容 本项目的研究目标及内容
3、是利用计算 机网络与数据库技术，以及已有的中 医药基本数据库资源，构造一个能够 在Internet环境下融合各个分布式、 自治、异质异构的中医药数据资源的 ，并能为用户提供一个统一的全局范 围内数据检索环境的信息共享平台， 以支持中药数据库资源的共享、综合 利用与开发。 系统信息流图总体系统结构系统主要组成 虚拟Web数据库访问平台 数据库全文搜索引擎 数据库结构化检索系统 多代理联邦虚拟数据库访问平台该虚拟访问平台建立在多代理联邦的基础上 ，它的主要功能是向上层应用程序提供数据 库的分布透明和异质异构透明。包括如下功 能模块：1、查询处理模块：负责接收查询语言，并将查询语 言派发至相应的连接
4、模块。2、用户管理模块：负责处理用户的准入、权限分配 等处理。3、计费模块：负责对用户的查询行为进行计费处理 ，并提供计费查询功能4、元信息管理模块：维护和管理所有参与数据库的 元信息，这些元信息用于描述各个参与数据库中愿 意被共享的数据单元的信息。数据库全文搜索引擎 全文搜索引擎可以在用户对信息要求模糊程度大的 时候进行有效的检索。它主要包括两个模块： 1、信息采集和索引建立模块运行在服务器的后台，由用户触发或按时间周期性执行。其中 信息采集模块又被称为SPIDER。它的作用是定期依次遍历虚 拟平台连接的所有参与数据库，根据元信息采集各参与数据库 中被共享的信息。而索引建立模块则对每一条采集
5、进来的记录进行分析处理，生成索引并保存。 2、信息查询模块 运行在服务器的前台，直接和用户交互，接受用户的检索请 求、执行查询最后表现结果。本系统支持布尔检索数据库结构化检索 结构化检索是面向专业用户的精确化 查询系统。 用户无需直接输入查询语言，而是由 用户界面以提示的方式帮助用户生成 查询语言。 生成的查询语言被提交给虚拟访问平 台，从而实现对特定的目标数据库进 行查询。多代理联邦 WEB数据库代理协调者和多个WEB数据库 代理构成了一个多代理联邦。 代理协调者代理协调者是驻留在中心服务器上的服务程序，它的功能就是向查询 处理模块提供虚拟的数据库连接服务。它负责将由虚拟数据库平台传 下来的
6、查询请求映射到对应的XML本地数据库代理上，并且负责协 调与多个数据库代理的通讯协调工作；当结果从各个代理以XML方 式返回时，协调者负责从XML文件中抽取结果信息并且结构化；最 后向虚拟数据库平台传输结构化的查询结果；另外协调者还将负责整 个联邦系统的加入、退出、安全以及错误处理等其他功能。 WEB数据库代理是远程主机上的一个独立WEB服务程序，可以根据不同WEB服务器 平台采用ASP、PHP、CGI、Java等技术实现。它负责接收代理协调 者发来的查询请求，并对参与数据库进行查询，并把查询返回的结果 打包为XML格式，最后返回给代理协调者。关键实现技术及特点 虚拟Web数据库访问平台 支持
7、多数据库安全共享的多代理模型 全文索引和检索技术 基于SOAP的自主式Web service远程数 据库检索机制 支持Web结构化数据的XML数据传输、 表达及XSL数据表现虚拟Web数据库访问平台 在多代理联邦基础上的，提供了一个 统一的、高度可扩展的、面向Web的、 鲁棒的、融合多种类型异质数据库资 源的开放式虚拟数据库系统构架。 在对各参与数据库的元信息管理和用 户管理的基础上，提供支持多层次、 多样化的信息访问、检索和导航功能 。支持多数据库安全共享的多代理模型多agent（Multi-agent）系统不仅提供了各数 据库应用系统之间的数据交换共享服务，以 及对其请求管理服务提供了基础
8、支持，而且 还为各应用系统间提供了统一的数据交换格 式和规范等支持。该系统将可以实现同一数 据的一次传输，并可防止数据的丢失、重传 ，通过断点续传等措施实现传输的高效率， 并简化其数据库应用系统的开发。由于通过 隔离数据传输与数据访问和数据处理等机制 ，提高了开放共享的信息资源的安全性。 多代理模型数据传输agent群数据传输 agent交换监控 agent维护管理 agent系统配置 agent应用接口 agents多代理模型层次结构多代理模型的层次结构1。数据的接收与发送， 压缩和加密等 2。日志记录与审计，数 据、进程的状态监控 等 3。定义共享系统连接的 所有应用系统 4。维护整个多代
9、理运行 环境多代理模型的功能模块 数据传输Agent：数据的接收与发送，交换 系统的合法性验证，数据交换路由分析，也 可以根据需要对数据传输进行压缩和加密等 ； 交换监控Agent：应用数据交换状态的查询 统计，日志记录与审计，交换系统内部进程 状态的查询与控制，以及进程的远程监控等 ； 系统配置Agent：定义本交换共享系统连接 的所有应用系统，以及与本交换系统连接的 其他交换系统等； 维护功能Agent：包括为确保多代理的运行 环境而进行控制和监测的维护功能。全文索引和检索技术 针对中医药数据库中海量的文本文献 数据，采用概率隐含语义索引方法 PLSI(Probabilistic Late
10、nt Semantic Indexing)和经典的双向最 大匹配（MM）分词算法实现文本文献 的全文概念索引。 采用向量空间模型(Vector Space Model)的方式组织、管理和检索数据 ，从而提供了高效、准确和有效的信 息导航和检索功能。 基于SOAP的自主式Web service远程数据库 检索机制 基于SOAP的Web service远程数据库检索技术， 实现了远程、异质异构数据库资源的适时连接、动 态和可穿透防火墙的Web全透明式访问。 Web service 提供了灵活、自主和动态的代理服务 ，建立在一些通用协议的基础上，如HTTP，SOAP ，XML，WSDL，UDDI等。
11、 Web service 是松耦合的分布式架构，它相对传统 的紧耦合分布式结构（如CORBA,DCOM,RMI等） 有与Internet结合紧密、能融合各种异质的系统平 台、高度动态可扩展性和更加优异的互操作性等特 点。 SOAP（Simple Object Access Protocol）是一 种基于HTTP和XML的，能在分散、分布环境中实 现信息交换的轻量级协议。支持Web结构化数据的XML数据传输、表达 及XSL数据表现 本系统采用XML和XSL实现结构化数据的 Web传输、表达和表现，提供了标准化的跨 平台Web数据访问机制和高度灵活的个性化 定制检索服务。 XML（eXtensib
12、le Makeup Language） XML是一种简单，可扩展的描述型标记语言 ，实现了数据内容、结构和表现的分离。 XML使得应用程序和数据能被最广泛、跨平 台和透明地使用，是未来Internet发展的数 据和程序标准。定制检索显示XSL范例总结 基于网格的中医药虚拟数据库共享平台是一 个面向Web的统一、开放和可扩展的融合各 种异质异构、异地数据库资源的共享访问基 础框架。是面向中医药领域的第一个网格模 型。 本系统综合了诸多新技术和标准如Web Service、XML、多代理模型和全文索引与 检索技术等来构建核心平台和关键应用。 在此框架的基础上可扩展和开发广泛的Web 数据库应用如搜索引擎、分布式KDD和文本 挖掘等。谢谢！
