專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境建設(shè)的理念與實(shí)踐

●宋 文，張士男（中國(guó)科學(xué)院 國(guó)家科學(xué)圖書(shū)館，北京 100190）

1 專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境建設(shè)的理念

我們正處于數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信息環(huán)境已經(jīng)滲透和影響了社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)、文化、科研、教育等各個(gè)領(lǐng)域，改變著傳統(tǒng)的信息發(fā)布、獲取和交流模式。數(shù)字科研信息環(huán)境也正在形成并逐漸成熟，在這樣一個(gè)時(shí)代背景下，我們有幾個(gè)基本的判斷：

1.1 科研綜合數(shù)字信息環(huán)境已經(jīng)形成

科研綜合數(shù)字信息環(huán)境有幾個(gè)典型特征。首先，一切科研對(duì)象，如科研人員、科研機(jī)構(gòu)、科研設(shè)備、科研項(xiàng)目、科研基金、科研成果等科學(xué)研究過(guò)程涉及的對(duì)象都越來(lái)越多地是用數(shù)字化表征并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)。第二，科研人員更多地采用網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字信息平臺(tái)進(jìn)行科學(xué)交流。如科研人員用個(gè)人博客發(fā)表論文和觀點(diǎn)，開(kāi)展討論；跨區(qū)域的合作研究項(xiàng)目用門(mén)戶(hù)平臺(tái)發(fā)布科研成果，開(kāi)展合作與交流；科學(xué)家群體用MailingList對(duì)某個(gè)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行討論，用ARP、ERP進(jìn)行科研管理，用科學(xué)工作流系統(tǒng)進(jìn)行科研過(guò)程的管理等等。第三，數(shù)字信息資源的類(lèi)型極大豐富。綜合數(shù)字信息環(huán)境下信息資源類(lèi)型已大大超越傳統(tǒng)數(shù)字圖書(shū)館的電子期刊、論文、電子圖書(shū)、會(huì)議論文等有限的類(lèi)型，科研綜合數(shù)字信息環(huán)境下信息資源的類(lèi)型包括各種類(lèi)型的科學(xué)數(shù)據(jù)（白色數(shù)據(jù)、暗數(shù)據(jù)、灰色數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等）、人物數(shù)據(jù)、機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)站、博客、郵件列表、RSS、PPT、會(huì)議信息、研究項(xiàng)目及相關(guān)資料、機(jī)構(gòu)知識(shí)庫(kù)等，還包括教育資源（如課件、課程計(jì)劃、課程管理系統(tǒng)、講座、可視化資料、教學(xué)/學(xué)習(xí)工具等），軟件資源、儀器設(shè)備資源（包括各種實(shí)驗(yàn)儀器、存儲(chǔ)設(shè)備、通信設(shè)備、各種圖像捕獲設(shè)備等）、計(jì)算資源，其他新型資源如動(dòng)植物種質(zhì)、微生物菌種、生物標(biāo)本、遺傳基因、巖石礦石化石土壤、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、實(shí)驗(yàn)材料、試劑、傳感器、觀測(cè)活體、實(shí)驗(yàn)活體、保護(hù)區(qū)、產(chǎn)品、樣品，等等。[1]在這樣一個(gè)綜合數(shù)字信息資源數(shù)量和類(lèi)型急速增長(zhǎng)的趨勢(shì)下，如何有效地組織、開(kāi)發(fā)、集成利用綜合科技信息資源已成為迫切需要研究和解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

1.2 科研用戶(hù)的信息需求正在發(fā)生根本的變化

用戶(hù)的信息需求是隨著信息環(huán)境的發(fā)展而變化的，一個(gè)階段難以滿(mǎn)足的關(guān)鍵需求在另一個(gè)階段可能就是容易滿(mǎn)足的常態(tài)需求。如果說(shuō)20世紀(jì)90年代，用戶(hù)需求的主要矛盾是在文獻(xiàn)信息資源獲取方面，尤其是外文文獻(xiàn)資源的獲取是我國(guó)科研、教育領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，那么經(jīng)過(guò)NSTL國(guó)家科技圖書(shū)文獻(xiàn)中心大規(guī)模的文獻(xiàn)資源建設(shè)，通過(guò)中科院、高校系統(tǒng)的大規(guī)模資金投入用于建設(shè)電子文獻(xiàn)信息資源，應(yīng)該說(shuō)，科研、教育領(lǐng)域?qū)ξ墨I(xiàn)資源的需求已基本得到滿(mǎn)足。但是在綜合數(shù)字信息環(huán)境下，用戶(hù)信息需求的突出矛盾已演變?yōu)橛脩?hù)科研過(guò)程中綜合科技信息資源的快捷、準(zhǔn)確、方便的發(fā)現(xiàn)和獲取問(wèn)題，演變?yōu)橛脩?hù)科研過(guò)程中實(shí)時(shí)的綜合科技信息的發(fā)布、實(shí)時(shí)的成果共享交流等方面的問(wèn)題，演變?yōu)橛脩?hù)如何能在科研過(guò)程中集成利用各種類(lèi)型科研資源的問(wèn)題。

搜索引擎在用戶(hù)信息發(fā)現(xiàn)方面做出了巨大的貢獻(xiàn)，但是網(wǎng)絡(luò)資源浩如煙海，廣泛散布，即使利用目前最為強(qiáng)大的搜索引擎，其涉獵的網(wǎng)頁(yè)也不超過(guò)15%。其次，所檢索的結(jié)果也無(wú)法適應(yīng)不同用戶(hù)（研究者、教師、學(xué)員等）的特殊要求。[2]

如何構(gòu)建緊密融入用戶(hù)科研過(guò)程的個(gè)性化知識(shí)環(huán)境，并通過(guò)這一環(huán)境有效地采集、集成多類(lèi)型的綜合科技信息資源，并基于這一環(huán)境提供知識(shí)化服務(wù)已經(jīng)成為信息服務(wù)領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。

1.3 文獻(xiàn)信息機(jī)構(gòu)正處于服務(wù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵歷史階段

一方面網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信息資源的極大豐富，使得搜索引擎已成為人們獲取信息的首選工具；[3]數(shù)字化出版使得出版商不再單純地賣(mài)文獻(xiàn)，而是將文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、服務(wù)包裝成一個(gè)系統(tǒng)直接提供用戶(hù)使用；數(shù)字學(xué)術(shù)交流也已經(jīng)可以不通過(guò)圖書(shū)館這一中間環(huán)節(jié)，圖書(shū)館賴(lài)以生存的核心價(jià)值正面臨極大的挑戰(zhàn)。另一方面，由于信息的過(guò)量和泛濫，造成信息無(wú)序和大量干擾信息，用戶(hù)無(wú)法快速、準(zhǔn)確、全面獲取所需要的信息；科研用戶(hù)科研過(guò)程中的大量數(shù)字信息資源迫切需要全面的管理和保存；數(shù)字學(xué)術(shù)交流需要信息服務(wù)者用一種嶄新的模式參與其中使其更加高效，這些需求是大量的、嶄新的、變化的。文獻(xiàn)信息機(jī)構(gòu)不管是從自身生存發(fā)展的需要出發(fā)，還是從用戶(hù)需求出發(fā)，都需要進(jìn)行服務(wù)能力的創(chuàng)新和再造，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)圖書(shū)館向融入用戶(hù)團(tuán)隊(duì)、融入用戶(hù)科研過(guò)程的知識(shí)化服務(wù)轉(zhuǎn)變。信息時(shí)代賦予圖書(shū)館新的歷史使命和發(fā)展機(jī)遇，建設(shè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境正是中科院國(guó)家科學(xué)圖書(shū)館為滿(mǎn)足科技創(chuàng)新的需求而啟動(dòng)的新的服務(wù)能力建設(shè)的一個(gè)具體措施。

2 專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的定位和目標(biāo)

為了滿(mǎn)足科研一線綜合科技信息發(fā)布、組織、管理和利用的需求，中科院國(guó)家科學(xué)圖書(shū)館開(kāi)始啟動(dòng)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的建設(shè)工作。

2.1 專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的定位

專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境（SubjectKnowledgeEnvironment，SKE）通過(guò)集成和個(gè)性化定制數(shù)字圖書(shū)館公共文獻(xiàn)服務(wù)體系資源，通過(guò)搜索采集遴選集成社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)資源，形成面向研究所、課題組、研究領(lǐng)域的個(gè)性化知識(shí)環(huán)境。一方面專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境與研究所文獻(xiàn)集成平臺(tái)、機(jī)構(gòu)知識(shí)倉(cāng)儲(chǔ)共同構(gòu)成了研究所數(shù)字知識(shí)環(huán)境，另一方面專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境又與遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)、虛擬研究社區(qū)、科學(xué)工作流系統(tǒng)等共同構(gòu)成了用戶(hù)科研信息環(huán)境。

2.2 專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的目標(biāo)

專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的愿景是面向科研一線,支持融入科研過(guò)程的用戶(hù)自主靈活地構(gòu)建個(gè)性化的知識(shí)環(huán)境,支持知識(shí)資源和知識(shí)服務(wù)的動(dòng)態(tài)聚合和智能發(fā)現(xiàn)，支持對(duì)領(lǐng)域知識(shí)資源的發(fā)布、交流、組織與利用。[4]具體來(lái)說(shuō)：

（1）支持科研機(jī)構(gòu)、科研團(tuán)隊(duì)和科研人員科研過(guò)程中快速靈活構(gòu)建個(gè)性化知識(shí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)即時(shí)的知識(shí)發(fā)布、知識(shí)交流與知識(shí)管理。

（2）支持集成融匯、信息采集等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，支持對(duì)領(lǐng)域知識(shí)資源的集成，支持圖書(shū)館專(zhuān)業(yè)人員和用戶(hù)合作的領(lǐng)域知識(shí)資源的遴選、采集、集成組織和利用。

（3）支持圖書(shū)館員面向重點(diǎn)研究領(lǐng)域、重大項(xiàng)目、重要研究團(tuán)隊(duì)提供實(shí)時(shí)的、個(gè)性化的綜合科技信息服務(wù)和增值的知識(shí)化服務(wù)。

（4）支持科研用戶(hù)按照其需求和使用偏好對(duì)知識(shí)資源的個(gè)性化組織，支持圖書(shū)館專(zhuān)業(yè)人員協(xié)助進(jìn)行知識(shí)資源的描述、組織與管理。

（5）支持基于一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的集成的知識(shí)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、知識(shí)推理，支持知識(shí)資源的結(jié)構(gòu)化、可視化呈現(xiàn)和關(guān)聯(lián)導(dǎo)航。

3 專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境概念框架和關(guān)鍵技術(shù)

專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境由三層技術(shù)體系支撐：集成層、存儲(chǔ)層和Web服務(wù)層。

3.1 集成層

集成層實(shí)現(xiàn)多來(lái)源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集集成，經(jīng)過(guò)對(duì)象識(shí)別、元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、語(yǔ)義映射等處理，將重要的綜合科技信息資源按本體結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)到統(tǒng)一的知識(shí)庫(kù)中。集成層需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是目標(biāo)信息源的自動(dòng)搜索發(fā)現(xiàn)，WWW上大量非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化異質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)象的智能識(shí)別和抽取，多來(lái)源數(shù)據(jù)的語(yǔ)義轉(zhuǎn)換和映射。

3.2 存儲(chǔ)層

存儲(chǔ)層的核心組件是知識(shí)庫(kù)和本體引擎，知識(shí)庫(kù)又包括科研本體和綜合科技信息資源實(shí)例。本體引擎可以看作專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的內(nèi)核，負(fù)責(zé)本體和知識(shí)庫(kù)的存儲(chǔ)管理，負(fù)責(zé)對(duì)知識(shí)庫(kù)的檢索推理和各種基于本體的計(jì)算。Web服務(wù)層通過(guò)本體引擎實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)庫(kù)的操作。本體引擎通過(guò)開(kāi)放的API接口，提供第三方應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)知識(shí)庫(kù)內(nèi)容的檢索、存取操作。

3.3 Web服務(wù)層

Web服務(wù)層直接面向終端用戶(hù)提供服務(wù)。通過(guò)Web服務(wù)層，用戶(hù)可以按本體語(yǔ)義模型進(jìn)行知識(shí)的發(fā)布，可以基于本體邏輯實(shí)現(xiàn)知識(shí)的瀏覽、導(dǎo)航、關(guān)聯(lián)檢索，以及知識(shí)的推理和知識(shí)發(fā)現(xiàn)。

4 中科院專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的實(shí)踐

在中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新經(jīng)費(fèi)的支持下，國(guó)家科學(xué)圖書(shū)館建立了專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目組，對(duì)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究并開(kāi)發(fā)試驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展試點(diǎn)應(yīng)用。項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)調(diào)研，決定以康奈爾大學(xué)的vitro系統(tǒng)為基礎(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行本地化改造和擴(kuò)展功能開(kāi)發(fā)，來(lái)構(gòu)建專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境平臺(tái)（SKE平臺(tái)），項(xiàng)目從2008年底啟動(dòng)，目前專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境已達(dá)到了以下服務(wù)能力：

4.1 支持科研用戶(hù)自主構(gòu)建個(gè)性化知識(shí)環(huán)境

SKE平臺(tái)提供了一個(gè)基于統(tǒng)一的平臺(tái)，可靈活定制個(gè)性化知識(shí)環(huán)境構(gòu)建的解決方案。SKE平臺(tái)根據(jù)中國(guó)國(guó)情，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)從發(fā)布管理到服務(wù)的知識(shí)資源生命周期中的管理機(jī)制，融入了以用戶(hù)為主導(dǎo)的，資源建設(shè)人員和學(xué)科館員作支撐的知識(shí)環(huán)境建設(shè)機(jī)制。SKE平臺(tái)采用“一個(gè)平臺(tái)，多個(gè)門(mén)戶(hù)”體系結(jié)構(gòu)，支持用戶(hù)基于SKE平臺(tái)自主建立面向重大科研項(xiàng)目、重點(diǎn)研究領(lǐng)域、特定研究機(jī)構(gòu)（研究所、實(shí)驗(yàn)室或課題組）的個(gè)性化知識(shí)環(huán)境。

4.2 支持對(duì)科研過(guò)程中知識(shí)資源全生命周期的管理

在一個(gè)平臺(tái)、多個(gè)門(mén)戶(hù)的體系框架下，實(shí)現(xiàn)知識(shí)資源的動(dòng)態(tài)發(fā)布、更新，實(shí)現(xiàn)門(mén)戶(hù)與門(mén)戶(hù)之間即相互獨(dú)立，又共享合作的知識(shí)資源管理模式?；谀壳癝KE平臺(tái)能力，用戶(hù)可以動(dòng)態(tài)發(fā)布關(guān)于科研人員、科研項(xiàng)目進(jìn)展情況、科研成果等科研過(guò)程中涉及的知識(shí)資源的信息，用戶(hù)也可以隨時(shí)集成網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源、RSS新聞等內(nèi)容，這樣一個(gè)平臺(tái)將會(huì)成為用戶(hù)科研過(guò)程中必備的知識(shí)管理、知識(shí)交流和知識(shí)發(fā)現(xiàn)工具。

在SKE平臺(tái)中，注冊(cè)用戶(hù)可在權(quán)限范圍內(nèi)發(fā)布、共享、編輯、刪除、管理、評(píng)價(jià)資源記錄，確定資源記錄允許公開(kāi)/修改的程度及范圍，并選擇記錄是否發(fā)布至公共門(mén)戶(hù)，同時(shí)可在權(quán)限允許范圍內(nèi)瀏覽、編輯、管理本門(mén)戶(hù)其他用戶(hù)發(fā)布的信息，共同管理、豐富本門(mén)戶(hù)的信息資源，構(gòu)建大家熟悉的信息交流方式，形成領(lǐng)域研究的學(xué)術(shù)社區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部知識(shí)的嚴(yán)格控制與共享，領(lǐng)域知識(shí)的合作發(fā)行與交流。圖書(shū)館員可以通過(guò)SKE平臺(tái)向用戶(hù)推薦經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)遴選的領(lǐng)域知識(shí)資源，并通過(guò)添加RSS源，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息網(wǎng)站、核心期刊等資源的動(dòng)態(tài)采集，達(dá)到實(shí)時(shí)跟蹤、獲取科研最新進(jìn)展的目的。

4.3 初步建立了知識(shí)的智能發(fā)現(xiàn)和知識(shí)關(guān)系挖掘能力

SKE平臺(tái)是一個(gè)本體驅(qū)動(dòng)的語(yǔ)義門(mén)戶(hù)，其資源組織基礎(chǔ)是底層的科研本體。科研本體涵蓋了科研人員、科研機(jī)構(gòu)、研究項(xiàng)目、學(xué)術(shù)活動(dòng)、科研成果、科學(xué)數(shù)據(jù)、[5]科技新聞、科研動(dòng)態(tài)公告、設(shè)備與技術(shù)服務(wù)、文獻(xiàn)資源、招生招聘、科技政策規(guī)劃、資助與合作等科研過(guò)程中的資源類(lèi)型?？蒲斜倔w總計(jì)包括120個(gè)概念類(lèi)，92個(gè)對(duì)象屬性和95個(gè)數(shù)值屬性。在科研本體的基礎(chǔ)上，SKE平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了知識(shí)資源的關(guān)聯(lián)瀏覽、智能檢索和基于本體的結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)，我們也初步嘗試了基于本體的知識(shí)發(fā)現(xiàn)和推理，并取得了一定的效果。

在試驗(yàn)平臺(tái)基本完成后，項(xiàng)目組與研究所圖書(shū)館和科研人員合作，開(kāi)展了試點(diǎn)應(yīng)用，建立了三個(gè)試驗(yàn)性的知識(shí)環(huán)境：中科院專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境，[6]西南生物多樣性知識(shí)環(huán)境，[7]生物醫(yī)學(xué)與健康知識(shí)環(huán)境。[8]

SKE試點(diǎn)應(yīng)用過(guò)程中，得到科研人員的很好反饋和積極參與、響應(yīng)，許多科研人員都表示希望能盡早使用SKE這個(gè)信息服務(wù)工具，認(rèn)為“SKE平臺(tái)的建設(shè)，能夠很好的滿(mǎn)足項(xiàng)目組進(jìn)行科學(xué)交流和項(xiàng)目展示的目的，項(xiàng)目組很需要這樣的平臺(tái)”，“SKE是一個(gè)宣傳科研人員自己工作成果的新的窗口，同時(shí)也能夠呼吁大家共享信息，是一個(gè)很好的平臺(tái)”。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著系統(tǒng)建設(shè)和試點(diǎn)應(yīng)用的推進(jìn)，我們發(fā)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)SKE的需求已經(jīng)從功能需求，逐漸轉(zhuǎn)變到對(duì)系統(tǒng)易用性、展示性及其他特殊的需求，這從側(cè)面反映出SKE的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。在SKE平臺(tái)建設(shè)中，項(xiàng)目組雖然取得了一定的成果，但也有一些未能很好解決的問(wèn)題。如當(dāng)前本體距離通用科研本體的建設(shè)目標(biāo)還有一定距離；如何構(gòu)建可靠的、長(zhǎng)期的、合理的SKE應(yīng)用和推廣機(jī)制、協(xié)調(diào)機(jī)制、管理機(jī)制、建設(shè)機(jī)制；隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，如何保證合理范圍內(nèi)最大限度的滿(mǎn)足科研人員的特殊功能和服務(wù)需求；如何與研究所的其他信息建設(shè)平臺(tái)/系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)的定制和融合；如何更好的實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)采集等等，這些方面的問(wèn)題有待繼續(xù)探索和解決。

從項(xiàng)目建設(shè)和試點(diǎn)應(yīng)用整個(gè)過(guò)程，我們深切地感受到，為用戶(hù)構(gòu)建一個(gè)健壯、穩(wěn)定、易用、智能的知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)，是科學(xué)研究的迫切需要，也是文獻(xiàn)信息機(jī)構(gòu)應(yīng)該承擔(dān)的職責(zé)。

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[4]宋文，等.院所協(xié)同機(jī)制下的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境建設(shè)[J].圖書(shū)情報(bào)工作，2010（7）：116－120.

[5]黃金霞，等.中國(guó)科學(xué)院專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境的建設(shè)與應(yīng)用[J].圖書(shū)情報(bào)工作（S2），2010：337－341，352.

[6]中科院專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)環(huán)境[EB/OL].[2010－12－18].http://ske.las.ac.cn.

[7]西南生物多樣性知識(shí)環(huán)境[EB/OL].[2010－12－18].http://sbke.las.ac.cn.

[8]生物醫(yī)學(xué)與健康知識(shí)環(huán)境[EB/OL].[2010－12－18].http://health.las.ac.cn.ports/pdfs/Percept_all.pdf.