中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖芬芬，章新友，羅山水，李味味

江西中醫(yī)藥大學(xué)，江西 南昌 330004

中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖芬芬，章新友＊，羅山水，李味味

江西中醫(yī)藥大學(xué)，江西 南昌 330004

本文以目前中藥信息素材的現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，分析和研究了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有中藥信息及相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，探討了如何對(duì)中藥信息素材進(jìn)行“量子化”處理，以及對(duì)中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

中藥量子信息素材；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；頁面實(shí)現(xiàn)

中醫(yī)藥學(xué)是我國(guó)寶貴的文化遺產(chǎn)，隨著中醫(yī)藥在長(zhǎng)期實(shí)踐中的應(yīng)用以及中藥現(xiàn)代進(jìn)程的不斷推進(jìn)，中藥信息素材呈指數(shù)遞增趨勢(shì)。由于中藥本身的復(fù)雜性和臨床應(yīng)用的廣泛性，以及在中藥現(xiàn)代化的進(jìn)程中對(duì)中藥信息的不斷挖掘，發(fā)現(xiàn)其潛在的中藥信息素材具有多學(xué)科的相互交融，這些現(xiàn)象均造成了中藥信息素材存在著分散性和模糊不確定性，本研究是將這些海量的數(shù)據(jù)通過分析、整理、量子化處理、補(bǔ)充和完善，使原來內(nèi)涵比較龐雜的中藥信息解析成若干個(gè)具有獨(dú)立概念的“量子”，并將這些所謂的“量子”中藥信息存入特定的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將先進(jìn)的智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與浩如煙海的中藥信息有機(jī)地結(jié)合起來，按照科學(xué)研究、教學(xué)和決策等的需要，建成一套具有大量中藥信息支持的中藥量子信息計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，這將對(duì)促進(jìn)中醫(yī)藥信息資源的開發(fā)、利用和共享，加快中醫(yī)藥信息化的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化等具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 國(guó)內(nèi)外中藥數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀分析

中藥數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)代信息技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用，在當(dāng)前的信息化建設(shè)中，將中藥信息進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的管理，使用戶能更高效地掌握或者搜索自己所需要的知識(shí)。也就是說管理信息系統(tǒng)(Management Information Systems，MIS)正深入到醫(yī)藥行業(yè)中，它為信息化的建設(shè)提供了有力的理論和技術(shù)支持。至20世紀(jì)末以來，國(guó)內(nèi)外相繼建立了大量的中藥信息數(shù)據(jù)庫以及天然產(chǎn)物的數(shù)據(jù)庫。在國(guó)內(nèi)建立的中藥數(shù)據(jù)庫有中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥信息研究所的中國(guó)中藥數(shù)據(jù)庫、中國(guó)中藥化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫、民族醫(yī)藥（包括藏藥、蒙藥、維吾爾藥、苗藥、傣藥、瑤藥）數(shù)據(jù)庫等，中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所的中草藥數(shù)據(jù)庫、中醫(yī)藥成果數(shù)據(jù)庫、全國(guó)中藥材資源普查資料數(shù)據(jù)庫等[1-2]。還有近期的維吾爾醫(yī)常用藥材及新疆特有植物化合物樣品數(shù)據(jù)庫，它收集和整理了眾多維醫(yī)藥現(xiàn)代和古秘方文獻(xiàn)，以數(shù)字化形式系統(tǒng)地記載了常用維藥藥材的特征、不同部位的提取物制備方法。在國(guó)外，有美國(guó)化學(xué)文摘數(shù)據(jù)庫、美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的植物藥化學(xué)庫、韓國(guó)漢城大學(xué)的天然藥物數(shù)據(jù)庫等[3]。以上數(shù)據(jù)庫均可在網(wǎng)絡(luò)上檢索使用。還有很多都是自建自用的，其聯(lián)合建庫的少，專題數(shù)據(jù)庫比較多，缺乏一定的統(tǒng)一性、規(guī)范性、兼容性[4-6]。本課題將以2010年版《中華人民共和國(guó)藥典》（以下簡(jiǎn)稱《中國(guó)藥典》）為藍(lán)本，以國(guó)內(nèi)外權(quán)威著作為數(shù)據(jù)源，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行“量子化”分析處理，提高信息獲取效率，有助于從中挖掘出有用信息和未曾被人發(fā)現(xiàn)的隱含信息。通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整理，對(duì)中藥信息素材數(shù)據(jù)庫進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 中藥信息素材的“量子化”處理方法

數(shù)據(jù)庫是知識(shí)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)工程，要獲得高信息含量、有用的知識(shí)，必須要更好地處理數(shù)據(jù)，理想情況是原始數(shù)據(jù)為不含噪音的數(shù)據(jù)。建立良好的中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的科學(xué)管理，要求我們首先將中藥信息素材進(jìn)行“量子化”處理。中藥信息素材“量子化”是指通過合理地分析、整理，將中藥信息素材原始數(shù)據(jù)細(xì)化成由若干漢字或者數(shù)字組成的不可再行細(xì)分的、并且具有相對(duì)獨(dú)立內(nèi)涵及排他作用的最小信息單位[7-10]。中藥的“五味”經(jīng)“量子化”后被解析為甘、辛、咸、淡、澀、苦、微苦、酸、微酸9個(gè)“量子”。在中藥炮制中，根據(jù)不同中藥飲片所采用的炮制方法，進(jìn)行分類與分析，分為清炒、麩炒、米炒、土炒、砂炒、蛤粉炒、滑石粉炒、炒炭、酒炙、醋炙、鹽炙、姜炙、蜜炙、油炙、煅炭、明煅、淬煅、蒸、煮、燉、煨21個(gè)“量子”。

通過將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行“量子化”處理，不僅使中藥信息素材具有獨(dú)立性、排他性，更是為中藥數(shù)據(jù)的挖掘奠定良好的基礎(chǔ)。這些不可再分的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，可轉(zhuǎn)換成一組可供計(jì)算機(jī)識(shí)別、計(jì)算的代碼即“數(shù)字”后，計(jì)算機(jī)即可對(duì)這些“量子”進(jìn)行“數(shù)字化”處理[7]。

3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和開發(fā)工具的選擇

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們選用了比較先進(jìn)的系統(tǒng)開發(fā)工具，來適應(yīng)對(duì)系統(tǒng)需求關(guān)系的梳理、細(xì)化與分割，達(dá)到條理清晰、易于編程、便于檢測(cè)、方便擴(kuò)充功能等要求。本系統(tǒng)是在微軟Windows 8操作系統(tǒng)下，采用Microsoft SQL Sever 2012并應(yīng)用Dephi和Visual Basic(VB)進(jìn)行開發(fā)的。Microsoft Visual Studio 2012是目前比較流行、全面高效的專業(yè)開發(fā)系統(tǒng)，針對(duì)不同的開發(fā)人員，它提供了不同的版本，旨在幫助軟件開發(fā)人員更好地應(yīng)對(duì)一些比較復(fù)雜的挑戰(zhàn)，并且創(chuàng)建新的解決方案，可以減少在關(guān)鍵任務(wù)環(huán)境中的平靜修復(fù)時(shí)間（MTTR），增加團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)力。Visual Studio的目的是改進(jìn)開發(fā)流程，幫助人們更輕松地實(shí)現(xiàn)突破、獲得更令人滿意的結(jié)果，它能夠提高工作效率，從單一集成開發(fā)環(huán)境(Integrated Development Environment,簡(jiǎn)稱IDE)中的高效代碼編輯器、IntelliSense、向?qū)Ш投喾N編碼語言，到Microsoft?Visual Studio?Team System中的高端應(yīng)用程序生命周期管理 (Application Lifecycle Management，簡(jiǎn)稱ALM)產(chǎn)品。

數(shù)據(jù)庫則采用SQL Server 2012，可幫助處理每年大量數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)，相對(duì)于其它版本，它具備可伸縮性、更加可靠以及前所未有的高性能，可提供一個(gè)非常便于使用的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，并且能使應(yīng)用的部署和維護(hù)、數(shù)據(jù)的管理和備份得到簡(jiǎn)化，這樣管理數(shù)據(jù)及用戶訪問更加容易。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用了分布式多層結(jié)構(gòu)。第一層是客戶層，客戶通過使用Graphical User Interface(GUI)可以與應(yīng)用程序進(jìn)行交互；第二層是中間層，通常由一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器組成，應(yīng)用服務(wù)器處理客戶的請(qǐng)求，然后將結(jié)果返回客戶層；第三層為數(shù)據(jù)層，是維護(hù)、更新、駐留業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的地方，在處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過中間層訪問數(shù)據(jù)層。通過采用多層結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)庫操作和事務(wù)管理轉(zhuǎn)移到中間層中處理，可以避免在WEB應(yīng)用程序中進(jìn)行直接操作和事務(wù)管理。

圖1 中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。本系統(tǒng)運(yùn)行在Windows平臺(tái)環(huán)境中，選用Component Object Model/Microsoft Distributed Component Object Model（COM/DCOM）為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。采用Microsoft的COM/DCOM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，我們不需要考慮兼容性問題，而且系統(tǒng)會(huì)很穩(wěn)定。把多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與COM/DCOM結(jié)合起來，將分布式組件對(duì)象技術(shù)引入多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，一定程度上提高系統(tǒng)的可管理性、可維護(hù)性、可伸縮性和可集成性等，使中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)、使用和維護(hù)都變得簡(jiǎn)單。

4.2 系統(tǒng)模塊組成與功能

4.2.1 系統(tǒng)總功能的設(shè)計(jì) 中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由八個(gè)模塊組成，包括中藥基本信息模塊、中藥鑒定模塊、中藥炮制模塊、配伍應(yīng)用模塊、中藥現(xiàn)代研究模塊、中醫(yī)藥文獻(xiàn)模塊、中藥市場(chǎng)模塊、留言本模塊，如圖2所示。

圖2 中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體功能模塊圖

4.2.2 系統(tǒng)模塊詳細(xì)功能 8個(gè)系統(tǒng)模塊功能各異。①中藥基本信息模塊。本模塊提供中藥的基本信息，包括中藥的名稱、拉丁名稱、別名、藥性、藥效、主治功能等信息；與中藥治病本源有關(guān)的信息素材，如藥理、臨床、專家論述等信息。以《中國(guó)藥典》為藍(lán)本，中醫(yī)藥典籍為依據(jù)，對(duì)由多個(gè)漢字組合而成的大文本復(fù)雜數(shù)據(jù)或圖片進(jìn)行量子化處理，有利于將紛繁復(fù)雜的中藥信息處理成簡(jiǎn)潔、有效的信息單位，在一定程度上解決了信息量大、數(shù)據(jù)復(fù)雜不易處理的困境，提高了中藥數(shù)據(jù)庫的智能化水平。②中藥鑒定模塊。本模塊主要包括了中藥的來源鑒定、性狀鑒定、顯微鑒定、理化鑒定以及其他方法。來源鑒定包含中藥材原植物的圖片、中藥材植物形態(tài)、核對(duì)標(biāo)本、核對(duì)文獻(xiàn)；性狀鑒定包含藥材的性狀、大小、顏色、表面特征、氣味等；顯微鑒定包括組織結(jié)構(gòu)、細(xì)胞內(nèi)含物、細(xì)胞壁性質(zhì)等；理化鑒定包括一般常數(shù)的測(cè)定、一般的理化鑒別等信息素材。用戶可以通過該模塊辨別中藥材的真?zhèn)?。③中藥炮制模塊。該模塊主要包含了中藥炮制方法、炮制目的、炮制對(duì)中藥化學(xué)成分的影響，以及炮制品的質(zhì)量要求和藥材的貯藏條件等信息?？梢允珍浕蛱峁┧幟?、炮制品名、炮制歷史、炮制方法、炮制意義、飲片性狀、儲(chǔ)藏方法、炮制研究等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)。若暫無某項(xiàng)目的古今資料，待有新的發(fā)現(xiàn)后可隨時(shí)增補(bǔ)。④配伍應(yīng)用模塊。用戶在此模塊可以查找到中成藥、組方、處方來源、功能禁忌等。⑤中藥現(xiàn)代研究模塊。本模塊包括生物技術(shù)、現(xiàn)代藥理與毒性研究、引種栽培、中藥化學(xué)成分分析及其圖譜等。⑥中醫(yī)藥文獻(xiàn)模塊。本模塊包括中文文獻(xiàn)、外文文獻(xiàn)兩部分，用戶可以通過此模塊查詢到有關(guān)中藥的典籍及文獻(xiàn)。⑦中藥市場(chǎng)模塊。本模塊包括中藥材市場(chǎng)、中成藥市場(chǎng)、中醫(yī)藥法規(guī)三個(gè)部分，用戶可以檢索到中藥、中成藥的價(jià)格變化、生產(chǎn)地點(diǎn)和廠家、管理等信息。⑧留言本模塊。本模塊主要用于用戶留言，提供用戶與管理員之間的交流通道。進(jìn)入此模塊，必須進(jìn)行注冊(cè)。

本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有維護(hù)更新功能，系統(tǒng)管理人員可以隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、更新、刪除工作，以確保中藥量子信息素材數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、新穎性。

4.3 系統(tǒng)頁面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.3.1 系統(tǒng)首頁的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)首頁及子系統(tǒng)界面顏色的設(shè)計(jì)中,為體現(xiàn)出我國(guó)中藥的韻味，本系統(tǒng)主要采用了淡綠色、白色的搭配，圖片上采用了銀杏葉、人參花等中藥原植物等素材，充分體現(xiàn)了本系統(tǒng)的主題是中藥。

系統(tǒng)前臺(tái)頁面的首頁也就是一級(jí)頁面，是每一個(gè)用戶均可瀏覽查看的界面，主要包括：簡(jiǎn)單搜索欄、網(wǎng)站介紹、登錄口、友情鏈接欄，通過首頁上方的導(dǎo)航可分別進(jìn)入中藥基本信息、中藥鑒定、中藥炮制和中藥現(xiàn)代研究等頁面。系統(tǒng)前臺(tái)總頁面如圖3所示。

圖3 中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)前臺(tái)主頁面

4.3.2 系統(tǒng)后臺(tái)頁面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 針對(duì)中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)，為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理，經(jīng)過權(quán)限設(shè)定分為系統(tǒng)管理員和普通會(huì)員，普通會(huì)員經(jīng)登錄后可以實(shí)現(xiàn)查看信息及留言等功能。后臺(tái)頁面功能主要是針對(duì)系統(tǒng)管理員，系統(tǒng)管理員可以對(duì)普通會(huì)員、通知通告、中藥信息數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行新增、修改、刪除等系列管理。系統(tǒng)后臺(tái)功能邏輯如圖4所示。

圖4 中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)后臺(tái)功能邏輯圖

通過分析、整理中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整體功能，我們實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)后臺(tái)管理，系統(tǒng)后臺(tái)頁面如圖5所示。

圖5 中藥量子信息素材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)后臺(tái)管理頁面

5 總結(jié)

中藥信息素材的量子化處理，大大提高了計(jì)算機(jī)的處理效率，為中藥的信息化、數(shù)字化做準(zhǔn)備，加速了“數(shù)字化”進(jìn)程，為知識(shí)發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，中藥數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也在不斷更新完善，并在科研中發(fā)揮重要的作用。本課題旨在建立與完善中藥素材基本量子數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，但是應(yīng)該看到，這類數(shù)據(jù)庫的建設(shè)水平也有待提高，中藥數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)思想也值得深入探討。同時(shí)，伴隨著中藥信息素材數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，將量子化技術(shù)應(yīng)用于中藥信息素材的分析、加工和整理，雖然可以使一些復(fù)雜的中藥數(shù)據(jù)簡(jiǎn)潔化、精確化和規(guī)范化，但同時(shí)也帶來了中藥信息素材損失率增加的情況。將中藥量子化技術(shù)與中藥全文檢索技術(shù)相結(jié)合，可在一定程度上解決該問題。我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究方法的日益創(chuàng)新，中藥的現(xiàn)代化和國(guó)際化進(jìn)程將逐步加快。

最誠(chéng)摯地感謝江西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院柯瑜及其他老師們，在申報(bào)、開展創(chuàng)新課題及撰寫論文期間，給予我耐心的指導(dǎo)和真誠(chéng)的幫助；并定期組織座談會(huì)及交流會(huì)，保證了更好地完成課題、論文。

[1]萬仁甫，徐偉亞.中藥數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討[J].中國(guó)藥房,2006,17(10)：794-796.

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The Design and Implementation of Traditional Chinese Medicine Quantum Information Material Database System

Xiao Fenfen, Zhang Xinyou*, Luo Shanshui, Li Weiwei
(Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanchang Jiangxi 330004, China)

Based on the current situation of Traditional Chinese Medicine (TCM) information materials, this article analyzed and researched the existing domestic and foreign Chinese medicine information and related information database system, discussed the Quantization of TCM information materials, designed and implemented TCM quantum information materials database system.

TCM quantum information materials; database system; system design; page implementation

10.3969/j.issn.2095-5707.2014.02.002

江西省衛(wèi)生廳中醫(yī)藥科研計(jì)劃項(xiàng)目（2010A008）；江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目（YC2012-S105）；江西中醫(yī)學(xué)院研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目（JZYC11B05）

肖芬芬，碩士研究生，研究方向：中藥信息資源管理。E-mail: fenfen.chunfang@163.com

＊通訊作者：章新友，教授，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用與中藥信息資源管理。E-mail: xinyouzhang@ 163.com

2013-11-01，編輯：李琳）