收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于脑信息学的数据脑建模及其应用

陈建辉  
【摘要】:以信息技术支持脑科学研究已经成为一种普遍的跨学科协作模式。脑数据库、脑数据挖掘工具等多样化的信息技术应用已成为脑科学研究的强大助力,推动着数据为核心的脑科学研究的飞速发展。在脑信息学领域,思维为核心研究的特点决定了信息技术对研究的支持重点在于多样化实验研究和计算研究的整合。其基础是数据、信息和知识的整合。脑科学研究领域现有的各种信息技术应用主要关注于对特定研究活动的信息技术支持,缺乏一种有效的手段来实现这种整合。因此,脑信息学研究者需要研究新的信息技术以实现脑信息学数据循环过程中关键数据、信息和知识的整合,开发新的跨学科协作模式。 本文从系统化的脑信息学研究需要构建脑信息学数据循环系统这个实世界问题出发,抓住其中的关键问题—数据、信息和知识的整合,在概念数据建模,本体开发、脑数据库系统开发、领域驱动的数据挖掘等已有研究的基础上,基于脑信息学数据为核心的研究过程,紧扣概念数据建模这一信息系统开发的关键技术,以脑数据的概念建模为切入点,提出了一个基于数据脑的数据-信息-知识整合框架。在该框架中,数据脑作为一个新型的领域驱动的概念数据模型,被用来建模脑信息学方法学,并通过数据源和分析源,整合脑信息学研究全过程涉及的关键数据、信息和知识,支持系统化脑信息学研究。本文以脑信息学为领域背景,对基于数据脑的数据-信息-知识整合框架的核心理论和技术进行研究,涉及数据脑建模、基于数据脑的系统化脑数据管理和数据脑驱动的系统化脑数据分析。 数据脑建模是构建脑信息学数据-信息-知识整合框架的核心问题。为建模脑信息学方法学,数据脑不是传统意义上的脑数据库概念数据模式,也与现有的各种脑模型、脑本体存在差异。因此,本文首先从数据脑建模的研究动机出发,给出了数据脑的定义,并基于系统化的脑信息学方法学,设计了多视图、多维的数据脑框架;然后根据数据脑的特点,明确了本体化的建模过程以及数据脑的本体特性,并基于本体建模相关理论设计了数据脑元模型,为数据脑建模提供了理论和技术基础;最后,扩展传统的通用本体建模方法,将领域特性注入本体建模过程中,设计了基于脑信息学方法学的数据脑建模过程。并利用数据脑元模型,从各个维度的构建、维间关系构建到概念视图抽取,较为细致地描述了数据脑的构建过程及其形式化定义。 作为沟通脑信息学实验研究和计算研究的桥梁,系统化脑数据管理是脑信息学数据-信息-知识整合框架的基本功能。它不仅要实现面向数据存储和数据共享的管理,而且要实现面向系统化脑数据分析的管理。本文在分析了现有脑数据库,特别是fMRI、EEG/ERP数据库的基础上,对系统化脑数据管理进行了概括。指出其中的核心问题是收集和存储来自于系统化脑信息学研究不同侧面的数据信息,并有效地组织和利用这些信息来支持系统化脑数据分析和模拟过程中人或智能Agent的多侧面、不同层次的数据信息分析操作。随后以解决该核心问题为研究出发点,讨论了脑信息学源的概念、分类、形式化定义和构建过程,并给出了源立方体的定义、构建方法和基本操作,为实现系统化脑数据管理提供了理论和技术基础;最后,借助一个针对归纳推理实验数据的案例研究,描述了利用脑信息学源和源立方体满足多侧面、不同层次的数据信息分析需要的过程,展示了本文所提出的基于数据脑的系统化脑数据管理实现策略的有效性。 系统化脑数据分析是脑信息学方法学的一个重要侧面。对它的支持是脑信息学数据-信息-知识整合框架的一个核心功能。本文在总结了现有多侧面脑数据分析的不足的基础上,提出了数据脑驱动的多侧面脑数据分析方法以弥补现有的专家驱动的数据分析过程的不足。该方法将多侧面脑数据分析过程建模为一个自动知识发现Agent的有组织社区,以数据脑和脑信息学源为核心知识库,借助检索、推理、语义匹配、服务动态规划等技术,将多样化的数据和分析方法组织成候选的多侧面分析工作流。进而基于这些候选分析工作流,一个四阶段的分析方法学被提出以实现数据脑驱动的多侧面脑数据分析。相关理论和技术成果被实现为一个原型系统。基于该原型系统,一个数字归纳推理的多侧面脑数据分析被执行以描述数据脑驱动的多侧面脑数据分析的全过程。 从理论层面讲,本文的意义在于(1)提出了一个基于数据脑的脑信息学数据-信息-知识整合框架,作为信息技术支持脑科学研究的新模式;(2)研究了领域驱动的概念数据建模相关的理论、技术以及具体的实现方法和策略;(3)为实现系统化脑数据管理提供了一个基于数据脑的解决策略;(4)制定了数据脑驱动的系统化脑数据分析策略,完成了相关理论、技术探索。从实践层面讲,本文的意义在于:(1)基于思维为核心的脑信息学研究的特定需要,完成了脑信息学数据-信息-知识整合框架的核心技术探索和实践工作,推进了系统化脑信息学方法学由抽象的概念向具体的、可操作的研究路线和策略转化,是在全球范围内推广脑信息学研究的关键;(2)作为超世界数据循环系统研究在脑信息学领域的一个研究案例,尽管本文的研究是针对脑信息学领域特点的,但相关理论、技术、方法和策略也可被进一步推广到其他领域,推进超世界数据循环系统相关研究的发展。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐功仁 ,张铸全 ,杨中文 ,沈关樑 ,陈志高 ,胡姚弟;一种技术估价建模法[J];华东理工大学学报;1982年04期
2 周君求;陈兰玉;高向坤;;基于开关函数的大功率混合型有源滤波器的建模研究[J];南华大学学报(自然科学版);2008年02期
3 徐雪峰;冯书兴;曹裕华;;面向实体的军事概念模型建模法研究[J];装备指挥技术学院学报;2008年02期
4 郭秀云;李惠琴;梁建明;朱春华;;机电系统建模方法综述[J];机电工程技术;2005年12期
5 陈军,陆海东,袁春风;虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探[J];计算机应用研究;1999年06期
6 罗亚波,陈定方;虚拟环境建模及实时性改善方法[J];中国图象图形学报;2001年06期
7 赵守凯;;3DS MAX室内模型制作见解[J];电脑知识与技术;2008年10期
8 杜贵平;张波;张涌萍;胡宗波;邓卫华;;基于切换线性系统的DC-DC变换器矩阵系数多项式描述模型[J];中国电机工程学报;2006年21期
9 詹厚剑;吴杰康;康海兵;;静止同步补偿器的开关函数建模与仿真[J];电力系统保护与控制;2010年10期
10 梁新元;石庆喜;;复杂系统因果图合成建模方法研究[J];计算机工程与应用;2008年21期
11 徐岚;;三维虚拟场景建模技术[J];湖北第二师范学院学报;2009年02期
12 曾建潮;薛颂东;;群机器人系统的建模与仿真[J];系统仿真学报;2010年06期
13 蔡晓波,朱维彰;AR模型的修正矩估计建模法[J];数据采集与处理;1987年02期
14 吴承伟;胡鹏浩;苗恩铭;;基于LIBSVM的数控机床热误差建模研究[J];制造业自动化;2011年08期
15 杨华飞;杨若瑜;路通;蔡士杰;;计算机辅助建筑结构算量技术与软件[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年06期
16 王斌;基于CPC虚拟企业的IDEF建模方法[J];盐城工学院学报(自然科学版);2004年04期
17 王景岚 ,杨雄飞;应用键图建立系统的数学模型[J];华中科技大学学报(自然科学版);1984年01期
18 严刚峰,张广明,赵宪生,王鑫国;基于遗传算法的层次分析建模法[J];精密制造与自动化;2005年02期
19 朱晓军;彭飞;刘世坚;;舰船维修虚拟训练平台建模方法研究[J];中国修船;2006年01期
20 胡玲,贾仁安;SD流率基本入树建模法反馈环分析计算机实现研究[J];南昌水专学报;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吉培荣;洪磊一;王平;;GM(1,1)模型的加数建模法[A];管理科学与系统科学进展——全国青年管理科学与系统科学论文集(第4卷)[C];1997年
2 薛为平;梁承敏;王贵新;邵雨;黄毅;邢成智;;优化组合建模法在低幅度构造研究中的应用[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
3 帕孜来·马合木提;买买提热依木·阿布力孜;;BondGraph在《电力电子变流技术》教学中的应用[A];第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集(上册)[C];2009年
4 黄慧;边馥苓;;基于层次建模法的柔性工作流管理系统研究[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
5 肖冬荣;傅坤;葛春林;谢毓俊;;基于Box-Jenkins建模法的就业增长率预测模型[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(下册)[C];2008年
6 魏发远;;虚拟样机中电缆的建模与仿真[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
7 贾仁安;王翠霞;涂国平;贾晓菁;;系统动态反馈复杂性层次分析[A];科学发展观与系统工程——中国系统工程学会第十四届学术年会论文集[C];2006年
8 黎孟岩;刘兴杰;米增强;;风力发电机组功率曲线建模方法研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
9 张荣;王松;牛宝良;;加速度信号重建的几种仿真方法比较[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
10 甄洪斌;张晓锋;庄劲武;何必;杨华;;船舶独立电力系统母线电压模型与仿真分析[A];现代船舶机电维修技术(2005)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨海清;基于光谱技术的土壤成分和植物生长信息快速获取建模和仪器研究[D];浙江大学;2012年
2 靳涛;火电机组反向建模方法的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 薛志斌;智能群体系统集群行为的动力学建模与分析及其仿真研究[D];兰州理工大学;2012年
4 陈建辉;基于脑信息学的数据脑建模及其应用[D];北京工业大学;2011年
5 许永生;闭环多体系统动力学递推建模及其求解方法[D];大连理工大学;2011年
6 刘峰;基于机载LiDAR数据林木识别与重建[D];中南大学;2012年
7 王威;基于网格快速重构的三维地质体建模研究与应用[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
8 姜江;证据网络建模、推理及学习方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 魏群;面向企业互操作性的UPM建模及映射研究[D];河北工业大学;2012年
10 应龙;基于物理的流体动画建模技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐奡;基于OS-ELM-RPLS的间歇过程软测量建模与迭代控制[D];东北大学;2009年
2 狄效儒;三维地质构造建模[D];西安科技大学;2012年
3 贺楠;基于CPN的OpenFlow建模及交互属性测试[D];内蒙古大学;2013年
4 洪宇;虚拟森林建模及其在影视游戏中的应用研究[D];苏州大学;2010年
5 李凤召;加热炉钢坯温度建模及过程模拟[D];东北大学;2008年
6 张昌松;业务流程再造在产品开发中的应用研究[D];中南大学;2003年
7 王珂;基于多源数据融合建模的自然保护区三维可视化研究[D];中国石油大学(华东);2012年
8 陶俊;基于分布式智能体的复杂系统建模与仿真[D];南京理工大学;2011年
9 戚龙周;600MW超临界直流锅炉热力性能建模与仿真研究[D];华中科技大学;2012年
10 王宁;回流焊温度控制系统的建模与实现[D];西南交通大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 韦锋;旋转的梨花树制作详解[N];中国电脑教育报;2004年
2 董烨华;踢出一个未来[N];中国电脑教育报;2004年
3 山东 国真;粘土(橡皮泥)动画揭秘[N];电脑报;2003年
4 中行衢州分行 徐龙华;巴塞尔联合论坛监管文件概要述评[N];上海金融报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978