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基于数字化的生物分类鉴定及知识集成研究

张小斌  
【摘要】: 21世纪是信息时代,随着计算机与网络的广泛普及与应用,数字化信息越来越被人们推崇与重视,知识数字化、传播网络化已成为传统学科信息化发展的必然要求。生物分类是物种多样性研究与保护中重要的基础工作,尽管现有的纸质分类信息十分丰富,但由于分类信息数字化开发工具匮乏,分类专家直接数字化比例低,生物分类信息资源的数字化发展相对缓慢。为改善此局面,推进生物分类信息资源的数字化建设,论文依托现代信息技术,以检索表数字编码、智能编制和二次重构三大创新技术为核心研制了生物分类鉴定知识系统与物种多样性数据库开发工具,为检索表等生物分类数字化信息的制作、整理、发布、使用与推广提供一套完整的电子化解决方案,并在此基础上建立了中国昆虫鉴定分类系统InsectX与植物检疫性昆虫信息平台W-QPM等网络系统。 1.检索表数字编码技术 基于规则的检索表数字化方式直接模拟专家思路,存在扩展性弱等诸多缺点。论文提出采用基于二维的特征分值数字矩阵保留检索表中对象与特征的匹配关系,并用XML结构化数据模板记录所有检索表信息。该方案数据元分离到位,数字矩阵十分适合计算机分析处理,深入挖掘扩展功能,它为生物分类信息数字开发与应用奠定了重要基础。 2.检索表智能编制技术 为实现检索表直接数字化开发,提高设计效率与科学性,论文从检索表设计基本原则出发,设计了全局优化的新检索表编制算法,可基于专家建立的特征与对象关联矩阵产生备选检索表,通过比较检索表特征优化度、对象优化度或综合优化度,并参考检索表长度和特征总优先度,输出最佳检索表。以此为核心开发的二项检索表专业设计软件KeyMaker优化性能达到并高于同类DELTA Key软件,可代替分类专家智能设计出最佳的检索策略,减少手工编写检索表所花费的时间与精力。 3.检索表二次重构技术 该技术是一种新颖的“表生表”重构技术,它以基础分类检索表为知识库,根据用户定制的重构对象,通过分类单元与鉴定特征间匹配关系的反向推理,自动搜寻并重组检索路线,生成只含指定分类单元和必要特征的二次检索表,可大大简化依据传统分类检索表鉴定的繁琐过程,提高鉴定效率。目前InsectX已支持定制国内昆虫科及以上分类单元、茧蜂科所有已知种在线进行二次检索表重构。 4.生物分类鉴定知识系统开发工具 该工具是提供给分类专家、多样性工作者等从事分类信息数字化,提供网络信息服务的综合平台。用户只需收集、整理与入库分类资料,其他如网页制作、数据库集成和网站发布等技术性工作都由该工具自动完成。生成的系统内建系统分类树、辅助鉴定、二次检索表重构、物种鉴定训练、信息检索查询、分类专题定制等功能,完全能满足各种分类研究与学习的需要。 5.物种多样性数据库开发工具 该工具收录分类地位、鉴别特征、地理分布、标本信息、物种图片等信息,并编译成易理解、可移植的基本信息库和物种图片库,用于第三方分类软件或系统的开发。以此开发构建的茧蜂科多样性数据库已收录分类阶元731个,茧蜂569种,检索表128个,是国内茧蜂分类信息最全的多样性数据库。 6.基于Web的中国昆虫鉴定分类系统InsectX InsectX以昆虫系统分类树为框架,涉及分类阶元1873个,检索表984个,物种图片2343张,特征图片284张,包括名称、特征、分布、鉴定流程、术语释解、检索表等信息,是国内分类系统最完善、内容最全面的生物资源数据库之一。系统以提供网络检索表在线鉴定、二次检索表重构鉴定、物种直观鉴定训练等功能为特色,是昆虫分类鉴定与科普教学的重要电子工具。 7.基于Wap的植物检疫性昆虫信息平台W-QPM W-QPM是基于无线互联网的移动式专家系统,收录了203种植物检疫性昆虫信息,涵盖分类地位、检疫特征、来源产地、寄主植物、物种图片等,并提供这些物种快速的多途径检索功能。检疫人员在海港口岸等地可通过各种手机、PDA等便携式移动终端实时访问,查询检疫信息,在线咨询专家,辅助决策鉴定。


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