面向植物领域科学家网络应用研究与实践

来源：SCI期刊网 分类：农业论文 时间：2022-01-10 09:41 热度：

　　【摘要】以中国科学院专业领域知识环境( SKE) 为基础，探索建立面向中国科学院上海辰山植物科学研究中心知识发现需求的植物领域科学家网络。通过对底层本体、应用界面、实验视频拍摄等关键技术的研究与开发，初步形成以实验视频知识库为个性化特色的植物领域知识环境并在用户中逐步推广使用。

　　【关键词】植物领域 专业领域知识环境 科学家网络

　　1 引 言

　　随着科研数字化需求的不断深入，面向专业领域用户建立知识环境的需求越发强烈。2004 年，康奈尔大学图书馆为支撑农业和生命科学学院的生命科学发展，建立了第一个来自图书馆的科学家网络———VIVO 系统[1]。 2008 年，中国科学院国家科学图书馆以 VIVO 系统为基础，通过对关键技术解决方案的研究，开发了面向学科的专业领域知识环境( Subject Knowledge Environment，SKE) [2]。

　　越来越多不同类型的用户知识环境为科研人员提供了大量各类型的网络学术社区，但无论是以建设网络化生态知识环境为目标，或以嵌入科研工作不同环节为出发点，知识环境建设根本的需求都来源于科研用户，知识环境建设的最终目标也应以用户使用满意度为宗旨。面向植物领域科学家网络建设是对专业领域知识环境系统的应用发展，是将专业领域科研用户知识管理和发现需求与知识环境建设紧密结合的尝试。

　　2 植物领域科学家网络建设需求分析

　　2. 1 专业领域知识环境概况

　　专业领域知识环境建设以面向科研一线、支持融入科研过程、用户自主灵活地构建个性化的知识环境为目标，支持知识资源和知识服务的动态聚合和智能发现，支持对领域知识资源的发布、交流、组织与利用[3]。

　　中国科学院专业领域知识环境建设具有院所协同建设的特点，由资源建设人员、技术开发人员、学科馆员、所级图书馆员、用户组成的强大团队为专业领域知识环境建设和应用提供了强大的人员保障。在底层平台建设、知识组织体系建设、知识内容建设、知识环境服务推广、知识环境运行管理的每个环节，不同角色人员相互协作，推动专业领域知识环境向集成化、智能化、个性化方向发展。

　　面向植物领域的科学家网络建设是专业领域知识环境的探索性应用研究。本文以中国科学院上海辰山植物科研中心为应用服务对象，基于专业领域知识环境建设的目标及方法，在植物科学领域的知识组织、知识发现以及功能应用中加以新的尝试，并探索建立以研究所课题组为基本单元( 基本点) 、学科领域为面的网络式知识服务体系。

　　2. 2 植物领域科学家网络建设需求

　　( 1) 用户需求层面

　　中国科学院上海辰山植物科研中心为中国科学院与上海市院地合作新建科研单元，在人员构成、学科设置等方面具有跨区域、跨领域的交叉性，同时为发挥科研与植物园建设的优势互补、相互促进等作用，科研人员期待通过构建知识环境网络，实现植物科学领域国内外科学家的彼此发现，能从知识链接、推导的功能中发现植物科学新的学科增长点，寻找新的合作机会。同时，科研人员还注意到科研工作不同环节需要不同数据、工具、软件和空间的支撑，建立一个综合集成的知识工具网络，用于支持科研人员工作流中前期知识储备( 选题和立项) 、中期实验过程中数据的获取整理和计算分析以及后期科研成果的发布存储及传播[4]是十分重要的，也使得中国科学院上海辰山植物科研中心的信息支撑功能有质的突破。

　　( 2) 技术功能需求层面

　　专业领域知识环境建设的关键点在于能否利用新技术实现更多知识组织和关联，并借助多元化呈现手段吸引并激发用户的兴趣和热情。植物领域科学家网络中的课题组科研人员期望能借助视频等多媒体手段，拍摄和记录存在于课题组内部的实验成果，在利用语义网技术和关联数据技术的开发和应用中推动隐形知识的发现，促进知识的共享、交流与传播。

　　3 建设目标、思路及建设路径

　　3. 1 植物领域科学家网络建设目标

　　通过对各类型数字信息资源的采集、组织、集成和挖掘，建设能支持中国科学院上海辰山植物科学研究中心的用户，实现对数字知识资源的动态实时发布、利用、共享和交流的、能融入到用户科研工作过程的植物科学领域知识环境，实现对数字化综合科技信息的知识组织、知识发现和知识获取。这有助于中国科学院上海辰山植物科学研究中心群组团队成员知识的获取、存储、共享、交流、应用和创新能力的培养，从而提高科研团队的核心竞争力。

　　3. 2 植物领域科学家网络建设思路

　　以现有 SKE 软件平台为基础，开展面向植物科学专业领域及课题组需求的应用服务，构建融入科研工作过程的植物科学综合科技信息服务平台，提供支持用户实现信息传播和共享交流的工具。

　　同时以中国科学院上海辰山植物科学研究中心个性化服务需求为切入点，创新现有 SKE 软件平台服务功能，构建“植物科学实验视频知识库”，以实验视频方式，记录和共享重要实验过程、实验方法，进一步促进研究所自身知识的整合与管理。实验视频知识库将与现有 SKE 软件平台实现系统对接，底层知识组织体系相关关联，为课题组之间、学科馆员与科研人员之间提供一个交流、互动的知识服务平台。建设目标应用场景如图 1 所示。

　　3. 3 植物领域科学家网络建设路径

　　( 1) 根据用户需求，选择合适的 SKE 系统平台，明确系统整体框架。

　　SKE 提供“单门户”、“多门户”两种方式。用户需求为既要满足各课题组个性化的信息环境建设需求，同时还要提供一个面向植物科学领域的知识环境，实现共性需求的满足。总门户的信息内容可以被各课题组共享至课题门户平台，各课题门户的信息也能与总平台进行关联使用。经讨论采用了多门户方式，建设一个植物领域科学家网络总平台和 8 个面向课题组的分平台。

　　( 2) 根据用户需求，分析现有系统功能，进行平台功能升级开发。

　　植物领域科学家网络个性化需求是在 SKE 核心本体库的基础上，建设一个面向视频知识库的新空间本体，是单独建设还是在现有功能上开发是需要讨论的问题。本体是 SKE 建设的核心部分，SKE 本体的设计策略是 Core Ontology + Local Ontology。在分析现有平台功能后，经过反复讨论，确定在现有核心本体中增加实验视频类，实现实验视频与其他知识单元的关联。同时考虑建设面向植物科学的学科本体，便于科研人员从学科领域角度实现对相关知识的发现。底层本体设计模型如图 2 所示:

　　( 3) 调 研 用 户 需 求，明确平台框架栏目及数据来源。

　　总分平台框架栏目以及数据来源是一个十分重要的问题，在平台建设中，充分调研用户对栏目的需求，并由课题组提供面向自己课题领域的关键词。设置的总分平台框架栏目如图 3 所示。

　　( 4) 添加数据，初步实现系统功能效果。

　　①数据类型及来源

　　植物领域科学家网络总分平台的数据类型包括文本、图片、附件、视频、超链接 URL、RSS 等。数据来源目前包括上海辰山植物科研中心网站信息、年报、经过调研后统计筛选的常用文献数据库、科学数据库、工具软件等链接、核心期刊最新 RSS 和常用科技网站 RSS 信息以及辰山科研中心课题组实地拍摄和组织的视频信息。

　　②数据添加流程

　　在系统平台初建过程中，手工添加数据是尽快掌握和熟悉平台功能最有效的方法。具体流程包括: 登录; 网站样式设置; 栏目的设置; 记录新建; 记录修改与删除; 本体、属性、记录和类的关系的研究与实践。

　　③数据添加后的系统初步效果举例

　　1) 总分平台数据记录发布和关联。总分平台数据记录添加时选择关联平台发布功能，可实现一条数据多平台发布的效果，如图 4 所示:

　　2) 作者关系图、关联历史———知识发现和推理。数据添加后，系统底层设定的公理将发挥作用，能自动推导出作者关系图以及记录用户访问过程并可视化呈现，初步实现知识发现和推理功能，如图 5 和图 6 所示。

　　3) 对平台用户权限的控制，表现在对信息是否对外公开发布的控制。如图 7 所示，设定了信息发表的权限为本课题组知识环境用户可用，公共用户则无法访问。

　　4 植物领域科学家网络建设中关键技术实现

　　4. 1 实验视频底层架构及应用层面应用

　　在 SKE 核心本体库基础上，建设一个面向实验视频知识库新空间本体的个性化需求，在底层本体设计中考虑技术实现可行性，确定在现有核心本体中增加实验视频类，实现实验视频与其他知识单元的关联。实现方式如图 8 所示。

　　实验视频功能为项目个性化需求，需在应用层进行二次开发，增加实验视频播放浏览发布功能，新增实验视频栏目，在植物科学家网络总平台首页设置实验视频播放内容。应用效果如图 9 所示。

　　4. 2 课题组实验视频拍摄流程及方法

　　面向课题组进行实验视频拍摄是一个探索研究的过程，尽管在商业性数据库中已有科学实验视频的案例，但在自建科研信息环境平台中尚属首次。首先确立了总体思路: 调研视频采集模式; 调研视频拍摄模式; 制定拍摄方案; 拍摄制作。

　　( 1) 调研视频采集模式是指对著名视频期刊网站 ( JoVE) 、期刊视频门户( Science) 等进行深入研究，归纳出视频表现手法及方式，如实验现场记录型、成果访谈型、原创论文实验部分还原型等。

　　( 2) 调研视频拍摄模式是指对著名视频拍摄机构的拍摄流程和方式进行深入了解，如拍摄时机位的选择、记录媒介的选择、后期制作流程、费用等。

　　( 3) 制定拍摄方案是指实地调研实验室拍摄环境、明确实验进展，确定拍摄时间、方式、制作脚本等。

　　( 4) 拍摄制作是指实际拍摄记录、后期剪辑、配音、动画合成。

　　4. 3 建立实验视频为核心的知识关联

　　以实验视频为核心的知识关联将连接起科研过程中的各环节，对实验各阶段产生的不同类型科学数据、文献数据，通过本体底层的扩展功能进行部署及设计，最终通过公理的预设进行知识关联与发现。为研究所实验室提供实验视频、科学数据、文献的收集、管理、检索及个性化服务的系统平台，便于实验室对自己研究领域内的创新内容进行跟踪分析及同行之间沟通、交流。

　　5 植物领域科学家网络应用服务

　　5. 1 服务过程

　　( 1) 建立一支高效的建设与服务团队

　　植物领域科学家网络建设服务中，团队的建立是最先开展的工作环节。建立以学科馆员为核心，SKE 系统支撑人员、研究所图书馆员、课题组科研人员互为一体的高效立体项目团队网络是开展建设和服务的基础和关键。随着建设及服务工作的不断深入，网络视频技术人员、实验人员成为团队网络新成员，分工明确、团结协作、各司其职。值得一提的是，在植物领域科学家网络的建设中，科研人员不单是科研知识环境平台的最终用户，还是平台建设者，参与平台的内容维护、视频拍摄等多个环节。建设与服务团队结构如图 10 所示:

　　( 2) 构建一个和谐的交流环境

　　有效的沟通交流机制是推进植物领域科学家网络建设与服务的保障，团队成员间利用 Skype、QQ、邮件等网络信息交流工具保持多渠道沟通和交流。建立定期面对面交流机制，实现团队内部培训、平台用户需求调研、平台用户操作培训、同行交流等，使得知识环境建设及应用人员在平台技术能力认知上保持同样水平，在需求及解决方案上具有相同获知权，能及时沟通交流存在的问题并给与及时反馈解决。

　　( 3) 制定一套规范的管理及操作文档

　　植物领域科学家网络的建设及服务根据管理需求，采用分级管理机制。总平台运行维护权限为学科馆员、研究所图书馆员; 分平台运行维护的权限归各课题组科研人员所有; 系统超级管理员具有总管理权限。

　　植物领域科学家网络可持续能力建设规范文档的建立有利于平台建设团队内部知识共享，也为科研人员自行建立科研知识环境提供可参考依据。目前已制订的规范文档包括: 知识环境可持续发展整体框架说明; 团队建设机制说明; 运行管理办法; 知识环境使用手册; 知识环境维护说明; 使用管理规定等。

　　5. 2 服务效果

　　( 1) 植物领域科学家网络总分平台使用

　　植物领域科学家网络总平台网址为 http: / /ske. slas. ac. cn /ske /。总平台目前使用对象包括辰山科研中心科研人员、相关植物学科领域科研人员、SKE 建设人员等。总平台页面使用如图 11 所示。

　　植物领域科学家网络分平台为药用植物与次生代谢研究组、能源植物生物技术研究组、植物抗逆和分子进化研究组、植物保护生物学组、植物系统与进化研究组、蕨类植物物种多样性与保育组、植物分类研究组、观赏植物资源及利用组 8 个课题组分平台，服务对象主要为各课题组成员以及与课题相关的科研人员。

　　( 2) 实验视频拍摄及使用

　　面向课题组科学实验视频的拍摄已经建立了拍摄流程及使用规范，5 个不同内容的实验视频根据用户的不同需求采用不同表现方式进行了拍摄和后期制作。已拍摄的视频截图如图 12 所示:

　　实验视频的使用涉及到用户权限、使用安全、知识产权等多方面问题，在植物领域科学家网络实验视频使用中，根据课题组实验视频保密性、共享权限的要求进行了管理和设置，确保知识产权合理。

　　( 3) 用户评价

　　在植物科学领域科学家网络平台推出以后，用户的反馈评价十分重要。用户更多的反馈来自对实验视频的感受:

　　①对植物次生代谢产物提取分析的视频。这个工作对于即将加入研究团队的学生是很好的视频教程。

　　②对药用植物组织培养的视频。通过视频拍摄，让研究人员对自己的工作有了新的认识，即不仅是完成实验任务，更是在研究科学问题。

　　通过 SKE 平台展示工作，对工作水平提出了更高的要求: 实验要更加标准化、严格化，并且不断创新， SKE 平台不仅提供了展现自己的机会，随着它的发展与完善，也将是研究人员共同学习对外交流的平台。

　　用户对植物领域科学家网络平台的深入需求: 平台中用户论坛及共享互动部分对课题组及科研十分重要，尤其在课题组合作利用平台方面; 科学数据的管理需要从数据安全性角度进行深入研究等。

　　6 植物领域科学家网络应用发展

　　像美国的新 VIVO 系统[5]由 7 家图书馆共同建设一样，植物领域科学家网络的建设，也必将从建设规模、技术手段、应用效果等多方面进行深入思考和发展。

　　( 1) 新植物领域科学家网络的建设规模

　　植物科学领域历来是中国科学院的优势学科，科研加植物园的发展模式使得植物科学学科建设在未来具有更多应用优势。以上海辰山植物科研中心为开端，建设面向中国科学院植物领域的大科学家网络的理念具有现实意义。

　　( 2) 新植物领域科学家网络的技术实现手段

　　以现有 SKE 系统平台为基础的植物领域科学家网络，存在大规模格式数据源较难获取的问题。没有大规模数据的支撑，科研知识环境所倡导的知识推理和知识发现功能无法有效体现。但借助 SKE 系统底层开放性、扩展性强的特点，基于本体开发数据摄取工具，从权威机构也包括著名数据库商中获取数据，实现批量格式数据的大规模计算和处理，并按照关联数据标准，在关联数据云中，较容易实现被获取以及自有数据和其他数据的互操作。

　　( 3) 新植物领域科学家网络的应用效果

　　以实验视频、科学数据管理为特色的新植物领域科学家网络将受到科研人员的欢迎。满足科研过程各环节中对各类型数据源的有效管理并实现植物领域内国外科学家的合作发现是真正为科研发展提供了一个知识化、智能化、个性化的网络系统，它也将成为科研人员随身的“工具”和“助手”。——论文作者：沈东婧1 许咏丽1 夏 勃2

　　参考文献:

　　[1]VIVO: A Research and Discovery Tool[EB /OL]. [2012 - 06 - 15]. http: / /vivo. cornell. edu /.

　　[2]SKE: 中国科学院专业领域知识环境[EB /OL].[2012 - 06 - 15]. http: / /ske. las. ac. cn. ( SKE: Subject Knowledge Environment in CAS[EB /OL]. [2012 - 06 - 15]. http: / /ske. las. ac. cn. )

　　[3]宋文，刘毅，黄金霞，等. 院所协同机制下的专业领域知识环境建设[J].图书情报工作，2010，54( 14) : 116 - 120. ( Song Wen， Liu Yi，Huang Jinxia，et al. Study on Subject Knowledge Environment Based on CAS Federation[J]. Library and Information Service，2010，54( 14) : 116 - 120. )

　　[4]黄金霞. 用户知识环境应用系统分析[J].图书馆学研究: 理论版，2011( 6) : 55 - 59，62. ( Huang Jinxia. A Study on User Knowledge Environment Systemns[J]. Researches in Library Science，2011 ( 6) : 55 - 59，62. )

　　[5 ] VIVO: Enabling National Networking of Scientists[EB /OL].[2012 - 06 - 25]. http: / /vivoWeb. org

文章名称：面向植物领域科学家网络应用研究与实践

文章地址：http://www.sciqk.com/lwfw/nylw/12624.html