基于Neo4j的食品添加剂知识图谱构建及查询方法研究开题报告

 2023-02-08 09:35:29

1. 研究目的与意义

食品工业已成为国民经济的支柱产业和保障民生的基础性产业，据工信部公布数据显示，2019年全年，食品工业总产值超8万亿，同比增长4.2%。食品工业的发展也使得居民的饮食和健康状况得到了极大的改善。

其中，食品添加剂大大促进了食品工业的发展，并被誉为现代食品工业的灵魂，其主要具有防止食物变质，改善食品感官性状，方便食品加工等作用。但是近年来频频曝光的一些所谓“添加剂”的食品安全重大事故， 诸如三鹿奶粉、吊白块、苏丹红、瘦肉精、孔雀石绿等，有关媒体在报到时缺乏专业知识，导致公众对食品添加剂产生了较大误解，部分人认为只要是加入到食品中的都是食品添加剂；相当多的人对食品添加剂还停留在过去所用的化工合成的防腐剂、合成着色剂等认知上[1]。

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2. 研究内容和预期目标

一、研究内容：

本文的主要研究内容是将知识图谱结合GB2760-2014中的数据，通过数据处理，从数据库中提取知识，构建食品添加剂知识图谱，基于图数据库Neo4j将原本的数据结构与之间的关系通过圆和边的形式可视化展现，并基于Python编写程序实现智能知识查询。本文具体的研究内容如下：

（1）爬取可编辑的GB2060-2014食品添加剂数据。因为《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB2760-2014）并没有可直接编辑的数据库，食品伙伴网上的食品添加剂查询系统有较完备的半结构化数据，因此通过JAVA爬虫抓取GB2760-2014食品添加剂使用标准里的半结构化和非结构化数据，以文本形式进行存储，并将所有爬取到的文本文档进行整合，处理成可直接使用的Excel表格数据；

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3. 国内外研究现状

知识图谱是在语义网基础上衍进的一种应用方式，能够有效拆解不同异构数据，用节点、边清楚的展现出实体与实体之间的关系并进行可视化展示。专家学者可以通过知识表示、知识融合等方法，研究分析繁杂的数据量，使得知识图谱具备巨大的潜在应用价值，因此，如何将知识图谱应用到通用或垂直领域一直是研究和应用的热点。

国外对知识图谱的研究起步较早，知识图谱最早出现是被应用在DNA领域，Eugene Garfield等人采用知识图谱这样的科学方法，描绘出DNA研究的历史进程[17]。在情报学领域，用来显示学科知识的发展进程和关系的科学知识图谱，通过信息处理、定量分析和可视化等技术有效的将领域知识的发展动态的表示出来，被广泛的用于文献分析中[18]。代表性的工具有：CiteSpace、Net Draw等[19]。随着互联网的快速发展，人们开始研究如何更好的展示互联网上的大量数据，使得知识图谱在情报学领域被赋予了新的含义。Google公司在2012年正式提出了知识图谱，通过对互联网上分散信息的知识抽取、知识融合和实体对齐技术将实体以及实体之间的关系构建出知识图谱。据此搭建的搜索引擎涵盖了维基百科、Freebase、CIA等超出5亿的知识实体以及35亿条实体之间的关系，从而进一步提高搜索引擎的效率和结果的准确度[20]。

在此之后，国内外许多互联网公司纷纷效仿，出现了众多知识图谱产品，2013年，百度正式推出“知心”[21]，与此同时，搜狗推出“知立方”[22]，微软的Probase[23]，华东理工大学的知识魔方[24]等。国内外公司和学校对知识图谱的研究使得知识图谱技术日益成熟，国内外众多高校、政府部门、企事业单位、科研单位纷纷开始注重知识图谱的应用，取得了众多成果。

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4. 计划与进度安排

一、研究计划：

1、2022年12月10日--2022年1月20日：查阅相关资料、完成开题报告。

2、2022.1.21-2022.2.15：学习Python网络爬虫技术、Neo4j图数据库构建、可视化查询；建立好食品添加剂图数据库。

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5. 参考文献

[1] 张辉,贾敬敦,王文月,陈秀娟,吴世嘉,王洪新,王静.国内食品添加剂研究进展及发展趋势[J].食品与生物技术学报,2016,35(03):225-233.

[2] 中华人民共和国食品安全法实施条例[J].粮食与饲料工业,2019(09):30.

[3] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品添加剂使用标准:GB 2760-2014[S],2014.

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