biorxiv-database

bioRxiv 数据库

概述

本技能提供高效的基于 Python 的工具，用于搜索和检索 bioRxiv 数据库中的预印本。它支持按关键词、作者、日期范围和类别进行全面的搜索，返回结构化 JSON 元数据，包括标题、摘要、DOI 和引用信息。本技能还支持下载 PDF 以进行全文分析。

何时使用本技能

在以下情况使用本技能：

• 搜索特定研究领域的最新预印本
• 追踪特定作者的出版物
• 进行系统性文献综述
• 分析特定时间段内的研究趋势
• 检索元数据用于引文管理
• 下载预印本 PDF 以供分析
• 按 bioRxiv 主题类别筛选论文

核心搜索能力

1. 关键词搜索

搜索标题、摘要或作者列表中包含特定关键词的预印本。

基本用法：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --keywords "CRISPR" "gene editing" \
  --start-date 2024-01-01 \
  --end-date 2024-12-31 \
  --output results.json

带类别筛选：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --keywords "neural networks" "deep learning" \
  --days-back 180 \
  --category neuroscience \
  --output recent_neuroscience.json

搜索字段： 默认情况下，关键词会在标题和摘要中同时搜索。可通过 --search-fields 自定义：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --keywords "AlphaFold" \
  --search-fields title \
  --days-back 365

2. 作者搜索

查找特定作者在某个日期范围内的所有论文。

基本用法：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --author "Smith" \
  --start-date 2023-01-01 \
  --end-date 2024-12-31 \
  --output smith_papers.json

近期出版物：

# Last year by default if no dates specified
python scripts/biorxiv_search.py \
  --author "Johnson" \
  --output johnson_recent.json

3. 日期范围搜索

检索在特定日期范围内发布的所有预印本。

基本用法：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --start-date 2024-01-01 \
  --end-date 2024-01-31 \
  --output january_2024.json

带类别筛选：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --start-date 2024-06-01 \
  --end-date 2024-06-30 \
  --category genomics \
  --output genomics_june.json

回溯天数快捷方式：

# Last 30 days
python scripts/biorxiv_search.py \
  --days-back 30 \
  --output last_month.json

4. 按 DOI 获取论文详情

检索特定预印本的详细元数据。

基本用法：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --doi "10.1101/2024.01.15.123456" \
  --output paper_details.json

接受完整 DOI URL：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --doi "https://doi.org/10.1101/2024.01.15.123456"

5. PDF 下载

下载任意预印本的全文 PDF。

基本用法：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --doi "10.1101/2024.01.15.123456" \
  --download-pdf paper.pdf

批量处理： 对于多个 PDF，从搜索结果 JSON 中提取 DOI 并逐个下载论文：

import json
from biorxiv_search import BioRxivSearcher

# Load search results
with open('results.json') as f:
    data = json.load(f)

searcher = BioRxivSearcher(verbose=True)

# Download each paper
for i, paper in enumerate(data['results'][:10]):  # First 10 papers
    doi = paper['doi']
    searcher.download_pdf(doi, f"papers/paper_{i+1}.pdf")

有效类别

按 bioRxiv 主题类别筛选搜索：

• animal-behavior-and-cognition
• biochemistry
• bioengineering
• bioinformatics
• biophysics
• cancer-biology
• cell-biology
• clinical-trials
• developmental-biology
• ecology
• epidemiology
• evolutionary-biology
• genetics
• genomics
• immunology
• microbiology
• molecular-biology
• neuroscience
• paleontology
• pathology
• pharmacology-and-toxicology
• physiology
• plant-biology
• scientific-communication-and-education
• synthetic-biology
• systems-biology
• zoology

输出格式

所有搜索都返回以下格式的结构化 JSON：

{
  "query": {
    "keywords": ["CRISPR"],
    "start_date": "2024-01-01",
    "end_date": "2024-12-31",
    "category": "genomics"
  },
  "result_count": 42,
  "results": [
    {
      "doi": "10.1101/2024.01.15.123456",
      "title": "Paper Title Here",
      "authors": "Smith J, Doe J, Johnson A",
      "author_corresponding": "Smith J",
      "author_corresponding_institution": "University Example",
      "date": "2024-01-15",
      "version": "1",
      "type": "new results",
      "license": "cc_by",
      "category": "genomics",
      "abstract": "Full abstract text...",
      "pdf_url": "https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.15.123456v1.full.pdf",
      "html_url": "https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.15.123456v1",
      "jatsxml": "https://www.biorxiv.org/content/...",
      "published": ""
    }
  ]
}

常见使用模式

文献综述工作流

1. 宽泛的关键词搜索：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --keywords "organoids" "tissue engineering" \
  --start-date 2023-01-01 \
  --end-date 2024-12-31 \
  --category bioengineering \
  --output organoid_papers.json

2. 提取并查看结果：

import json

with open('organoid_papers.json') as f:
    data = json.load(f)

print(f"Found {data['result_count']} papers")

for paper in data['results'][:5]:
    print(f"\nTitle: {paper['title']}")
    print(f"Authors: {paper['authors']}")
    print(f"Date: {paper['date']}")
    print(f"DOI: {paper['doi']}")

3. 下载选定的论文：

from biorxiv_search import BioRxivSearcher

searcher = BioRxivSearcher()
selected_dois = ["10.1101/2024.01.15.123456", "10.1101/2024.02.20.789012"]

for doi in selected_dois:
    filename = doi.replace("/", "_").replace(".", "_") + ".pdf"
    searcher.download_pdf(doi, f"papers/{filename}")

趋势分析

通过分析一段时间内的发表频率来追踪研究趋势：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --keywords "machine learning" \
  --start-date 2020-01-01 \
  --end-date 2024-12-31 \
  --category bioinformatics \
  --output ml_trends.json

然后分析结果中的时间分布。

作者追踪

监控特定研究人员的预印本：

# Track multiple authors
authors = ["Smith", "Johnson", "Williams"]

for author in authors:
    python scripts/biorxiv_search.py \
      --author "{author}" \
      --days-back 365 \
      --output "{author}_papers.json"

Python API 用法

对于更复杂的工作流，可直接导入并使用 BioRxivSearcher 类：

from scripts.biorxiv_search import BioRxivSearcher

# Initialize
searcher = BioRxivSearcher(verbose=True)

# Multiple search operations
keywords_papers = searcher.search_by_keywords(
    keywords=["CRISPR", "gene editing"],
    start_date="2024-01-01",
    end_date="2024-12-31",
    category="genomics"
)

author_papers = searcher.search_by_author(
    author_name="Smith",
    start_date="2023-01-01",
    end_date="2024-12-31"
)

# Get specific paper details
paper = searcher.get_paper_details("10.1101/2024.01.15.123456")

# Download PDF
success = searcher.download_pdf(
    doi="10.1101/2024.01.15.123456",
    output_path="paper.pdf"
)

# Format results consistently
formatted = searcher.format_result(paper, include_abstract=True)

最佳实践

1. 使用适当的日期范围：日期范围越小，返回速度越快。对于长时间跨度的关键词搜索，考虑拆分为多个查询。

2. 按类别筛选：在可能的情况下，使用 --category 以减少数据传输并提高搜索精度。

3. 遵守速率限制：脚本包含自动延迟（请求之间间隔 0.5s）。对于大规模数据收集，请添加额外延迟。

4. 缓存结果：将搜索结果保存到 JSON 文件，以避免重复的 API 调用。

5. 版本追踪：预印本可能有多个版本。version 字段指示返回的是哪个版本。PDF URL 包含版本号。

6. 优雅地处理错误：检查输出 JSON 中的 result_count。结果为空可能表明日期范围有问题或 API 连接出现问题。

7. 调试时使用详细模式：使用 --verbose 标志查看 API 请求和响应的详细日志记录。

高级功能

自定义日期范围逻辑

from datetime import datetime, timedelta

# Last quarter
end_date = datetime.now()
start_date = end_date - timedelta(days=90)

python scripts/biorxiv_search.py \
  --start-date {start_date.strftime('%Y-%m-%d')} \
  --end-date {end_date.strftime('%Y-%m-%d')}

结果数量限制

限制返回的结果数量：

python scripts/biorxiv_search.py \
  --keywords "COVID-19" \
  --days-back 30 \
  --limit 50 \
  --output covid_top50.json

排除摘要以提升速度

当仅需要元数据时：

# Note: Abstract inclusion is controlled in Python API
from scripts.biorxiv_search import BioRxivSearcher

searcher = BioRxivSearcher()
papers = searcher.search_by_keywords(keywords=["AI"], days_back=30)
formatted = [searcher.format_result(p, include_abstract=False) for p in papers]

编程式集成

将搜索结果集成到下游分析流水线中：

import json
import pandas as pd

# Load results
with open('results.json') as f:
    data = json.load(f)

# Convert to DataFrame for analysis
df = pd.DataFrame(data['results'])

# Analyze
print(f"Total papers: {len(df)}")
print(f"Date range: {df['date'].min()} to {df['date'].max()}")
print(f"\nTop authors by paper count:")
print(df['authors'].str.split(',').explode().str.strip().value_counts().head(10))

# Filter and export
recent = df[df['date'] >= '2024-06-01']
recent.to_csv('recent_papers.csv', index=False)

测试该技能

要验证 bioRxiv 数据库技能是否正常工作，请运行完整的测试套件。

前提条件：

uv pip install requests

运行测试：

python tests/test_biorxiv_search.py

测试套件会验证：

• 初始化：BioRxivSearcher 类的实例化
• 日期范围搜索：检索特定日期范围内的论文
• 类别筛选：按 bioRxiv 类别筛选论文
• 关键词搜索：查找包含特定关键词的论文
• DOI 查找：通过 DOI 检索特定论文
• 结果格式化：论文元数据的正确格式化
• 时间间隔搜索：按时间间隔获取近期论文

预期输出：

🧬 bioRxiv Database Search Skill Test Suite
======================================================================

🧪 Test 1: Initialization
✅ BioRxivSearcher initialized successfully

🧪 Test 2: Date Range Search
✅ Found 150 papers between 2024-01-01 and 2024-01-07
   First paper: Novel CRISPR-based approach for genome editing...

[... additional tests ...]

======================================================================
📊 Test Summary
======================================================================
✅ PASS: Initialization
✅ PASS: Date Range Search
✅ PASS: Category Filtering
✅ PASS: Keyword Search
✅ PASS: DOI Lookup
✅ PASS: Result Formatting
✅ PASS: Interval Search
======================================================================
Results: 7/7 tests passed (100%)
======================================================================

🎉 All tests passed! The bioRxiv database skill is working correctly.

注意： 如果在特定日期范围或类别中未找到论文，部分测试可能会显示警告。这是正常现象，并不表示失败。

参考文档

有关详细的 API 规范、端点文档和响应模式，请参阅：

• references/api_reference.md - 完整的 bioRxiv API 文档

该参考文件包含：

• 完整的 API 端点规范
• 响应格式详情
• 错误处理模式
• 速率限制指南
• 高级搜索模式