Automatable Annotations – Image Processing and Machine Learning for Script in 3D and 2D with GigaMesh

Libraries, archives and museums hold vast numbers of objects with script in 3D such as inscriptions, coins, and seals, which provide valuable insights into the history of humanity. Cuneiform tablets in particular provide access to information on more than three millennia BC. Since these clay tablets require an extensive examination for transcription, we developed the modular GigaMesh software framework to provide high-contrast visualization of tablets captured with 3D acquisiton techniques. This framework was extended to provide digital drawings exported as XML-based Scalable Vector Graphics (SVG), which are the fundamental input of our approach inspired by machine-learning techniques based on the principle of word spotting. This results in a versatile symbol-spotting algorithm to retrieve graphical elements from drawings enabling automated annotations. Through data homogenization, we achieve compatibility to digitally born manual drawings, as well as to retro-digitized drawings. The latter are found in large Open Access databases, e.g. provided by the Cuneiform Database Library Initiative (CDLI). Ongoing and future work concerns the adaptation of filtering and graphical query techniques for two-dimensional raster images widely used within Digital Humanities research

Identifying human phenotype terms in text using a machine learning approach

Tese de mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional (Bioinformática) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Todos os dias, uma grande quantidade de informação biomédica está a ser criada sob a forma de artigos científicos, livros e imagens. Como a linguagem humana tem uma natureza não-estruturada (texto com baixo nível de organização), torna-se necessário a criação de métodos de extração de informação automáticos para que seja possível converter esta informação de modo a ser legível por uma máquina e para que seja possível automatizar este processo. Os sistemas de extração de informação têm melhorado ao longo dos anos, tornando-se cada vez mais eficazes. Esta informação extraída pode depois ser inserida em bases de dados para que seja facilmente acessível, pesquisável e para que seja possível criar ligações entre diferentes tipos de informação. O Processamento de Linguagem Natural (PLN) é uma área da informática que lida com linguagem humana. O seu objetivo é extrair significado de texto não-estruturado, de forma automática, utilizando um computador. Utiliza um conjunto de técnicas como tokenization, stemming, lemmatization e part-of-speech tagging para desconstruir o texto e torna-lo legível para máquinas. O PLN tem várias aplicações, entre as quais podemos encontrar: coreference resolution, tradução automática, Reconhecimento de Entidades Mencionadas (REM) e part-of-speech tagging. Os métodos de aprendizagem automática têm um papel muito importante na extração de informação, tendo sido desenvolvidos e melhorados ao longo dos anos, tornando-se cada vez mais poderosos. Estes métodos podem ser divididos em dois tipos: aprendizagem não-supervisionada e aprendizagem supervisionada. Os métodos de aprendizagem não-supervisionada como o Clustering, não necessitam de um conjunto de treino anotado, sendo isso vantajoso pois pode ser difícil de encontrar. Estes métodos podem ser usados para encontrar padrões nos dados, o que pode ser útil quando as características dos dados são desconhecidas. Por sua vez, os métodos de aprendizagem supervisionada utilizam um conjunto de treino anotado, que contém exemplos para os dados de input e de output, com o qual é possível criar um modelo capaz de classificar um conjunto de dados não anotado. Alguns dos métodos de aprendizagem supervisionada mais comuns são os Conditional Random Fields (CRFs), Support Vectors Machines (SVMs) e Decision Trees. Os CRFs são utilizados nesta tese e são modelos probabilísticos geralmente usados em sistemas de REM. Estes modelos apresentam vantagens em relação a outros modelos, permitindo relaxar as hipóteses de independência que são postas aos Hidden Markov Models (HMM) e evitar os problemas de bias (preconceito) existentes nos SVMs. O REM é um método que consiste na identificação de entidades em texto não-estruturado. Os sistemas REM podem ser divididos em três vertentes: métodos de aprendizagem automática, métodos baseados em dicionários e métodos baseados em regras escritas. Hoje em dia, a maioria dos sistemas de REM utilizam métodos de aprendizagem automática. As vertentes que utilizam apenas métodos de aprendizagem automática são flexíveis, mas precisam de grandes quantidades de dado, tendo a possibilidade de não produzir resultados precisos. Os métodos baseados em dicionários eliminam a necessidade de grandes quantidades de dados e conseguem obter bons resultados. No entanto, estes métodos são limitativos pois não conseguem identificar entidades que não estão dentro do dicionário. Finalmente, métodos que usam regras escritas podem produzir resultados de alta qualidade. Não tendo tantas limitações como os métodos baseados em dicionários, têm a desvantagem de ser necessário uma grande quantidade de tempo e trabalho manual para obter bons resultados. O objetivo desta tese é o desenvolvimento de um sistema REM, o IHP (Identifying Human Phenotypes) para a identificação automática de entidades representadas na Human Phenotype Ontology (HPO). A HPO é uma ontologia com o objetivo de fornecer um vocabulário standardizado para defeitos fenotípicos que podem ser encontrados em doenças humanas. O IHP utiliza métodos de aprendizagem automática para o processo de identificação de entidades e uma combinação de métodos baseados em dicionários e métodos baseados em regras escritas para o processo de validação das entidades identificadas. O IHP utiliza duas ferramentas de benchmarking específicas para esta ontologia, apresentadas num trabalho anterior (Groza T, 2015): O Gold Standard Corpora (GSC), que consiste num conjunto de abstracts com as respetivas anotações de termos do HPO, e os Test Suites (TS), que consistem num conjunto de testes específicos divididos em categorias diferentes. Estas ferramentas têm o propósito de testar diferentes propriedades dos anotadores. Enquanto que o GSC testa os anotadores de uma forma geral, avaliando a capacidade de identificar entidades em texto livre, os TS são compostos por um conjunto de testes que avaliam as possíveis variações linguísticas que as entidades do HPO podem ter. Groza et al. também apresenta os resultados do anotador BioLark-CR, o qual é utilizado como baseline para os resultados do IHP. O IHP utiliza o IBEnt (Identification of Biological Entities) como o sistema de REM base, tendo sido modificado para aceitar entidades do HPO. Este sistema usa o Stanford CoreNLP em conjunto com CRFs, sob a forma de StanfordNER e CRFSuite, de modo a criar um modelo a partir de um conjunto de treino. Este modelo pode depois ser avaliado por um conjunto de teste. Para a criação de um modelo é necessário selecionar um conjunto de características (features) que se ajuste ao conjunto de dados utilizados. O StanfordNER e o CRFSuite apresentam conjuntos de features diferentes. Para o StanfordNER, uma lista de features existente foi utilizada, aplicando um algoritmo para selecionar as features que trazem maiores benefícios. Para o CRFSuite, foi criado um conjunto de features (linguísticas, morfológicas, ortográficas, léxicas, de contexto e outra) com base em trabalhos prévios na área do REM biomédico. Este conjunto de features foi testado e selecionado manualmente de acordo com o desempenho. Além da utilização das features, um conjunto de regras de pós-processamento foi desenvolvido para pesquisar padrões linguísticos, utilizando também listas de palavras e stop words, com o propósito de remover entidades que tenham sido mal identificadas, identificar entidades que não tenham sido identificadas e combinar entidades adjacentes. Os resultados para o IHP foram obtidos utilizando os classificadores StanfordNER e o CRFSuite. Para o StanfordNER, o IHP atinge um F-measure de 0.63498 no GSC e de 0.86916 nos TS. Para o CRFSuite, atinge um F-measure de 0.64009 no GSC e 0.89556 nos TS. Em relação ao anotador comparativo Bio-LarK CR, estes resultados mostram um aumento de desempenho no GSC, sugerindo que o IHP tem uma maior capacidade do que o BioLarK CR em lidar com situações reais. Apresenta, no entanto, um decréscimo nos TS, tendo uma menor capacidade em lidar com estruturas linguísticas complexas que possam ocorrer. No entanto, apesar de haver um decréscimo nos TS, as estruturas linguísticas avaliadas por estes testes ocorrem naturalmente em texto livre (como os abstracts do GSC), sugerindo que os resultados do GSC sejam mais significativos do que os resultados dos TS. Durante o desenvolvimento da tese, alguns problemas foram identificados no GSC: anotação de entidades superclasse/subclasse, número de vezes que uma entidade é anotada erros comuns. Devido a estas inconsistências encontradas, o IHP tem o potencial de ter um desempenho melhor no GSC. Para testar esta possibilidade, foi efetuado um teste que consiste em remover Falsos Positivos que se encontram tanto nas anotações do GSC como também na base de dados do HPO. Estes Falsos Positivos, estando presentes no GSC e no HPO, provavelmente deveriam ser considerados como bem anotados, mas, no entanto, o GSC não identifica como uma entidade. Estes testes mostram que o IHP tem o potencial de atingir um desempenho de 0.816, que corresponde a um aumento considerável de cerca de 0.18 em relação aos resultados obtidos. Com a análise destas inconsistências encontradas no GSC, uma nova versão, o GSC+, foi criada. GSC+ permite uma anotação dos documentos mais consistente, tentando anotar o máximo número de entidades nos documentos. Em relação ao GSC, ao GSC+ foram adicionadas 881 entidades e foram modificadas 4 entidades. O desempenho do IHP no GSC+ é consideravelmente mais alta do que no GSC, tendo atingindo um valor de F-measure de 0.863. Esta diferença no desempenho é devido ao facto do GSC+ tentar identificar o máximo número de entidades possível. Muitas entidades que eram consideradas como erradas, agora são consideradas corretas.Named-Entity Recognition (NER) is an important Natural Language Processing task that can be used in Information Extraction systems to automatically identify and extract entities in unstructured text. NER is commonly used to identify biological entities such as proteins, genes and chemical compounds found in scientific articles. The Human Phenotype Ontology (HPO) is an ontology that provides a standardized vocabulary for phenotypic abnormalities found in human diseases. This article presents the Identifying Human Phenotypes (IHP) system, tuned to recognize HPO entities in unstructured text. IHP uses IBEnt (Identification of Biological Entities) as the base NER system. It uses Stanford CoreNLP for text processing and applies Conditional Random Fields (CRFs) for the identification of entities. IHP uses of a rich feature set containing linguistic, orthographic, morphologic, lexical and context features created for the machine learning-based classifier. However, the main novelty of IHP is its validation step based on a set of carefully crafted hand-written rules, such as the negative connotation analysis, that combined with a dictionary are able to filter incorrectly identified entities, find missing entities and combine adjacent entities. The performance of IHP was evaluated using the recently published HPO Gold Standardized Corpora (GSC) and Test Suites (TS), where the system Bio-LarK CR obtained the best F-measure of 0.56 and 0.95 in the GSC and TS, respectively. Using StanfordNER, IHP achieved an F-measure of 0.646 for the GSC and 0.869 for the TS. Using CRFSuite, it achieved an F-measure of 0.648 for the GSC and 0.895 for the TS. Due to inconsistencies found in the GSC, an extended version of the GSC, the GSC+, was created, adding 881 entities and modifying 4 entities. IHP achieved an F-measure of 0.863 on GSC+. Both the GSC+ and the IHP system are publicly available at: https://github.com/lasigeBioTM/IHP

All texts are equal, but... Textual Plurality and the Critical Text in Digital Scholarly Editions

Is there a future for the “old philology”? Why are “truly critical” and “truly digital” editions so rare? This article discusses the questions raised at the Leuven round table by showcasing two scholarly editions that claim to be both digital and critical: the edition of William of Auxerre’s Summa de officiis ecclesiasticis, an early thirteenth century Latin treatise on liturgy, and the so-called HyperStack edition of Saint Patrick’s Confessio, a fifth-century open letter by Ireland’s patron saint, also written in Latin and the oldest text that has survived from Ireland in any language. In giving a comparative introduction to both of these online editions — to their underlying methodology and theoretical implications — I will make the following arguments: (1) Critical texts matter. The critical reconstruction of an assumed original text version as intended by an author remains of major interest for most textual scholars and historians as well as any person with an interest in historical texts. (2) Critical texts have the same legitimacy as various and different manifestations of a text. Digital editions enable the presentation of textual plurality. (3) There is no reason intrinsic to the digital medium that makes the idea of a critical text obsolete. Rather, a critical text can serve as the standard reference, as an ideal text to start with and as a portal to access the variety of textual manifestations of a particular work

Information scraps: how and why information eludes our personal information management tools

In this paper we describe information scraps -- a class of personal information whose content is scribbled on Post-it notes, scrawled on corners of random sheets of paper, buried inside the bodies of e-mail messages sent to ourselves, or typed haphazardly into text files. Information scraps hold our great ideas, sketches, notes, reminders, driving directions, and even our poetry. We define information scraps to be the body of personal information that is held outside of its natural or We have much still to learn about these loose forms of information capture. Why are they so often held outside of our traditional PIM locations and instead on Post-its or in text files? Why must we sometimes go around our traditional PIM applications to hold on to our scraps, such as by e-mailing ourselves? What are information scraps' role in the larger space of personal information management, and what do they uniquely offer that we find so appealing? If these unorganized bits truly indicate the failure of our PIM tools, how might we begin to build better tools? We have pursued these questions by undertaking a study of 27 knowledge workers. In our findings we describe information scraps from several angles: their content, their location, and the factors that lead to their use, which we identify as ease of capture, flexibility of content and organization, and avilability at the time of need. We also consider the personal emotive responses around scrap management. We present a set of design considerations that we have derived from the analysis of our study results. We present our work on an application platform, jourknow, to test some of these design and usability findings

On automating editions:The affordances of Handwritten Text Recognition platforms for scholarly editing

Recent developments in Handwritten Text Recognition (HTR) mean that automated editions – presentational editions generated from both digital images of text, and their corresponding transcriptions created by artificial intelligence – are now available to adopt, adapt, and critique. This paper responds to an absence within scholarly editing literature regarding HTR. HTR is a machine-learning approach that creates accurate transcriptions of images of handwritten documents. We highlight developments in text recognition technology, demonstrating that automated standardised editions are no longer a future possibility, but a reality necessary of consideration within a scholarly editing framework.We do this via a case study of creating a standardised online edition in the HTR platform Transkribus of the manuscripts of Marjorie Fleming (1803-1811), a Scottish child author who became posthumously famous for her free-thinking and precocious diaries. As well as providing a cost-effective way to generate machine-processable transcripts at scale, Transkribus can now generate digital online editions via its ‘read&amp;search’ platform. This provides an efficient mechanism to share and search digitised texts, bypassing previous procedures and disrupting established processes for data formatting, hosting, and delivery of online editions. However, we show that while read&amp;search can be considered a scholarly digital edition, it needs further development to be encountered as a critical digital edition, providing suggestions for ongoing development. Automating the process of creating scholarly digital editions will encourage others to create them, democratising the digital edition landscape, although we reflect on the ramifications this may have. <br/

Opt: A Domain Specific Language for Non-linear Least Squares Optimization in Graphics and Imaging

Many graphics and vision problems can be expressed as non-linear least squares optimizations of objective functions over visual data, such as images and meshes. The mathematical descriptions of these functions are extremely concise, but their implementation in real code is tedious, especially when optimized for real-time performance on modern GPUs in interactive applications. In this work, we propose a new language, Opt (available under http://optlang.org), for writing these objective functions over image- or graph-structured unknowns concisely and at a high level. Our compiler automatically transforms these specifications into state-of-the-art GPU solvers based on Gauss-Newton or Levenberg-Marquardt methods. Opt can generate different variations of the solver, so users can easily explore tradeoffs in numerical precision, matrix-free methods, and solver approaches. In our results, we implement a variety of real-world graphics and vision applications. Their energy functions are expressible in tens of lines of code, and produce highly-optimized GPU solver implementations. These solver have performance competitive with the best published hand-tuned, application-specific GPU solvers, and orders of magnitude beyond a general-purpose auto-generated solver

Standard Representation for Digital Forensic Processing

This paper discusses the lack of reliability and reproducibility validation in digital forensics for a criminal trial. It is argued that this challenge can be addressed with standard data-representation for digital evidence. The representation must include reproducibility documentation on processing operations including automation, human interaction, and investigation steps. Analyzed are two blueprint articles - the CASE specification language for cyber-investigations [1] and the WANDA data standard for the documenting semi-automated hand-writing examination [2]. These two generic frameworks are studied for their granularity to support reproducibility testing by representing: (i) artefact characteristics, forensic - tool parameters and input - output logic; (ii) human and tool data interpretation; and (iii) parallel-running forensic tasks or chains of processes. Proposed is the integration of WANDA-based schema as CASE expression. The utility of such integration is demonstrated as a new module in CASE designed to meet the high standard of proof and scientific validation typically required in criminal investigations and trials. The expression ensures compliance without overburdening digital forensic practitioners

Toward a service-based workflow for automated information extraction from herbarium specimens

Over the past years, herbarium collections worldwide have started to digitize millions of specimens on an industrial scale. Although the imaging costs are steadily falling, capturing the accompanying label information is still predominantly done manually and develops into the principal cost factor. In order to streamline the process of capturing herbarium specimen metadata, we specified a formal extensible workflow integrating a wide range of automated specimen image analysis services. We implemented the workflow on the basis of OpenRefine together with a plugin for handling service calls and responses. The evolving system presently covers the generation of optical character recognition (OCR) from specimen images, the identification of regions of interest in images and the extraction of meaningful information items from OCR. These implementations were developed as part of the Deutsche Forschungsgemeinschaft-funded a standardised and optimised process for data acquisition from digital images of herbarium specimens (StanDAP-Herb) Project