Application of Semantics to Solve Problems in Life Sciences

Fecha de lectura de Tesis: 10 de diciembre de 2018La cantidad de información que se genera en la Web se ha incrementado en los últimos años. La mayor parte de esta información se encuentra accesible en texto, siendo el ser humano el principal usuario de la Web. Sin embargo, a pesar de todos los avances producidos en el área del procesamiento del lenguaje natural, los ordenadores tienen problemas para procesar esta información textual. En este cotexto, existen dominios de aplicación en los que se están publicando grandes cantidades de información disponible como datos estructurados como en el área de las Ciencias de la Vida. El análisis de estos datos es de vital importancia no sólo para el avance de la ciencia, sino para producir avances en el ámbito de la salud. Sin embargo, estos datos están localizados en diferentes repositorios y almacenados en diferentes formatos que hacen difícil su integración. En este contexto, el paradigma de los Datos Vinculados como una tecnología que incluye la aplicación de algunos estándares propuestos por la comunidad W3C tales como HTTP URIs, los estándares RDF y OWL. Haciendo uso de esta tecnología, se ha desarrollado esta tesis doctoral basada en cubrir los siguientes objetivos principales: 1) promover el uso de los datos vinculados por parte de la comunidad de usuarios del ámbito de las Ciencias de la Vida 2) facilitar el diseño de consultas SPARQL mediante el descubrimiento del modelo subyacente en los repositorios RDF 3) crear un entorno colaborativo que facilite el consumo de Datos Vinculados por usuarios finales, 4) desarrollar un algoritmo que, de forma automática, permita descubrir el modelo semántico en OWL de un repositorio RDF, 5) desarrollar una representación en OWL de ICD-10-CM llamada Dione que ofrezca una metodología automática para la clasificación de enfermedades de pacientes y su posterior validación haciendo uso de un razonador OWL

Language technologies and the evolution of the semantic web

The availability of huge amounts of semantic markup on the Web promises to enable a quantum leap in the level of support available to Web users for locating, aggregating, sharing, interpreting and customizing information. While we cannot claim that a large scale Semantic Web already exists, a number of applications have been produced, which generate and exploit semantic markup, to provide advanced search and querying functionalities, and to allow the visualization and management of heterogeneous, distributed data. While these tools provide evidence of the feasibility and tremendous potential value of the enterprise, they all suffer from major limitations, to do primarily with the limited degree of scale and heterogeneity of the semantic data they use. Nevertheless, we argue that we are at a key point in the brief history of the Semantic Web and that the very latest demonstrators already give us a glimpse of what future applications will look like. In this paper, we describe the already visible effects of these changes by analyzing the evolution of Semantic Web tools from smart databases towards applications that harness collective intelligence. We also point out that language technology plays an important role in making this evolution sustainable and we highlight the need for improved support, especially in the area of large-scale linguistic resources

Payao: a community platform for SBML pathway model curation

Summary: Payao is a community-based, collaborative web service platform for gene-regulatory and biochemical pathway model curation. The system combines Web 2.0 technologies and online model visualization functions to enable a collaborative community to annotate and curate biological models. Payao reads the models in Systems Biology Markup Language format, displays them with CellDesigner, a process diagram editor, which complies with the Systems Biology Graphical Notation, and provides an interface for model enrichment (adding tags and comments to the models) for the access-controlled community members

Encoding, Storing and Searching of Analytical Properties and Assigned Metabolite Structures

Informationen über Metabolite und andere kleine organische Moleküle sind von entscheidender Bedeutung in vielen verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaften. Sie spielen z.B. eine entscheidende Rolle in metabolischen Netzwerken und das Wissen über ihre Eigenschaften, hilft komplexe biologische Prozesse und komplette biologische Systeme zu verstehen. Da in biologischen und chemischen Laboren täglich Daten anfallen, welche diese Moleküle beschreiben, existiert eine umfassende Datengrundlage, die sich kontinuierlich erweitert. Um Wissenschaftlern die Verarbeitung, den Austausch, die Archivierung und die Suche innerhalb dieser Informationen unter Erhaltung der semantischen Zusammenhänge zu ermöglichen, sind komplexe Softwaresysteme und Datenformate nötig. Das Ziel dieses Projektes bestand darin, Anwendungen und Algorithmen zu entwickeln, welche für die effiziente Kodierung, Sammlung, Normalisierung und Analyse molekularer Daten genutzt werden können. Diese sollen Wissenschaftler bei der Strukturaufklärung, der Dereplikation, der Analyse von molekularen Wechselwirkungen und bei der Veröffentlichung des so gewonnenen Wissens unterstützen. Da die direkte Beschreibung der Struktur und der Funktionsweise einer unbekannten Verbindung sehr schwierig und aufwändig ist, wird dies hauptsächlich indirekt, mit Hilfe beschreibender Eigenschaften erreicht. Diese werden dann zur Vorhersage struktureller und funktioneller Charakteristika genutzt. In diesem Zusammenhang wurden Programmmodule entwickelt, welche sowohl die Visualisierung von Struktur- und Spektroskopiedaten, die gegliederte Darstellung und Veränderung von Metadaten und Eigenschaften, als auch den Import und Export von verschiedenen Datenformaten erlauben. Diese wurden durch Methoden erweitert, welche es ermöglichen, die gewonnenen Informationen weitergehend zu analysieren und Struktur- und Spektroskopiedaten einander zuzuweisen. Außerdem wurde ein System zur strukturierten Archivierung und Verwaltung großer Mengen molekularer Daten und spektroskopischer Informationen, unter Beibehaltung der semantischen Zusammenhänge, sowohl im Dateisystem, als auch in Datenbanken, entwickelt. Um die verlustfreie Speicherung zu gewährleisten, wurde ein offenes und standardisiertes Datenformat definiert (CMLSpect). Dieses erweitert das existierende CML (Chemical Markup Language) Vokabular und erlaubt damit die einfache Handhabung von verknüpften Struktur- und Spektroskopiedaten. Die entwickelten Anwendungen wurden in das Bioclipse System für Bio- und Chemoinformatik eingebunden und bieten dem Nutzer damit eine hochqualitative Benutzeroberfläche und dem Entwickler eine leicht zu erweiternde modulare Programmarchitektur

DERIVING TECHNOLOGY ROADMAPS WITH TECH MINING TECHNIQUES

Technology monitoring has been a knowledge intensive and time-consuming task for IT managers or domain experts. Tech mining techniques can be used to mitigate these efforts. This paper proposes a technology monitoring framework based on tech mining techniques to facilitate the derivative of information and communication technology (ICT) roadmaps. With this framework, a tech mining engine is able to allocate the most relevant documents which describe a category of technologies. Domain experts were participated in a scan meeting to verify the generated roadmaps based on the selected cluster of documents. The draft roadmaps can be further articulated with domain experts\u27 judgment for technology forecasting and assessment

The next generation of the web: an organisational perspective

The web has revolutionised information sharing, management, interoperability and knowledge discovery. The union of the two prominent web frameworks, Web 2.0 and the Semantic Web is often referred to as Web 3.0. This paper explores the basics behind the two paradigms, assesses their influence over organisational change and considers their effectiveness in supporting innovative solutions. It then outlines the challenges of combining the two web paradigms to form Web 3.0 and critically evaluates the impact that Web 3.0 will have on the social organisation. The research carried out follows action research principles and adopts an investigative and reviewing approach to the emerging trends and patterns that develop from the web's changing use, examining the underpinning enabling technologies that facilitate access, innovation and organisational change