Ontology Population via NLP Techniques in Risk Management

In this paper we propose an NLP-based method for Ontology Population from texts and apply it to semi automatic instantiate a Generic Knowledge Base (Generic Domain Ontology) in the risk management domain. The approach is semi-automatic and uses a domain expert intervention for validation. The proposed approach relies on a set of Instances Recognition Rules based on syntactic structures, and on the predicative power of verbs in the instantiation process. It is not domain dependent since it heavily relies on linguistic knowledge. A description of an experiment performed on a part of the ontology of the PRIMA project (supported by the European community) is given. A first validation of the method is done by populating this ontology with Chemical Fact Sheets from Environmental Protection Agency . The results of this experiment complete the paper and support the hypothesis that relying on the predicative power of verbs in the instantiation process improves the performance.Information Extraction, Instance Recognition Rules, Ontology Population, Risk Management, Semantic Analysis

A lightweight web video model with content and context descriptions for integration with linked data

The rapid increase of video data on the Web has warranted an urgent need for effective representation, management and retrieval of web videos. Recently, many studies have been carried out for ontological representation of videos, either using domain dependent or generic schemas such as MPEG-7, MPEG-4, and COMM. In spite of their extensive coverage and sound theoretical grounding, they are yet to be widely used by users. Two main possible reasons are the complexities involved and a lack of tool support. We propose a lightweight video content model for content-context description and integration. The uniqueness of the model is that it tries to model the emerging social context to describe and interpret the video. Our approach is grounded on exploiting easily extractable evolving contextual metadata and on the availability of existing data on the Web. This enables representational homogeneity and a firm basis for information integration among semantically-enabled data sources. The model uses many existing schemas to describe various ontology classes and shows the scope of interlinking with the Linked Data cloud

A pattern-based approach to a cell tracking ontology

Time-lapse microscopy has thoroughly transformed our understanding of biological motion and developmental dynamics from single cells to entire organisms. The increasing amount of cell tracking data demands the creation of tools to make extracted data searchable and interoperable between experiment and data types. In order to address that problem, the current paper reports on the progress in building the Cell Tracking Ontology (CTO): An ontology framework for describing, querying and integrating data from complementary experimental techniques in the domain of cell tracking experiments. CTO is based on a basic knowledge structure: the cellular genealogy serving as a backbone model to integrate specific biological ontologies into tracking data. As a first step we integrate the Phenotype and Trait Ontology (PATO) as one of the most relevant ontologies to annotate cell tracking experiments. The CTO requires both the integration of data on various levels of generality as well as the proper structuring of collected information. Therefore, in order to provide a sound foundation of the ontology, we have built on the rich body of work on top-level ontologies and established three generic ontology design patterns addressing three modeling challenges for properly representing cellular genealogies, i.e. representing entities existing in time, undergoing changes over time and their organization into more complex structures such as situations

Automatic annotation of bioinformatics workflows with biomedical ontologies

Legacy scientific workflows, and the services within them, often present scarce and unstructured (i.e. textual) descriptions. This makes it difficult to find, share and reuse them, thus dramatically reducing their value to the community. This paper presents an approach to annotating workflows and their subcomponents with ontology terms, in an attempt to describe these artifacts in a structured way. Despite a dearth of even textual descriptions, we automatically annotated 530 myExperiment bioinformatics-related workflows, including more than 2600 workflow-associated services, with relevant ontological terms. Quantitative evaluation of the Information Content of these terms suggests that, in cases where annotation was possible at all, the annotation quality was comparable to manually curated bioinformatics resources.Comment: 6th International Symposium on Leveraging Applications (ISoLA 2014 conference), 15 pages, 4 figure

In no uncertain terms : a dataset for monolingual and multilingual automatic term extraction from comparable corpora

Automatic term extraction is a productive field of research within natural language processing, but it still faces significant obstacles regarding datasets and evaluation, which require manual term annotation. This is an arduous task, made even more difficult by the lack of a clear distinction between terms and general language, which results in low inter-annotator agreement. There is a large need for well-documented, manually validated datasets, especially in the rising field of multilingual term extraction from comparable corpora, which presents a unique new set of challenges. In this paper, a new approach is presented for both monolingual and multilingual term annotation in comparable corpora. The detailed guidelines with different term labels, the domain- and language-independent methodology and the large volumes annotated in three different languages and four different domains make this a rich resource. The resulting datasets are not just suited for evaluation purposes but can also serve as a general source of information about terms and even as training data for supervised methods. Moreover, the gold standard for multilingual term extraction from comparable corpora contains information about term variants and translation equivalents, which allows an in-depth, nuanced evaluation

The development of non-coding RNA ontology

Identification of non-coding RNAs (ncRNAs) has been significantly improved over the past decade. On the other hand, semantic annotation of ncRNA data is facing critical challenges due to the lack of a comprehensive ontology to serve as common data elements and data exchange standards in the field. We developed the Non-Coding RNA Ontology (NCRO) to handle this situation. By providing a formally defined ncRNA controlled vocabulary, the NCRO aims to fill a specific and highly needed niche in semantic annotation of large amounts of ncRNA biological and clinical data

Review of Semantic Importance and Role of using Ontologies in Web Information Retrieval Techniques

The Web contains an enormous amount of information, which is managed to accumulate, researched, and regularly used by many users. The nature of the Web is multilingual and growing very fast with its diverse nature of data including unstructured or semi-structured data such as Websites, texts, journals, and files. Obtaining critical relevant data from such vast data with its diverse nature has been a monotonous and challenging task. Simple key phrase data gathering systems rely heavily on statistics, resulting in a word incompatibility problem related to a specific word's inescapable semantic and situation variants. As a result, there is an urgent need to arrange such colossal data systematically to find out the relevant information that can be quickly analyzed and fulfill the users' needs in the relevant context. Over the years ontologies are widely used in the semantic Web to contain unorganized information systematic and structured manner. Still, they have also significantly enhanced the efficiency of various information recovery approaches. Ontological information gathering systems recover files focused on the semantic relation of the search request and the searchable information. This paper examines contemporary ontology-based information extraction techniques for texts, interactive media, and multilingual data types. Moreover, the study tried to compare and classify the most significant developments utilized in the search and retrieval techniques and their major disadvantages and benefits

Semantic annotation of clinical questionnaires to support personalized medicine

Tese de Mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasAtualmente estamos numa era global de constante evolução tecnológica, e uma das áreas que têm beneficiado com isso é a medicina, uma vez que com integração da vertente tecnológica na medicina, tem vindo a ter um papel cada vez mais importante quer do ponto de vista dos médicos quer do ponto de vista dos pacientes. Como resultado de melhores ferramentas que permitam melhorar o exercício das funções dos médicos, estão se a criar condições para que os pacientes possam ter um melhor acompanhamento, entendimento e atualização em tempo real da sua condição clínica. O setor dos Cuidados de Saúde é responsável pelas novidades que surgem quase diariamente e que permitem melhorar a experiência do paciente e o modo como os médicos podem tirar proveito da informação que os dados contêm em prol de uma validação mais célere e eficaz. Este setor tem gerado um volume cada vez mais maciço de dados, entre os quais relatórios médicos, registos de sensores inerciais, gravações de consultas, imagens, vídeos e avaliações médicas nas quais se inserem os questionários e as escalas clínicas que prometem aos pacientes um melhor acompanhamento do seu estado de saúde, no entanto o seu enorme volume, distribuição e a grande heterogeneidade dificulta o processamento e análise. A integração deste tipo de dados é um desafio, uma vez que têm origens em diversas fontes e uma heterogeneidade semântica bastante significativa; a integração semântica de dados biomédicos resulta num desenvolvimento de uma rede semântica biomédica que relaciona conceitos entre diversas fontes o que facilita a tradução de descobertas científicas ajudando na elaboração de análises e conclusões mais complexas para isso é crucial que se atinja a interoperabilidade semântica dos dados. Este é um passo muito importante que permite a interação entre diferentes conjuntos de dados clínicos dentro do mesmo sistema de informação ou entre sistemas diferentes. Esta integração permite às ferramentas de análise e interface com os dados trabalhar sobre uma visão integrada e holística dos dados, o que em última análise permite aos clínicos um acompanhamento mais detalhado e personalizado dos seus pacientes. Esta dissertação foi desenvolvida no LASIGE e em colaboração com o Campus Neurológico Sénior e faz parte de um grande projeto que explora o fornecimento de mais e melhores dados tanto a clínicos como a pacientes. A base deste projeto assenta numa aplicação web, o DataPark que possui uma plataforma que permite ao utilizador navegar por áreas clinicas entre as quais a nutrição, fisioterapia, terapia ocupacional, terapia da fala e neuropsicologia, em que cada uma delas que alberga baterias de testes com diversos questionários e escalas clínicas de avaliação. Este tipo de avaliação clínica facilita imenso o trabalho do médico uma vez que permite que sejam implementadas à distância uma vez que o paciente pode responder remotamente, estas respostas ficam guardadas no DataPark permitindo ao médico fazer um rastreamento do status do paciente ao longo do tempo em relação a uma determinada escala. No entanto o modo como o DataPark foi desenvolvido limita uma visão do médico orientada ao questionário, ou seja o médico que acompanha o paciente quando quer ter a visão do mesmo como um todo tem esta informação espalhada e dividida por estes diferentes questionários e tem de os ir ver a todos um a um para ter a noção do status do paciente. Esta dissertação pretende fazer face a este desafio construindo um algoritmo que decomponha todas as perguntas dos diferentes questionários e permita a sua integração semântica. Isto com o objectivo de permitir ao médico ter um visão holística orientada por conceito clínico. Procedeu-se então à extração de toda a base de dados presente no DataPark, sendo esta a fonte de dados sobre a qual este trabalho se baseou, frisando que originalmente existem muitos dados em Português que terão de ser traduzidos automaticamente. Com uma análise de alto nível (numa fase inicial) sobre os questionários da base de dados, iniciou-se a construção de um modelo semântico que pudesse descrever os dados presentes nos questionários e escalas. Assim de uma forma manual foi feito um levantamento de todos os conceitos clínicos que se conseguiu identificar num sub conjunto de questionários, mais concretamente 15 com os 5 mais respondidos em relação à Doença de parkinson, os 5 mais respondidos em relação à doença de AVC e os 5 mais respondidos que não estejam associados a uma única patologia em específico. Este modelo foi melhorado e evoluiu em conjunto com uma equipa de 12 médicos e terapeutas do CNS ao longo de 7 reuniões durante as quais foi levado a cabo um workshop de validação que permitiu dotar o modelo construído de uma fiabilidade elevada. Em paralelo procedeu-se à elaboração de 2 estudo: (i) um estudo que consistia em avaliar com qual ou quais ontologias se obtém a maior cobertura dos dados do sub conjunto de 15 questionários. A conclusão a que se chegou foi que o conjunto de ontologias que nos conferia mais segurança é constituído pelas ontologias LOINC, NCIT, SNOMED e OCHV, conjunto esse foi utilizado daqui em diante; (ii) outro estudo procurou aferir qual a ferramenta de tradução automática(Google Translator ou Microsoft Translator) que confere uma segurança maior, para isso procedeu-se à tradução completa de 3 questionários que apesar de estar na base de dados no idioma português, tem a sua versão original em inglês. Isto permitiu-nos traduzir estes 3 questionários de português para inglês e avaliar em qual das duas ferramentas se obteve uma melhor performance. O Microsoft Translator apresentou com uma diferença pequena um desempenho superior, sendo portanto a ferramenta de tradução automática escolhida para integrar o nosso algoritmo. Concluídos estes 2 estudos temos assim o conjunto de dados uniformizado numa só linguagem, e o conjunto de ontologias escolhidas para a anotação semântica. Para entender esta fase do trabalho há que entender que ontologias são poderosas ferramentas computacionais que consistem num conjunto de conceitos ou termos, que nomeiam e definem as entidades presentes num certo domínio de interesse, no ramo da biomedicina são designadas por ontologias biomédicas. O uso de ontologias biomédicas confere uma grande utilidade na partilha, recuperação e na extração de informação na biomedicina tendo um papel crucial para a interoperabilidade semântica que é exatamente o nosso objectivo final. Assim sendo procedeu-se à anotação semântica das questões do sub-conjunto de 15 questionários, uma anotação semântica é um processo que associa formalmente o alvo textual a um conceito/termo, podendo estabelecer desta forma pontes entre documentos/texto-alvos diferentes que abordam o mesmo conceito. Ou seja, uma anotação semântica é associar um termo de uma determinada ontologia a um conceito presente no texto alvo. Imaginando que o texto alvo são diferentes perguntas de vários questionários, é natural encontrar diferentes questões de diferentes áreas de diagnóstico que estejam conectados por termos ontológicos em comum. Depois da anotação completada é feita a integração do modelo semântico, com o algoritmo desenvolvido com o conjunto de ontologias e ainda com os dados dos pacientes. Desta forma sabemos que um determinado paciente respondeu a várias perguntas que abordam um mesmo conceito, essas perguntas estão interligadas semanticamente uma vez que têm o mesmo conceito mapeado. A nível de performance geral tanto os processos tradução como de anotação tiveram um desempenho aceitável, onde a nivel de tradução se atingiu 78% accuracy, 76% recall e uma F-mesure de 0.77 e ao nível da performance de anotação obteve-se 87% de anotações bem conseguidas. Portanto num cômputo geral consegue-se atingir o principal objectivo que era a obtenção holística integrada com o modelo semântico e os dados do DataPark(Questionários e pacientes).Healthcare is a multi-domain area, with professionals from different areas often collaborating to provide patients with the best possible care. Neurological and neurodegenerative diseases are especially so, with multiple areas, including neurology, psychology, nursing, physical therapy, speech therapy and others coming together to support these patients. The DataPark application allows healthcare providers to store, manage and analyse information about patients with neurological disorders from different perspectives including evaluation scales and questionnaires. However, the application does not provide a holistic view of the patient status because it is split across different domains and clinical scales. This work proposes a methodology for the semantic integration of this data. It developed the data scaffolding to afford a holistic view of the patient status that is concept-oriented rather than scale or test battery oriented. A semantic model was developed in collaboration with healthcare providers from different areas, which was subsequently aligned with existing biomedical ontologies. The questionnaire and scale data was semantically annotated to this semantic model, with a translation step when the original data was in Portuguese. The process was applied to a subset of 15 scales with a manual evaluation of each process. The semantic model includes 204 concepts and 436 links to external ontologies. Translation achieved an accuracy of 78%, whereas the semantic annotation achieved 87%. The final integrated dataset covers 443 patients. Finally, applying the process of semantic annotation to the whole dataset, conditions are created for the process of semantic integration to occur, this process consists in crossing all questions from different questionnaires and establishing a connection between those that contain the same annotation. This work allows healthcare providers to assess patients in a more global fashion, integrating data collected from different scales and test batteries that evaluate the same or similar parameters