LinkedScales : bases de dados em multiescala

Orientador: André SantanchèTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: As ciências biológicas e médicas precisam cada vez mais de abordagens unificadas para a análise de dados, permitindo a exploração da rede de relacionamentos e interações entre elementos. No entanto, dados essenciais estão frequentemente espalhados por um conjunto cada vez maior de fontes com múltiplos níveis de heterogeneidade entre si, tornando a integração cada vez mais complexa. Abordagens de integração existentes geralmente adotam estratégias especializadas e custosas, exigindo a produção de soluções monolíticas para lidar com formatos e esquemas específicos. Para resolver questões de complexidade, essas abordagens adotam soluções pontuais que combinam ferramentas e algoritmos, exigindo adaptações manuais. Abordagens não sistemáticas dificultam a reutilização de tarefas comuns e resultados intermediários, mesmo que esses possam ser úteis em análises futuras. Além disso, é difícil o rastreamento de transformações e demais informações de proveniência, que costumam ser negligenciadas. Este trabalho propõe LinkedScales, um dataspace baseado em múltiplos níveis, projetado para suportar a construção progressiva de visões unificadas de fontes heterogêneas. LinkedScales sistematiza as múltiplas etapas de integração em escalas, partindo de representações brutas (escalas mais baixas), indo gradualmente para estruturas semelhantes a ontologias (escalas mais altas). LinkedScales define um modelo de dados e um processo de integração sistemático e sob demanda, através de transformações em um banco de dados de grafos. Resultados intermediários são encapsulados em escalas reutilizáveis e transformações entre escalas são rastreadas em um grafo de proveniência ortogonal, que conecta objetos entre escalas. Posteriormente, consultas ao dataspace podem considerar objetos nas escalas e o grafo de proveniência ortogonal. Aplicações práticas de LinkedScales são tratadas através de dois estudos de caso, um no domínio da biologia -- abordando um cenário de análise centrada em organismos -- e outro no domínio médico -- com foco em dados de medicina baseada em evidênciasAbstract: Biological and medical sciences increasingly need a unified, network-driven approach for exploring relationships and interactions among data elements. Nevertheless, essential data is frequently scattered across sources with multiple levels of heterogeneity. Existing data integration approaches usually adopt specialized, heavyweight strategies, requiring a costly upfront effort to produce monolithic solutions for handling specific formats and schemas. Furthermore, such ad-hoc strategies hamper the reuse of intermediary integration tasks and outcomes. This work proposes LinkedScales, a multiscale-based dataspace designed to support the progressive construction of a unified view of heterogeneous sources. It departs from raw representations (lower scales) and goes towards ontology-like structures (higher scales). LinkedScales defines a data model and a systematic, gradual integration process via operations over a graph database. Intermediary outcomes are encapsulated as reusable scales, tracking the provenance of inter-scale operations. Later, queries can combine both scale data and orthogonal provenance information. Practical applications of LinkedScales are discussed through two case studies on the biology domain -- addressing an organism-centric analysis scenario -- and the medical domain -- focusing on evidence-based medicine dataDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computação141353/2015-5CAPESCNP

Archival Representation

This paper defines anddiscusses archival representation and its rolein archival practice. Archival representationrefers to both the processes of arrangement anddescription and is viewed as a fluid, evolving,and socially constructed practice. The paperanalyzes organizational and descriptiveschemas, tools, and systems as a means ofuncovering representational practices. Inconclusion the paper argues that the term'archival representation' more preciselycaptures the actual work of archivists in(re)ordering, interpreting, creatingsurrogates, and designing architectures forrepresentational systems.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/41831/1/10502_2004_Article_5139967.pd

Semantic and pragmatic characterization of learning objects

Tese de doutoramento. Engenharia Informática. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 201

Combining ontologies and rules with clinical archetypes

Al igual que otros campos que dependen en gran medida de las funcionalidades ofrecidas por las tecnologías de la información y las comunicaciones (IT), la biomedicina y la salud necesitan cada vez más la implantación de normas y mecanismos ampliamente aceptados para el intercambio de datos, información y conocimiento. Dicha necesidad de compatibilidad e interoperabilidad va más allá de las cuestiones sintácticas y estructurales, pues la interoperabilidad semántica es también requerida. La interoperabilidad a nivel semántico es esencial para el soporte computarizado de alertas, flujos de trabajo y de la medicina basada en evidencia cuando contamos con la presencia de sistemas heterogéneos de Historia Clínica Electrónica (EHR). El modelo de arquetipos clínicos respaldado por el estándar CEN/ISO EN13606 y la fundación openEHR ofrece un mecanismo para expresar las estructuras de datos clínicos de manera compartida e interoperable. El modelo ha ido ganando aceptación en los últimos años por su capacidad para definir conceptos clínicos basados en un Modelo de Referencia común. Dicha separación a dos capas permite conservar la heterogeneidad de las implementaciones de almacenamiento a bajo nivel, presentes en los diferentes sistemas de EHR. Sin embargo, los lenguajes de arquetipos no soportan la representación de reglas clínicas ni el mapeo a ontologías formales, ambos elementos fundamentales para alcanzar la interoperabilidad semántica completa pues permiten llevar a cabo el razonamiento y la inferencia a partir del conocimiento clínico existente. Paralelamente, es reconocido el hecho de que la World Wide Web presenta requisitos análogos a los descritos anteriormente, lo cual ha fomentado el desarrollo de la Web Semántica. El progreso alcanzado en este terreno, con respecto a la representación del conocimiento y al razonamiento sobre el mismo, es combinado en esta tesis con los modelos de EHR con el objetivo de mejorar el enfoque de los arquetipos clínicos y ofrecer funcionalidades que se corresponden con nivel más alto de interoperabilidad semántica. Concretamente, la investigación que se describe a continuación presenta y evalúa un enfoque para traducir automáticamente las definiciones expresadas en el lenguaje de definición de arquetipos de openEHR (ADL) a una representación formal basada en lenguajes de ontologías. El método se implementa en la plataforma ArchOnt, que también es descrita. A continuación se estudia la integración de dichas representaciones formales con reglas clínicas, ofreciéndose un enfoque para reutilizar el razonamiento con instancias concretas de datos clínicos. Es importante ver como el acto de compartir el conocimiento clínico expresado a través de reglas es coherente con la filosofía de intercambio abierto fomentada por los arquetipos, a la vez que se extiende la reutilización a proposiciones de conocimiento declarativo como las utilizadas en las guías de práctica clínica. De esta manera, la tesis describe una técnica de mapeo de arquetipos a ontologías, para luego asociar reglas clínicas a la representación resultante. La traducción automática también permite la conexión formal de los elementos especificados en los arquetipos con conceptos clínicos equivalentes provenientes de otras fuentes como son las terminologías clínicas. Dichos enlaces fomentan la reutilización del conocimiento clínico ya representado, así como el razonamiento y la navegación a través de distintas ontologías clínicas. Otra contribución significativa de la tesis es la aplicación del enfoque mencionado en dos proyectos de investigación y desarrollo clínico, llevados a cabo en combinación con hospitales universitarios de Madrid. En la explicación se incluyen ejemplos de las aplicaciones más representativas del enfoque como es el caso del desarrollo de sistemas de alertas orientados a mejorar la seguridad del paciente. No obstante, la traducción automática de arquetipos clínicos a lenguajes de ontologías constituye una base común para la implementación de una amplia gama de actividades semánticas, razonamiento y validación, evitándose así la necesidad de aplicar distintos enfoques ad-hoc directamente sobre los arquetipos para poder satisfacer las condiciones de cada contexto

Enabling the Collaborative Collection of Uncertainty Sources Regarding Confidentiality

Mit der zunemenden Digitalisierung nimmt die Menge gespeicherter sensibler Daten in Softwaresystemen zu. Jedoch kann die Vertraulichkeit dieser Daten in vielen Fällen nicht garantiert werden, da Ungewissheiten mit Auswirkung auf die Vertraulichkeit der Daten bestehen, insbesondere in den frühen Phasen der Softwareentwicklung. Da solche Ungewissheiten noch nicht ausreichend berücksichtigt werden und erforscht sind, besteht bei Softwarearchitekten ein Mangel an Bewusstsein für das Thema. Darüber hinaus ist das vorhandene Wissen über verschiedene Forscher und Institutionen verstreut, was es für Softwarearchitekten schwierig macht, das Wissen gesammelt zu erfassen und zu nutzen. Die aktuelle Forschung zu Ungewissheiten in Bezug auf Vertraulichkeit konzentriert sich auf die Analyse von Softwaresystemen, um die Möglichkeiten von Vertraulichkeitsverletzungen zu bewerten, sowie auf die Entwicklung von Methoden zur Klassifizierung von Ungewissheiten. Diese Ansätze beschränken sich jedoch auf die beobachteten Ungewissheiten der Forscher, was die Verallgemeinerbarkeit von Klassifikationssystemen, die Gültigkeit von Analysemethoden und die Entwicklung von Minderungsstrategien einschränkt. Diese Arbeit zielt darauf ab, zur Sammlung und Verwaltung von Wissen über Ungewissheiten in Bezug auf Vertraulichkeit beizutragen, um es SoftwarearchitektInnen zu ermöglichen, Ungewissheiten in Bezug auf Vertraulichkeit besser zu verstehen und diese in Ihren Software Architekturen zu identifizieren. Darüber hinaus soll der vorgeschlagene Ansatz die Zusammenarbeit zwischen Forschern und Praktikern ermöglichen, um den Aufwand für die Sammlung des Wissens möglichst gering zu halten. Um diesen Ansatz und seine Fähigkeit, die Forschungsziele zu erfüllen zu validieren, wurde ein Prototyp entwickelt und mit einer Nutzerstudie an 17 Teilnehmern aus dem Bereich Softwaretechnik evaluiert, darunter 7 Studenten, 5 Forscher und 5 Praktiker. Die Ergebnisse zeigen, dass der Ansatz Softwarearchitekten dabei unterstützen kann, Ungewissheiten in Bezug auf Vertraulichkeit zu identifizieren und zu beschreiben, auch bei Personen mit begrenztem Vorwissen, da sie in einer nahezu realen Umgebung Ungewissheiten in 94,4% der Fällen korrekt identifizieren und beschreiben konnten

Integrated Web Accessibility Guidelines for Users on the Autism Spectrum - from Specification to Implementation

This research presented a compendium of web interface design guidelines and their implementation on a transport-planning website based on the needs and preferences of users on the autism spectrum. Results highlighted the importance of having simple navigation and meaningful headings, icons, labels and text to facilitate understanding and readability; these findings offer guidelines for the design of web user interfaces to continue improving the web experience of autistic users, and therefore of the whole community