Local matching learning of large scale biomedical ontologies

Les larges ontologies biomédicales décrivent généralement le même domaine d'intérêt, mais en utilisant des modèles de modélisation et des vocabulaires différents. Aligner ces ontologies qui sont complexes et hétérogènes est une tâche fastidieuse. Les systèmes de matching doivent fournir des résultats de haute qualité en tenant compte de la grande taille de ces ressources. Les systèmes de matching d'ontologies doivent résoudre deux problèmes: (i) intégrer la grande taille d'ontologies, (ii) automatiser le processus d'alignement. Le matching d'ontologies est une tâche difficile en raison de la large taille des ontologies. Les systèmes de matching d'ontologies combinent différents types de matcher pour résoudre ces problèmes. Les principaux problèmes de l'alignement de larges ontologies biomédicales sont: l'hétérogénéité conceptuelle, l'espace de recherche élevé et la qualité réduite des alignements résultants. Les systèmes d'alignement d'ontologies combinent différents matchers afin de réduire l'hétérogénéité. Cette combinaison devrait définir le choix des matchers à combiner et le poids. Différents matchers traitent différents types d'hétérogénéité. Par conséquent, le paramétrage d'un matcher devrait être automatisé par les systèmes d'alignement d'ontologies afin d'obtenir une bonne qualité de correspondance. Nous avons proposé une approche appele "local matching learning" pour faire face à la fois à la grande taille des ontologies et au problème de l'automatisation. Nous divisons un gros problème d'alignement en un ensemble de problèmes d'alignement locaux plus petits. Chaque problème d'alignement local est indépendamment aligné par une approche d'apprentissage automatique. Nous réduisons l'énorme espace de recherche en un ensemble de taches de recherche de corresondances locales plus petites. Nous pouvons aligner efficacement chaque tache de recherche de corresondances locale pour obtenir une meilleure qualité de correspondance. Notre approche de partitionnement se base sur une nouvelle stratégie à découpes multiples générant des partitions non volumineuses et non isolées. Par conséquence, nous pouvons surmonter le problème de l'hétérogénéité conceptuelle. Le nouvel algorithme de partitionnement est basé sur le clustering hiérarchique par agglomération (CHA). Cette approche génère un ensemble de tâches de correspondance locale avec un taux de couverture suffisant avec aucune partition isolée. Chaque tâche d'alignement local est automatiquement alignée en se basant sur les techniques d'apprentissage automatique. Un classificateur local aligne une seule tâche d'alignement local. Les classificateurs locaux sont basés sur des features élémentaires et structurelles. L'attribut class de chaque set de donne d'apprentissage " training set" est automatiquement étiqueté à l'aide d'une base de connaissances externe. Nous avons appliqué une technique de sélection de features pour chaque classificateur local afin de sélectionner les matchers appropriés pour chaque tâche d'alignement local. Cette approche réduit la complexité d'alignement et augmente la précision globale par rapport aux méthodes d'apprentissage traditionnelles. Nous avons prouvé que l'approche de partitionnement est meilleure que les approches actuelles en terme de précision, de taux de couverture et d'absence de partitions isolées. Nous avons évalué l'approche d'apprentissage d'alignement local à l'aide de diverses expériences basées sur des jeux de données d'OAEI 2018. Nous avons déduit qu'il est avantageux de diviser une grande tâche d'alignement d'ontologies en un ensemble de tâches d'alignement locaux. L'espace de recherche est réduit, ce qui réduit le nombre de faux négatifs et de faux positifs. L'application de techniques de sélection de caractéristiques à chaque classificateur local augmente la valeur de rappel pour chaque tâche d'alignement local.Although a considerable body of research work has addressed the problem of ontology matching, few studies have tackled the large ontologies used in the biomedical domain. We introduce a fully automated local matching learning approach that breaks down a large ontology matching task into a set of independent local sub-matching tasks. This approach integrates a novel partitioning algorithm as well as a set of matching learning techniques. The partitioning method is based on hierarchical clustering and does not generate isolated partitions. The matching learning approach employs different techniques: (i) local matching tasks are independently and automatically aligned using their local classifiers, which are based on local training sets built from element level and structure level features, (ii) resampling techniques are used to balance each local training set, and (iii) feature selection techniques are used to automatically select the appropriate tuning parameters for each local matching context. Our local matching learning approach generates a set of combined alignments from each local matching task, and experiments show that a multiple local classifier approach outperforms conventional, state-of-the-art approaches: these use a single classifier for the whole ontology matching task. In addition, focusing on context-aware local training sets based on local feature selection and resampling techniques significantly enhances the obtained results

Results of the ontology alignment evaluation initiative 2020

The Ontology Alignment Evaluation Initiative (OAEI) aims at comparing ontology matching systems on precisely defined test cases. These test cases can be based on ontologies of different levels of complexity and use different evaluation modalities (e.g., blind evaluation, open evaluation, or consensus). The OAEI 2020 campaign offered 12 tracks with 36 test cases, and was attended by 19 participants. This paper is an overall presentation of that campaign

Results of the Ontology Alignment Evaluation Initiative 2021

The Ontology Alignment Evaluation Initiative (OAEI) aims at comparing ontology matching systems on precisely defined test cases. These test cases can be based on ontologies of different levels of complexity and use different evaluation modalities (e.g., blind evaluation, open evaluation, or consensus). The OAEI 2021 campaign offered 13 tracks and was attended by 21 participants. This paper is an overall presentation of that campaig

Alignement local automatique de larges ontologies biomédicales

Although a considerable body of research work has addressed the problem of ontology matching, few studies have tackled the large ontologies used in the biomedical domain. We introduce a fully automated local matching learning approach that breaks down a large ontology matching task into a set of independent local sub-matching tasks. This approach integrates a novel partitioning algorithm as well as a set of matching learning techniques. The partitioning method is based on hierarchical clustering and does not generate isolated partitions. The matching learning approach employs different techniques: (i) local matching tasks are independently and automatically aligned using their local classifiers, which are based on local training sets built from element level and structure level features, (ii) resampling techniques are used to balance each local training set, and (iii) feature selection techniques are used to automatically select the appropriate tuning parameters for each local matching context. Our local matching learning approach generates a set of combined alignments from each local matching task, and experiments show that a multiple local classifier approach outperforms conventional, state-of-the-art approaches: these use a single classifier for the whole ontology matching task. In addition, focusing on context-aware local training sets based on local feature selection and resampling techniques significantly enhances the obtained results.Les larges ontologies biomédicales décrivent généralement le même domaine d'intérêt, mais en utilisant des modèles de modélisation et des vocabulaires différents. Aligner ces ontologies qui sont complexes et hétérogènes est une tâche fastidieuse. Les systèmes de matching doivent fournir des résultats de haute qualité en tenant compte de la grande taille de ces ressources. Les systèmes de matching d'ontologies doivent résoudre deux problèmes: (i) intégrer la grande taille d'ontologies, (ii) automatiser le processus d'alignement. Le matching d'ontologies est une tâche difficile en raison de la large taille des ontologies. Les systèmes de matching d'ontologies combinent différents types de matcher pour résoudre ces problèmes. Les principaux problèmes de l'alignement de larges ontologies biomédicales sont: l'hétérogénéité conceptuelle, l'espace de recherche élevé et la qualité réduite des alignements résultants. Les systèmes d'alignement d'ontologies combinent différents matchers afin de réduire l'hétérogénéité. Cette combinaison devrait définir le choix des matchers à combiner et le poids. Différents matchers traitent différents types d'hétérogénéité. Par conséquent, le paramétrage d'un matcher devrait être automatisé par les systèmes d'alignement d'ontologies afin d'obtenir une bonne qualité de correspondance. Nous avons proposé une approche appele "local matching learning" pour faire face à la fois à la grande taille des ontologies et au problème de l'automatisation. Nous divisons un gros problème d'alignement en un ensemble de problèmes d'alignement locaux plus petits. Chaque problème d'alignement local est indépendamment aligné par une approche d'apprentissage automatique. Nous réduisons l'énorme espace de recherche en un ensemble de taches de recherche de corresondances locales plus petites. Nous pouvons aligner efficacement chaque tache de recherche de corresondances locale pour obtenir une meilleure qualité de correspondance. Notre approche de partitionnement se base sur une nouvelle stratégie à découpes multiples générant des partitions non volumineuses et non isolées. Par conséquence, nous pouvons surmonter le problème de l'hétérogénéité conceptuelle. Le nouvel algorithme de partitionnement est basé sur le clustering hiérarchique par agglomération (CHA). Cette approche génère un ensemble de tâches de correspondance locale avec un taux de couverture suffisant avec aucune partition isolée. Chaque tâche d'alignement local est automatiquement alignée en se basant sur les techniques d'apprentissage automatique. Un classificateur local aligne une seule tâche d'alignement local. Les classificateurs locaux sont basés sur des features élémentaires et structurelles. L'attribut class de chaque set de donne d'apprentissage " training set" est automatiquement étiqueté à l'aide d'une base de connaissances externe. Nous avons appliqué une technique de sélection de features pour chaque classificateur local afin de sélectionner les matchers appropriés pour chaque tâche d'alignement local. Cette approche réduit la complexité d'alignement et augmente la précision globale par rapport aux méthodes d'apprentissage traditionnelles. Nous avons prouvé que l'approche de partitionnement est meilleure que les approches actuelles en terme de précision, de taux de couverture et d'absence de partitions isolées. Nous avons évalué l'approche d'apprentissage d'alignement local à l'aide de diverses expériences basées sur des jeux de données d'OAEI 2018. Nous avons déduit qu'il est avantageux de diviser une grande tâche d'alignement d'ontologies en un ensemble de tâches d'alignement locaux. L'espace de recherche est réduit, ce qui réduit le nombre de faux négatifs et de faux positifs. L'application de techniques de sélection de caractéristiques à chaque classificateur local augmente la valeur de rappel pour chaque tâche d'alignement local

Investigating One Million XRefs in Thirthy Ontologies from the OBO World

The International Conference on Biomedical Ontologies (ICBO) is a premier annual conference series that brings together researchers, students and professionals involved in the development and application of ontologies in all areas of biology, medicine, diseases, human health, genome biology, environment, biomes, nutrition, food, plants, agriculture and others.This year, ICBO will be run jointly with Ontologies and Data for the Life Sciences (ODLS), an annual workshop series that focuses on data management and data processing in the life sciences and in health care, covering the overall spectrum of biomedical information management, from experimental data acquisition and preprocessing across analysis, structuring and interpretation of data, up to developing structured representations of knowledge, in particular in the form of ontologies, with their various applications.The virtual event of ICBO 2020 will be held as a part of the Bolzano Summer of Knowledge 2020, together with EKAW 2020.International audienceThe more ontologies are produced, the more need to identify mappings between them becomes important. Several practices and tools have been developed to support ontology alignment, but still, it remains a challenge. In the OBO world, ontology developers use cross reference annotations (formally using the oboInOwl:hasDbXRef property) to link a term to an external entity, including another term in another ontology (i.e., a mapping). These XRefs contains information of high value, because they were manually declared/verified by domain experts when the ontology was built. However, extracting and exploiting them remains a challenge for users due to their heterogeneous and chaotic descriptions. In this paper , we report on analysis of approximately 1 million XRefs in 30 ontologies from the OBO world. Our results show that 10.7% of these XRefs are ontology map-pings, but confirm that semantically-ambiguous usage of the cross-reference property which make it impractical or even impossible to reuse. We describe and quantify several issues identified (e.g., different kind of XRefs, miscellaneous formatting , ambiguous targets), and discuss some way to mitigate them especially by using more relevant specific properties taken from standard semantic Web metadata vocabularies

domOS Common Ontology: Web of Things Discovery in Smart Buildings

According to the 2021 energy efficiency report of the European Union (EU), 75% of the existing buildings in the EU have been assessed as energy-inefficient. Internet of Things (IoT) services are developed to increase energy efficiency in buildings. The W3C recommends the use of the W3C Web of Things (WoT) standard to enable IoT interoperability on the Web. However, the ability to discover IoT devices available in the WoT remains a challenge due to the lack of ontologies integrating WoT Thing Descriptions in smart buildings. We present in this paper the domOS Common Ontology (dCO) to achieve the W3C WoT discovery in smart residential buildings in 5 demonstration sites of the H2020 EU domOS project. This ontology integrates the WoT Thing Description with IoT concepts, i.e. IoT devices and building topology, in order to leverage the W3C WoT Discovery. We made the WoT Discovery implementation available for the community

Partitioning and Local Matching Learning of Large Biomedical Ontologies

Conventional ontology matching systems are not well-tailored to ensure sufficient quality alignments for large ontology matching tasks. In this paper, we propose a local matching learning strategy to align large and complex biomedical ontologies. We define a novel partitioning approach that breakups large ontology alignment task into a set of local sub-matching tasks. We perform a machine learning approach for each local sub-matching task. We build a local machine learning model for each sub-matching task without any user involvement. Each local matching learning model automatically provides adequate matching settings for each local sub-matching task. Our results show that: (i) partitioning approach outperforms existing techniques, (ii) local matching while using a specific machine learning model for each sub-matching task yields to promising results and (iii) the combination between partitioning and machine learning increases the overall result

POMap results for OAEI 2017

Ontology matching is an effective strategy to find the correspondences among different ontologies in a scalable and heterogeneous semantic web. In order to find these correspondences, a matching system should be built aiming to ensure the interoperability between the aligned entities. POMap (Pairwise Ontology Mapping) is an automated ontology matching system dealing with the three main types of heterogeneity: syntactic, semantic and structural. During our first participation in the OAEI campaign, POMap succeeded to be one of the top three performing systems in the Anatomy track. In the remaining of this paper, we briefly introduce POMap and discuss its OAEI 2017 results according to four tracks: Anatomy, Conference, Large Biomedical Ontoloies, Disease and Phenotype

Partitioning and Matching Tuning of Large Biomedical Ontologies

National audienceLarge biomedical ontologies such as SNOMED CT, NCI, and FMA are exten-sively employed in the biomedical domain. These complex ontologies are basedon diverse modelling views and vocabularies. We define an approach that breaksup a large ontology alignment problem into a set of smaller matching tasks.We coupled this approach with an automated tuning process, which generatesthe adequate thresholds of the available similarity measure for any biomedicalmatching task. Experiments demonstrate that the coupling between ontologypartitioning and threshold tuning outperforms the existing approaches

OAEI 2018 results of POMap++

International audienceOntology matching is the process of finding a set of corre-spondences between the entities of two or more ontologies representing asimilar domain. POMap++ is an ontology matching system associatingontology partitioning to the machine learning techniques. This associ-ation delivers a local matching learning. POMap++ provides an auto-mated local matching learning for the biomedical tracks. For the non-biomedical tracks we employ the version of POMap 2017. In this paper,we present POMap++ as well as the obtained results for the OntologyAlignment Evaluation Initiative of 2018