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

A New Multi-Objective Approach for Molecular Docking Based on RMSD and Binding Energy

Ligand-protein docking is an optimization problem based on predicting the position of a ligand with the lowest binding energy in the active site of the receptor. Molecular docking problems are traditionally tackled with single-objective, as well as with multi-objective approaches, to minimize the binding energy. In this paper, we propose a novel multi-objective formulation that considers: the Root Mean Square Deviation (RMSD) difference in the coordinates of ligands and the binding (intermolecular) energy, as two objectives to evaluate the quality of the ligand-protein interactions. To determine the kind of Pareto front approximations that can be obtained, we have selected a set of representative multi-objective algorithms such as NSGA-II, SMPSO, GDE3, and MOEA/D. Their performances have been assessed by applying two main quality indicators intended to measure convergence and diversity of the fronts. In addition, a comparison with LGA, a reference single-objective evolutionary algorithm for molecular docking (AutoDock) is carried out. In general, SMPSO shows the best overall results in terms of energy and RMSD (value lower than 2A for successful docking results). This new multi-objective approach shows an improvement over the ligand-protein docking predictions that could be promising in in silico docking studies to select new anticancer compounds for therapeutic targets that are multidrug resistant.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Docking Inter/Intra-Molecular Mediante Metaheurísticas Multi-objetivo

El Acoplamiento Molecular (Molecular Docking) es un problema de optimización de gran complejidad que consiste en predecir la orientación de dos moléculas: el ligando y el receptor, de manera que formen un complejo molecular energéticamente estable. El docking molecular es un problema tradicionalmente tratado con éxito mediante metaheurísticas para la optimización de un objetivo: la mínima energía libre de unión. Sin embargo, en la literatura actual no se encuentran muchos trabajos que traten este problema desde el punto de vista multiobjetivo. En este sentido, todavía no existen estudios comparativos con el fin de dilucidar qué técnica (o qué tipo de ellas) ofrece un mejor rendimiento en general. En este estudio realizamos una comparativa experimental de una serie de algoritmos multiobjetivo representativos del estado del arte actual, para la resolución de instancias complejas de docking molecular. En concreto, los algoritmos evaluados son: NSGA-II, ssNSGA-II, SMPSO, GDE3, MOEA/D y SMS-EMOA. Para ello, hemos seguido un enfoque de optimización basado en las energías inter- e intra-molecular, siendo éstos los dos objetivos a minimizar. En la evaluación de los al- goritmos hemos aplicado métricas de rendimiento para medir la convergencia y la diversidad de los frentes de Pareto resultantes, respecto a frentes de referencia calculados. Además, en comparación con soluciones mono-objetivo obtenidas por técnicas de referencia en el problema (LGA), comprobamos cómo los algoritmos multi-objetivo evaluados son capaces de obtener conformaciones moleculares de mínima energía de acoplamiento.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Estudio de Estrategias de Archivo en PSO Multi-Objetivo para el Docking Molecular

El acoplamiento molecular es un problema de optimización complejo cuyo objetivo es la predicción de la posición de un ligando en el sitio activo de un receptor con la mínima energía de unión. Este problema puede ser formulado como un problema de optimización de dos objetivos que minimiza la energía de unión y la desviación de la media cuadrática de las posiciones atómicas (RMSD) de los ligandos. En este contexto, el algoritmo multi-objetivo de swarm-intelligence SMPSO mostró un rendimiento destacable. SMPSO se caracteriza por usar un archivo externo para almacenar las soluciones no dominadas y como base para estrategia de selección de líder. En este artículo, se analizan diferentes variantes de SMPSO basadas en diferentes estrategias de archivo utilizando un benchmark de instancias moleculares. Este estudio revela que la variante SMPSOhv obtiene los mejores resultados.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Enriquecimiento automático de ontologías biomédicas mediante el uso de mappings

Dione es una representación en OWL del ICD-10-CM, consistente lógicamente, cuyos axiomas definen las inclusiones y exclusiones del ICD-10-CM mediante una metodología basada en los mappings ICD-10-CM/SNOMED-CT, proporcionados por UMLS y BioPortal, y que han sido validados por una comunidad de expertos en el ámbito biomédico. En este artículo se presenta una metodología automática que permite la población con axiomas en Dione a partir de los mappings establecidos entre ICD-10-CM y otra ontología biomédica que hayan sido proporcionados por BioPortal. Para mostrar el funcionamiento de esta metodología, se han utilizado los mappings entre Dione y ORDO. Esta última es una ontología que incluye el conjunto de enfermedades raras, genes y otras características para la población de nuevos axiomas en Dione. Una vez que estos axiomas se incluyeron en Dione, se comprobó su consistencia utilizando el razonador ELK y se mostró con un caso de uso que las clases equivalentes entre las ontologías DIONE-ORDO permitían la inferencia de axiomas que definen una clase ICD-10-CM en DIONE a una clase que representa una enfermedad rara en ORDO y, viceversa. Esta nueva metodología se puede aplicar a dos ontologías biomédicas cualquiera cuyos mappings estén previamente definidos en BioPortal.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Metáforas emocionales en el proceso de recuperación de mujeres víctimas de violencia de género

Presentamos un estudio cualitativo de corte narrativo-biográfico centrado en el proceso de recuperación de mujeres víctimas de violencia de género. El propósito de este trabajo es conocer y comprender el papel que juegan las emociones en el proceso de recuperación de estas mujeres, identificando las metáforas que utilizan para regular sus emociones y facilitar su proceso de recuperación. En última instancia, queremos profundizar en el papel que juegan las metáforas emocionales en el proceso de recuperación, facilitando o dificultando este proceso. Diversas investigaciones analizan el papel de la cultura, el poder y la ideología en las emociones (Abu-Lughod &Lutz, 1990; Turski, 1991; Zembylas, 2005; Hong, 2004). De forma específica, este trabajo se apoya en investigaciones previas que estudian el discurso emocional a través del uso de metáforas (Edwards, 1999; Gibbs, 1994), centrándonos de forma particular en el análisis e interpretación de aquellas metáforas emocionales que actúan como bloqueadoras del proceso de recuperación y aquellas metáforas emocionales que promueven el empoderamiento de estas mujeres

Back-Gate Biasing Influence on the Electron Mobility and the Threshold Voltage of Ultra Thin Box Multigate MOSFETs

This work studies the influence of the back-gate bias on the threshold voltage (V T ) and the electron mobility of silicon trigate devices over ultra-thin-box. The analysis allows us to confirm the possibility of achieving body factors higher than γ=0.1 as long as the width is increased and the height is reduced as much as possible. Also, we have demonstrated the impact of the back-gate biasing on the electron mobility using state-of-the-art scattering models for 2D confined devices.This work was supported by the Spanish Government under Project FIS2011-26005 and the FPU program, the Junta de Andalucía under Project P09-TIC4873, and the CEI-BioTIC GENIL program under the start-up project PYR-2012-5

Spatial Dependence of the Phonon-Limited Mobility in Arbitrarily Oriented Si-Nanowires

The study of the transport properties of Si-Nanowires (NWs) is a research field of high interest. The spatial dependence of the low-field mobility and, in particular, the role of the corners is still not clear. Only recently, Lee et al. have considered their impact on the mobility through the development of a Spatial Dependent Mobility (SDM) expression. In this work, we extend their approach to study the phonon-limited mobility (μph ) of arbitrarily oriented square NWs.Work supported by the projects P09-TIC-4873, FIS-2008-05805 and FIS-2011-26005. E. González Marín also acknowledges the FPU program

Isabel: the postmodern cinematographic recreation of a medieval queen

Este trabajo analiza la aproximación a la reina Isabel I de Castilla en la serie de televisión española Isabel. Para ello, se acude al texto del filósofo Fredric Jameson, La lógica cultural del capitalismo tardío, donde definiéndose la relación de la postmodernidad con la Historia y el arte, se establece que la ambientación del pasado en el cine último se centra en los aspectos puramente formales, frente al verdadero historicismo, el de contenido, más propio de la arquitectura. Pero aquí se defiende que el tratamiento histórico de Isabel no es del tipo cinematográfico, pese a ser un producto también audiovisual, sino arquitectónico; por eso y como contrapunto a Jameson, se utilizan los argumentos del historiador Robert Rosenstone, para quien el cine contiene realmente historia, incluso la hace, pero con imágenes en vez de palabras.This essay analyses the approach to Queen Isabella I of Castile in the Spanish television series, Isabel. We have considered the thesis of the book Postmodernism or, the cultural logic of late capitalism, by the philosopher Fredric Jameson. In his work, he defines the relation between Postmodernism, on one side, and History and Art, on the other. In this sense, the author remarks that historical settings in contemporary films have a nostalgic mood, with the focus on formal aspects, in contrast to genuine historicism, full of contents, as in Architecture. However, in this essay we try to justify that the historical background in Isabel agrees with the second type, that one of contents. That is why, in opposition to Jameson’s ideas, we have followed historian Robert Rosenstone’s thesis: he thinks that cinema contains real history, that films even make history with images instead of words and that, for this reason, the historical background should not be disregarded

Numerical study of p-type InSb and GaSb nanowires

III-V nanowires (NWs) have attracted extensive research interests in recent years because of their unique physical properties, being recognized as promising building blocks for the next generation of electronics and photonics. Most of the works up-to-date are, however, focused on n-type devices where materials such as InAs or InGaAs have already demonstrated impressive performance. Nevertheless, for the practical implementation of CMOS circuits based on NWs, p- channel FETs are mandatory. Several materials are currently being investigated as technologically relevant p-type semiconductors. In particular, increasingly more attention has been focused on InSb and GaSb NWs owing to their excellent hole transport properties. In this work we study the electrostatic properties of traditional p-type NWs based on Si and Ge compared to III-V materials.This work was supported by the Spanish Government under the Project TEC2014-59730-R. C. Martínez-Blanque acknowledges the Junta de Andalucía support under project P09-TIC4873. A. Toral also acknowledges the University of Granada funding through the Becas de Iniciación a la Investigación para alumnus de Máster. J. M. González-Medina also acknowledges grant FPU014/02579