Eine semantische Suchmaschine in der Biomedizin

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Martina Meinhardt
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1 Eine semantische Suchmaschine in der Biomedizin Jena University Language and Information Engineering Lab Anne Schneider Friedrich-Schiller-Universität Jena

2 Einstieg Großes Wachstum von Daten im Bereich der Biowissenschaften Strukturiert (Datenbanken) Teilstrukturiert Unstrukturiert (Freitext)

3 Ein Beispiel: MEDLINE MEDLINE Total Articles / year

4 Problem Überwiegend unstrukturierte Daten Bisher nur Suche basierend auf Stringvergleich Semantik wird nicht beachtet Keine Verknüpfung von strukturierten und unstrukturierten Daten PROBLEM: Wie kommt der Biowissenschaftler auf effektive Weise an die gesuchte Information?

Verknüpfung von strukturierten und unstrukturierten Daten PROBLEM:

5 Exkurs: Ontologien Sollen einen Teil der Welt abbilden Konzepte und Relationen Verschiedenste Ontologien in den Biowissenschaften existieren bereits (z.b. Gene Ontology, Cell Ontology,...)

6 Exkurs: Ontologien

7 Ontologie-Mapping [...] on IL2Ra-activated CD34(+) cytotoxic T-cells (CTLs). p3hr-1, the Burkit's lymphoma cell line, was

8 Vorteile des semantischen Ansatz Suchanfrage: IL2ra and CTL [...] on IL-2Ra-activated CD34(+) cytotoxic T-cells (CTLs). p3hr-1, the Burkit's lymphoma cell line, was [...]

9 Vorteile des semantischen Ansatz Suchanfrage: human IL2ra and CTL [...] on IL-2Ra-activated CD34(+) cytotoxic T-cells (CTLs). p3hr-1, TNF-alpha upregulated the interleukin the Burkit's lymphoma cell line, was 2 receptor alpha chain (Tac antigen) on [...] the surface of [...] proliferation of tumor specific cytotoxic TCs [...]

p3hr-1, TNF-alpha upregulated the interleukin the Burkit's lymphoma cell line,

10 Vorteile des semantischen Ansatz Suchanfrage: human IL2ra and CTL [...] on IL-2Ra-activated CD34(+) cytotoxic T-cells (CTLs). p3hr-1, TNF-alpha upregulated the interleukin the Burkit's lymphoma cell line, was 2 receptor alpha chain (Tac antigen) on [...] the surface of [...] proliferation of BLC-stimulated cytotoxic T-cells showed [...] tumor a more specific mature cytotoxic phenotype TCs (low [...] CD69, CD25, and CD62L) [...]

p3hr-1, TNF-alpha upregulated the interleukin the Burkit's lymphoma cell line, was 2 receptor alpha chain

11 Datenbank-Mapping [...] on IL2Ra-activated CD34(+) cytotoxic T-cells (CTLs). p3hr-1, the Burkit's lymphoma cell line, was

12 StemNet Wissensmanagmentsystem für den Bereich der Stammzelltransplantation Semantische Annotation von MEDLINE-Texten Verlinkung zu Datenbanken Leistungsfähige Suchmaschine Medizinern Entscheidungen erleichtern

MEDLINE-Texten Verlinkung zu Datenbanken

13 Erst fragen, dann konzipieren Studie über Suchverhalten der Ärzte an der Medizinischen Hochschule Hannover (Forschung) Uniklinik Freiburg (Labor) Uniklinik Jena (Klinik, Forschung) Suchszenarien aus dem Alltag Existierende Suchsoftware bewerten Wünsche und Ideen

Freiburg (Labor) Uniklinik Jena (Klinik, Forschung) Suchszenarien

14 Ergebnis der Studie Viel Zeit für Recherchen im Internet Oft unzufrieden mit den Ergebnissen Befund: Spezifische Fragestellungen Suche nur mit Pubmed und Google Beschränkung auf das einfache Suchfeld Keine Einschränkung der Suche durch logische Operatoren oder spezielle Felder

Suche nur mit Pubmed und Google Beschränkung auf das einfache

15 Anforderungen an die Suchmaschine Übersichtlichkeit und Einfachheit in der Bedienung Sinnvolles Ranking der Ergebnisse (mit variablen Kriterien) Semantik: Berücksichtigung von Synonymen und Datenbankeinträgen Direkte Suche in Feldern (z.b. Autor, Titel,...) Direkte Suche nach Entitäten (z.b. Protein,...)

Semantik: Berücksichtigung von Synonymen und Datenbankeinträgen Direkte

16 Lucene (warum?) Apache Open Source Suchmaschine Automatische Indexierung Suche in Feldern Erweiterung durch Synonyme Related Articles Funktion Einfacher Anschluss an UIMA als CASConsumer

17 Umsetzung Das UIMA-Framework CAS CASConsumer Tex Text t CR CAS CAS CAS AE AE AE CASConsumer CAS CR AE CAS... Collection Reader... Analysis Engine... Common Analysis System CASConsumer

18 Umsetzung Das UIMA-Framework Text CAS CAS CAS CR AE AE AE CASConsumer Lucene CR AE CAS... Collection Reader... Analysis Engine... Common Analysis System

19 Ontologie in der Suchmaschine Benutzer stellt Suchanfrage Anfrage: CD4(+) CD25(+) FoxP3(+)

20 O n t o l o g i e i n d e r S u c h m a s c h i n e Ergebnis: Suchresultate Anfrage: CD4(+) CD25(+) FoxP3(+)

21 Ontologie in der Suchmaschine und graphisch aufbereiteter Teil der Ontologie Anfrage: CD4(+) CD25(+) FoxP3(+)

22 Ontologie in der Suchmaschine Durch Klicken Verfeinern der Anfrage Anfrage: CD4(+) CD25(+) FoxP3(+)

23 Ontologie in der Suchmaschine Ergebnisse einschränken Anfrage: CD4(+) CD25(+) FoxP3(+)

24 Ontologie in der Suchmaschine oder Ergebnisse erweitern Anfrage: CD4(+) CD25(+) FoxP3(+)

25 Referenzen: JULIE Lab: StemNet: MEDLINE und Pubmed: Lucene: UIMA: incubator.apache.org/uima/

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