Объединение онтологий

  • По итогам конференции «Объединение онтологий. От теории к практическому применению» были отобраны онтологические платформы в области медицины, биологии и смежных дисциплин, а также онто-редакторы с наиболее развитым функционалом с целью объединения их в единое семантическое пространство.
  • Для реализации данной цели, было принято решение создать универсальную среду для обмена данными между разными онтологическими редакторами, через API. Доступ к объединенному формализованному контенту будет осуществляться как через онтологические редакторы партнеров, так и через единый универсальный Viewer, который будет разработан в рамках ассоциации. Таким образом доступ к разнородным онтологическим ресурсам будет возможен из единого окна, вне зависимости от языка представления онтологии.
  • В состав НБМЗ вошли 7 онтологических платформ, что стало основой для создания объединенного онтологического ресурса.
  • Некоторые онтологические платформы, кроме собственного формализованного контента, используют и/или развивают комплементарность с внешними международными ресурсами , формируя эквивалентные связи между сущностями.
  • Иллюстрация карты онтологических ресурсов в РФ и за рубежом (в предметной области)
  • В процессе работы над проектом “Объединение онтологий”, сформировано сообщество экспертов из врачей, биологов, IT-специалистов, математиков, руководителей инновационных компаний и соответствующее структурное подразделение в рамках ассоциации — Онтологический Совет Национальной Базы Медицинских Знаний (ОС НБМЗ).

Карта онтологических ресурсов

Онтологические ресурсы, входящие в состав НБМЗ

Название ресурса и  компании

Описание

Предметная область знаний, формализованного контента

Комплементарность с внешними (иностранными) онтологическими ресурсами

 UMKB — Объединенная База Медицинских Знаний

АО “Соцмедика”

UMKB (англ. United Medical Knowledge Base) — Объединенная База Медицинских Знаний, представляет собой семантическую сеть, структурированную на основе медицинских онтологий и принципах нечеткой логики.

UMKB собирает знания и опыт экспертов из разных областей медицины, биологии и фармакологии. Используя онтологическую модель представления знаний, система трансформирует и объединяет извлеченные знания и  клинический опыт врачей-экспертов в единую семантическую сеть. В потоке информации, UMKB постоянно наполняется и обновляется, формируя так называемый “коллективный разум”.

Мотивация экспертного сообщества осуществляется за счет коммерческих проектов разработанных на основе UMKB. Каждый объект (концепты, связи, веса, описания и т.п.) в семантической сети UMKB имеет собственную историю (кто и когда его создавал и изменял). В процессе работы алгоритмов СППВР, вовлекаются те или иные участки семантической сети, созданные экспертами. Система считает количество задействованных, эффективных связей для каждого эксперта индивидуально. После расчёта запускается процесс мотивации монетизируя накопленные знания.

UMKB —  семантическое ядро лежащее в основе разрабатываемого искусственного интеллекта в области медицины. На основе UMKB, разрабатываются системы поддержки принятия врачебных решений (СППВР), которые внедряются в лечебные учреждения. Созданные СППВР позволяют эффективно донести знания экспертов и опыт узких специалистов до практикующих врачей.

•Медицинские классификаторы;

•Модель человека (норма и патология);

•Модель ЭМК и пациента;

•Клинические рекомендации МЗРФ в семантическом представлении.

•Общее кол-во концептов – 6927460

•Общее кол-во связей между сущностями – 48328740

•Кол-во разделов в области медицины, биологии, химии и фармакологии – 178

•Кол-во классификаторов и библиотек – 441

•Кол-во верхнеуровневых онтологий и инструментов моделирования – 286

•Источники литературы (формализованные) – 1520

•Внешние web ресурсы прослеживающийся автоматически — 12

•SNOMED-CT

•МКБ10

•FNDDS

Ведутся работы по формированию комплементарности UMKB со следующими ресурсами:

•MedDRA

•NCBI Taxonomy

•RefSeq

•Gene Expression Omnibus

•UniProt

•Brenda

•FDA, DrugBank

•KEGG, BioCyc, EMP

•OMIM

•ICD11

•Pubmed

•Gene Ontology (GO) •Open Biomedical Ontology (OBO)

 MedIACPaaS  — Медицинский  облачный портал  IACPaaS для разработки и использования баз знаний и сервисов для поддержки принятия решений

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (г.Владивосток)

Платформа предназначена для обеспечения поддержки разработки, управления и удаленного использования прикладных и инструментальных интеллектуальных интернет-сервисов и их компонентов (баз знаний, баз данных и онтологий). Основные особенности и отличия платформы:

•        единые принципы создания прикладных и инструментальных сервисов;

•        двухуровневый подход к формированию компонентов (сначала формируется структурная декларативная модель (онтология), затем по ней создается необходимый компонент);

•        единый язык и редактор для формирования моделей всех компонентов;

•        единый унифицированный внутренний формат всех компонентов;

•        автоматическая генерация редакторов для создания компонентов по их моделям.

•        представление данных, знаний и онтологий в форме семантических сетей

•        явное отделение онтологий от баз знаний и данных для их повторного использования

•        механизмы связывания различных онтологий, баз знаний, баз данных и их фрагментов

•        интуитивно понятный редактор онтологий с тремя типам интерфейсов

•        экспорт баз знаний и данных в текстовый формат и JSON

•        поддержка двух технологий разработки: базовая (универсальная) технология разработки сервисов;; технологии разработки сервисов с агентами, присоединенными к метаинформации.

В отличие от существующих аналогов платформа имеет инструментальную поддержку разработки всех компонентов интеллектуальных сервисов. Инструментарий является расширяемым, при этом средства расширения аналогичны средствам разработки, что делает возможным расширение инструментария пользователями. Средства разработки, ориентированные на специалистов разных типов (экспертов, инженеров знаний, программистов).

•Болезни органов пищеварения; 

•Болезни эндокринной системы и нарушения обмена веществ;

•Инфекционные и паразитарные болезни;

•Болезни мочеполовой системы;

•Болезни органов дыхания.

Общее количество сущностей — 35000

•МКБ10

 BioUML  — Среда для моделирования сложных биологических систем и анализа биомедицинских данных

ООО “Биософт.ру”

BioUML — платформа для моделирования сложных биологических систем и анализа биомедицинских данных.

BioUML поддерживает онтологии в форматах OBO и BioPAX (OWL, RDF) для анализа омиксных данных и биологических путей.

OBO — Open Biological and Biomedical Ontology (http://www.obofoundry.org/) —  это коллектив разработчиков онтологий, которые стремятся к совместной работе и придерживаются общих принципов. BioUML может загружать такие онтологии, представлять их в виде диаграмм. Отдельные онтологии, например, GO (Gene Ontology) используется во многих анализах омиксных данных, чтобы понять, к каким онтологическим категориям отнести выявленные группы генов или белков.

BioPAX (http://www.biopax.org) — формат для обмена данными по биологическим путям. BioPAX формат задан в терминах OWL DL и представляется как RDF/XML файл. BioUML может считывать такие онтологии биологических путей, осуществлять по ним полнотекстовый поиск и представлять такие онтологии в виде диаграмм.

RDF — BioUML поддерживает работу с этим форматом, который в свою очередь испольузется в других форматах (SBML, CellML и другие) для описания авторов, публикаций и ссылок на базы данных.

Так же поддерживается SBO — Systems Biology Ontology (http://www.ebi.ac.uk/sbo/main/) как часть формата SBML.

В BioUML так же есть редактор, который позволяет пользователю создавать и просматривать семантические сети.

•Генетика;

•Молекулярная биология

•OBO

•BioPAX

•SBO

•KEGG

 

 АЛГОМ   — справочная система для врачей на основе доказательной медицины

Первая русскоязычная медицинская справочная система мирового уровня  для врачей (руководства по диагностике и лечению, а также дополнительные материалы), созданная в сотрудничестве с Сеченовским Университетом, Финским научным медицинским обществом DUODECIM и ведущим мировым поставщиком научной медицинской информации EBSCO Publishing, основанная на доказательной медицине и адаптированная для Российской Федерации

Более 50 врачебных специальностей.
Руководства по диагностике и лечению для врачей первичного звена EBMG (Evidence-Based Medicine Guidelines), руководства подиагностике и лечению для врачей-специалистов DynaMed Plus, база отечественных нормативных документов (клинические рекомендации, стандарты, СанПиН), справочник лекарственных средств на основе патогенетического подхода, образовательные программы для терапевтов, педиатров и врачей общей практики

•EBMG 

•DynaMed Plus  •PubMed

•MedLine 

•Micromedex 

•Vidal 

•MedBase

 BioGenom 

Онтологическая база знаний, являющаяся основой для интеллектуальных помощников в области медицины. Благодаря разработанному ризонеру реализуется сопровождение пациента по выявлению определенной группы заболеваний.

Язык представления онтологии: OWL и язык собственной разработки ONT.

Способ визуализации онтологии: Дерево и 2-D графы.

Среда моделирования (онтологический редактор): ONTOLIS 2.0

Эндокринология, прегравидарная подготовка, онкология

 

Онтологические платформы для визуализации и моделирования знаний в составе НБМЗ

Название платформы и  компании

Описание

Предметная область знаний

Способ визуализации онтологии

Язык представления онтологии

О1 — Школа онтологического мышления

Технологии, инструменты, модели  для развития Естественного Интеллекта и усиление мышления инструментами Искусственного Интеллекта.

Фокус обучения в школе носит инженерный характер  — только практически значимые, верифицируемые, приносящие пользу инструменты.   

Концепцией курса является синтез  Гносеологии, Аксиологии и Онтологии (ГОА). Мышление, способное управлять процессами их взаимодействия и взаимовлияния обеспечивает цели курса.

Настраивается на любую предметную область, в том числе: Медицина, Биология, Фармакология, Химия, Лингвистика  Онтологии высшего уровня и решения задач

Дерево, 2-D графы, 3-D графы, Таблица, Диаграмма, Размеченный текст, Двухоконное (объект|предикат — субъект), Крос-табличное, Паралельные множества, Диаграммы Вена, Санрайз, Потоковые диаграммы, Процессные диаграммы, Гант … более 30 представлений

OSA, KIF, OWL и его расширения. Возможность конструирования дополнительных нотаций

Webstructor — Распределенный редактор знаний

Система распределенного редактирования и визуализации онтологических знаний Webstructor с собственным языком объектно-реляционного семантического моделирования ORL.
Комплементарна с внешними ресурсами — OpenCyc.

Настраивается на любую предметную область, в том числе: Медицина, Биология, Фармакология, Химия, Лингвистика

2-D графы, 3-D графы, ORL — язык собственной разработки

ORL — язык собственной разработки

Внешние международные онтологические ресурсы с которыми формируется комплементарность

Ресурс

Краткое описание

SNOMED-CT

Международная систематизированная медицинская номенклатура клинических терминов

MedDRA

Международный словарь нежелательных реакций, возникающих при применении лекарственных препаратов для медицинского применения

UMLS

Унифицированный язык для разработки компьютерных систем «понимающих» биомедицинскую информацию и информацию в сфере здравоохранения

NCBI Taxonomy

Таксономическая база данных включающий в себе систематизированную номенклатуру микроорганизмов и около 10% всех остальных известных науке видов жизни на планете.

RefSeq

База данных геномов, элементов генома (генов, регуляторных и структурных элементов и т.п.) и продуктов элементов генома (РНК и белки)

Gene Expression Omnibus

База биомедицинских данных о профилях генной экспрессии

UniProt

База данных протеомики (строение белков и их функциии)

Brenda

База данных энзимологии (все о ферментах)

PubChem

База данных о химических веществах

FDA Drugs & Foods

База данных о качестве пищевых продуктов и медикаментов

DrugBank

База данных объединяющая подробную информацию о лекарственных препаратах

KEGG

База данных о метаболических и регуляторных путях и их участниках — метаболитах и ферментах

BioCyc

База данных о метаболических и регуляторных путях и их участниках — метаболитах и ферментах

OMIM

Каталог человеческих генов и ассоциированных болезней

ICD-11

Международная классификация болезней 11-й пересмотр

Gene Ontology (GO)

Биоинформатический проект, посвященный созданию унифицированной терминологии для аннотации генов и генных продуктов всех биологических видов

Open Biomedical Ontology (OBO)

Всеобщая онтология биомедицины — инициатива научного сообщества по выработке единого понятийного аппарата в различных отраслях биологии и медицины

BioPAX

Язык для описаний и интеграции информации о молекулярных взаимодействиях и биологических процессах (метаболические пути, сигнальные пути, белок-белкове взаимодействия, молекулярные взаимодействия, генные регуляторные сети, генетические взаимодействия)

SBO

Представляет собой набор контролируемых реляционных словарей терминов, часто используемых в системной биологии, в частности, в компьютерном моделировании

Pubmed

MEDLINE

Англоязычная текстовая база данных медицинских и биологических публикаций, созданная Национальным центром биотехнологической информации (NCBI) на основе раздела «биотехнология» Национальной медицинской библиотеки США (NLM). Ключевой составляющей PubMed является MEDLINE.

Cochrane

Базы данных систематических обзоров и метаанализов, в которых обобщаются и интерпретируются результаты медицинских исследований

DynaMed Plus

Информационный ресурс нового поколения, основанный на доказательной медицине и предназначен для оперативного ответа на клинические вопросы. Контент создается командой врачей мирового класса, каждый из которых эксперт в своей области. Они приносят свой опыт, выбрав лучшие доказательства и придерживаясь строгой доказательной методологии.

EBMG

Клинические руководства на основе доказательной медицины — международная информационная система поддержки врачебных решений. Представляет собой постоянно обновляемые клинические руководства по диагностике и лечению заболеваний для повседневной работы практикующих врачей всех специальностей первичного звена, основанную на доказательной медицине.

Micromedex

База знаний основанная на фактических данных поддержка клинических решений: краткое и расширенное содержание мировой биомедицинской литературы, охватывающей информацию о лекарственных препаратах, токсикологии, заболеваниях и состояниях организма.

Члены онтологического совета НБМЗ

Бледжянц Геворг Арменакович

Врач-кардиохирург, к.м.н., старший научный сотрудник Национального научно-практического центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева.
Генеральный директор АО «Соцмедика».
Основатель проекта UMKB.

Волокитин Юрий Иванович

Школа онтологического мышления

Гомболевский Виктор Александрович

Врач-рентгенолог, к.м.н., руководитель отдела развития качества радиологии, рук. проекта «Московский скрининг рака легкого».
Глава комитета по искусственному интеллекту МРО РОРР.

Доцент кафедры лучевой диагностики EMC Medical School.

Горбунов Игорь Николаевич

Член наблюдательного Совета НБМЗ. Куратор проекта.

Грибова Валерия Викторовна

д.т.н., зам.дир. по научной работе Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН

Гринько Олег Викторович

Руководитель рабочей группы рынка Национальной технологической инициативы (НТИ) EnergyNet.
Директор школы онтологического мышления — ООО Т-Системы.

Колонин Антон

к.т.н., преподаватель, Новосибирского государственного университета.

Основатель проекта «Aigents», архитектор проекта «SingularityNET», эксперт РСМД.

Колпаков Федор Анатольевич

к.б.н., руководитель Института Системной Биологии

Корсаков Игорь Николаевич

к.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник НЦ информационных систем мониторинга здоровья человека НИУ ВШЭ

Куприяновский Василий Павлович

Заместитель директора центра геопространственного экономического анализа экономического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Осипов Александр Александрович

к.б.н., с.н.с. Института Высшей Нервной Деятельности и Нейрофизиологии РАН, внештатный научный сотрудник Института Теоретической и Экспериментальной Биофизики РАН.

Румянцев Павел Олегович

Врач онколог-эндокринолог, высшей категории, д.м.н., заведующий отделом радионуклидной диагностики и терапии Института онкоэндокринологии.

Фролов Максим Юрьевич

Врач-клинический фармаколог, к.м.н., зав. лабораторией фармакоэкономики, цифровой медицины и искусственного интеллекта НЦИЛС ВолгГМУ.

Исполнительный директор МОО «Ассоциация клинических фармакологов».

Главный внештатный клинический фармаколог Волгоградской области и ЮФО.

Чуприна Светлана Игоревна

к.ф.-м.н., доцент, зав.каф. математического обеспечения вычислительных систем. Руководитель ИТ-проектов в ООО БИОГЕНОМ

Шалфеева Елена Арефьевна

к.т.н., доцент, старший научный сотрудник лаборатории Интеллектуальных систем Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН.