Semantiskās Latvijas tehnoloăija 9/11/2009 Guntis BārzdiĦš
Semantiskās Latvijas ideja (2006) (this web page and addresses are simulated) Publicly approved OWL ontologies with nationally standardized namespaces (simplifies reuse and interoperability of conforming data sources)
Divu VPP sadarbības rezultāts VPP Informācijas tehnoloăiju zinātniskā bāze, projekts #2 Semantiskā tīmekĝa izpēte, attīstīšana un piemērošana Latvijas vajadzībām (LU MII) VPP Latvijas iedzīvotāju dzīvildzi un dzīves kvalitāti apdraudošo galveno patoloăiju zinātniska izpēte ar multidisciplināra pētnieciskā konsorcija palīdzību, projekts #14 Vienotas un visiem pētniekiem pieejamas datu bāzes izveide par galveno dzīvildzi un dzīves kvalitāti apdraudošo patoloăiju un to riska faktoru izplatību Latvijas iedzīvotājiem (P.StradiĦa KUS, LBMC, LU MII)
Sadarbības mērėis Izveidot uzskatāmas Latvijā vākto medicīnisko datu ontoloăijas Izveidot universālu, izpētei piemērotu medicīnas datu piekĝuves un atlases sistēmu, kas būtiski pārspēj klasisko relāciju datubāzu iespējas (Semantiskā tīmekĝa tehnoloăija) Nodrošināt adekvātu medicīnisko un personas datu aizsardzību, anonimizāciju, unifikāciju
PREDA datubāzu līdzšinējā struktūra Microsoft SQL Server Informācija par aptuveni600 000 pacientu IDBIevainojumaVeids IevainojumaVeidsID IevainojumaVeids IevainojumaVeidsEng IDBIevainojums IevainojumsID PersonasID Gads IDNumurs AFID DokumentaNr IestasanasDatums LaiksIestajas DatumsIzrakstits ATVKKods ArstesanaID DienuSkaits Vecums IrNezinamsIevainojumaDatums IevainojumaDatums IevainojumaLaiks IrGrutniece GrutniecibasNedela IrAlkohols IrNarkotikas NotikumaVietaPaplKods SSkDgKods1 SSkDgKods2 KontekstsID MehanismsPaplKods1 MehanismsPaplKods2 NodarbePaplKods SportsPaplKods IrTransportsID TransportsPaplKods IevainotaLomaID OtraPusePaplKods NoluksID RiskaFaktorsID PaskaitejumsAgrakID VainigaDzimumsID VainigaVecums VainigaVecumaGrupaID VainigaSaistibaID PrieksmetsPapl2Kods1 PrieksmetsPapl2Kods2 PrieksmetsPapl2Kods3 RindasStatussID Lietotajs Laiks IDBIevainojumsDetalas IevainojumsDetalasID IevainojumsID IevainojumaVeidsID SSKDgKods KermenaDalaPaplKods LabaKreisaPuseID PuseID CCFKods SmagumaPakapeKods RindasStatussID Lietotajs Laiks IDBIevainotaLoma IevainotaLomaID IevainotaLoma IevainotaLomaEng IDBKermenaDala KermenaDalaID KermenaDala KermenaDalaEng IDBKermenaDalaPapl KermenaDalaPaplKods KermenaDalaID KermenaDalaPapl KermenaDalaPaplEng IDBKonteksts KontekstsID Konteksts KontekstsEng IDBMehanisms MehanismsID Mehanisms MehanismsEng IDBMehanismsPapl MehanismsPaplKods MehanismsID MehanismsPapl MehanismsPaplEng IDBNodarbe NodarbeID Nodarbe NodarbeEng IDBNodarbePapl NodarbePaplKods NodarbeID NodarbePapl NodarbePaplEng IDBNoluks NoluksID Noluks NoluksEng IDBNotikumaVieta NotikumaVietaID NotikumaVieta NotikumaVietaEng IDBNotikumaVietaPapl NotikumaVietaPaplKods NotikumaVietaID NotikumaVietaPapl NotikumaVietaPaplEng IDBOtraPuse OtraPuseID OtraPuse OtraPuseEng IDBOtraPusePapl OtraPusePaplKods OtraPuseID OtraPusePapl OtraPusePaplEng IDBPrieksmets PrieksmetsID Prieksmets PrieksmetsEng IDBPrieksmetsPapl1 PrieksmetsPaplID PrieksmetsID PrieksmetsPapl PrieksmetsPaplEng IDBPrieksmetsPapl2 PrieksmetsPapl2Kods PrieksmetsPaplID PrieksmetsPapl2 PrieksmetsPapl2Eng IDBRiskaFaktors RiskaFaktorsID RiskaFaktors RiskaFaktorsEng IDBSports SportsID Sports SportsEng IDBSportsPapl SportsPaplKods SportsPapl SportsID SportsPaplEng IDBTransports TransportsID Transports TransportsEng IDBTransportsPapl TransportsPaplKods TransportsID TransportsPapl TransportsPaplEng IDBVainigaSaistiba VainigaSaistibaID VainigaSaistiba VainigaSaistibaEng IDBArstesana ArstesanaID Arstesana ArstesanaEng IDBIevainojumsDetalasP IevainojumsDetalasPID IevainojumsDetalasID VienibaID RindasStatussID Lietotajs Laiks IDBIzraisitajaVecumaGr IzraisitajaVecumaGrID IzraisitajaVecumaGr IzraisitajaVecumaGrEng VecumsNo Vecumslidz IDBKlasifikators KlasifikatorsID Lauks Vertiba VertibaEng VertibaID VertibaString IDBValidacija ValidacijaID IevainojumaVeidsID SSKDgKods KermenaDalaPaplKods IDBValidacijaDetalas ValidacijaDetalasID ValidacijaID VienibaID IDBVieniba VienibaID Vieniba VienibasGrupaID IDBVienibasGrupa VienibasGrupaID VienibasGrupa IDBCCF CCFKods KaulsKods SegmentsKods TipsKods GrupaKods ApaksGrupaKods KaulsNosaukums SegmentsNosaukums TipsNosaukums GrupaNosaukums ApaksgrupaNosaukums IDBValidacijaCCF ValidacijaCCFID SSKDgKods CCFKods XAF AFID VOAVAAFID AIID AFNosaukums IrPamataFiliale ATVKkods AFAdrese AFTelefons AFWWWlapa AFEpasts XSSKDg SSKDgKods SSKGrupaID SSKParentDgKods SSKDg SSKDg XDzimums DzimumsID Dzimums XPersonasKarte PersonasID PersonasSaitesID DzimumsID DzimsanasDatums MirsanasDatums NavesCelonisID MirsanasVietaID FDzivesVietasKods DDzivesVietasKods GimenesStavoklisID DarbaVieta DzivesApstakliID DzimsanasVieta NodarbosanasID TevaVards ProfesijaID PavalstniecibaID DzimsanasValstsID FPastaIndekss TautibaID DPastaIndekss SKDRID PilsonibaID IzglitibaID RindasStatussID Lietotajs Laiks NepareizsPK NerezidentaID GimenesSastavsID PamatiztikasAvotsID NCSSKDgKods
PREDA datubāzes Sistēmas kodola ontoloăija (apvienotās ontoloăijas kopīgā daĝa) Traumu/ievainojumu reăistra ontoloăija Diabēta reăistra ontoloăija Tuberkulozes un plaušu slimību reăistra ontoloăija Latvijas onkoloăisko slimību reăistra ontoloăija Multiplās sklerozes slimnieku reăistra ontoloăija Narkoloăisko pacientu reăistra ontoloăija Ontoloăija Pacientu reăistram ar psihiskiem un uzvedības traucējumiem Seksuāli transmisīvo slimību reăistra ontoloăija Arodslimību reăistra ontoloăija RSU Pārmantotā vēža institūta reăistra ontoloăija
Terminoloăija Semantiskais tīmeklis W3C standartu kopa (RDF, OWL, URI, SPARQL u.c.), kas informācijas (skaitĝi, burti) jēgu padara saprotamu automatizētas loăiskās secināšanas programmatūrai Personas X temperatūra > 38C Persona X slima Persona X neiet uz darbu Personas X darbi kavējas... RDF (Resource Description Framework) alternatīva klasiskām relāciju datubāzēm (RDF datubāzes) OWL (Web Ontology Language) uz RDF balstīta ontoloăiju aprakstīšanas valoda, FOL apakškopa (DL) UML (Unified Modeling Language) OMG standarts informācijas sistēmu aprakstīšanai jeb modelēšanai UML klašu diagramma grafiska ontoloăiju aprakstīšanas valoda, kas savietojama gan ar klasiskām relāciju datubāzēm, gan ar OWL un RDF datubāzēm UML/OWL Ontoloăija ( trīs vienā )
UML/OWL Ontoloăijas piemērs subproperty of subproperty of subproperty of subproperty of subproperty of
Atbilstošā OWL/RDF Ontoloăija <http://lumii.lv/preda> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#ontology>. <http://lumii.lv/preda#diseasediagnosis> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#objectproperty>. <http://lumii.lv/preda#diseasediagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#range> <http://lumii.lv/preda#diagnosis>. <http://lumii.lv/preda#diseasediagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://lumii.lv/preda#disease>. <http://lumii.lv/preda#diseasediagnosis> <http://www.w3.org/2002/07/owl#inverseof> <http://lumii.lv/preda#diagnosisofdisease>. <http://lumii.lv/preda#diagnosisofdisease> <http://www.w3.org/2002/07/owl#inverseof> <http://lumii.lv/preda#diseasediagnosis>. <http://lumii.lv/preda#diagnosisofdisease> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://lumii.lv/preda#diagnosis>. <http://lumii.lv/preda#diagnosisofdisease> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#objectproperty>. <http://lumii.lv/preda#diagnosisofdisease> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#range> <http://lumii.lv/preda#disease>. <http://lumii.lv/preda#transportaccident> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subclassof> <http://lumii.lv/preda#injury>. <http://lumii.lv/preda#transportaccident> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#class>. <http://lumii.lv/preda#injdiagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#range> <http://lumii.lv/preda#diagnosis>. <http://lumii.lv/preda#injdiagnosis> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#objectproperty>. <http://lumii.lv/preda#injdiagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subpropertyof> <http://lumii.lv/preda#diseasediagnosis>. <http://lumii.lv/preda#injdiagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://lumii.lv/preda#injury>. <http://lumii.lv/preda#persname> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://lumii.lv/preda#person>. <http://lumii.lv/preda#persname> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#range> <http://www.w3.org/2001/xmlschema#string>. <http://lumii.lv/preda#persname> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#datatypeproperty>. <http://lumii.lv/preda#injsecondarydiagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://lumii.lv/preda#injury>. <http://lumii.lv/preda#injsecondarydiagnosis> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#objectproperty>. <http://lumii.lv/preda#injsecondarydiagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subpropertyof> <http://lumii.lv/preda#diseasediagnosis>. <http://lumii.lv/preda#injsecondarydiagnosis> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#range> <http://lumii.lv/preda#diagnosis>. <http://lumii.lv/preda#brokenbone> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subclassof> <http://lumii.lv/preda#injury>. <http://lumii.lv/preda#brokenbone> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#class>.
Atbilstošā OWL/FOL Ontoloăija
1. A 2. A 3. OWL ontology is a functional database supporting SPARQL query language
Semantiskā Latvija : trīs vienā RDF/OWL SPARQL datubāzes FOL (DL) formālā semantika, izvedumi UML grafika ontoloăijām, vaicājumiem
FOL (DL) formālā semantika, izvedumi RDBMS/SQL datubāze1 RDBMS/SQL datubāze2 RDBMS/SQL datubāze3 RDF/OWL/URI SPARQL datubāzes UML grafika ontoloăijām, vaicājumiem
RDBMS/SQL datubāze1 RDBMS/SQL datubāze2 RDBMS/SQL datubāze3 Lielu diagrammu vizuāla uztvere RDF/OWL/URI SPARQL datubāzes Consistency checking (OWA) Iespēja uzskatāmi attēlot patvaĝīgus grafus (nevien kokus) Lielu datu kopu automātiska klasterizācija u.c. likumsakarību vizualizācija UML grafika ontoloăijām, vaicājumiem FOL (DL) formālā semantika, izvedumi Integrity constraint validation (CWA) DB materialization (entailment)
RDBMS/SQL datubāze1 RDBMS/SQL datubāze2 RDBMS/SQL datubāze3 Lielu diagrammu vizuāla uztvere RDF/OWL/URI SPARQL datubāzes Consistency checking (OWA) Iespēja uzskatāmi attēlot patvaĝīgus grafus (nevien kokus) Lielu datu kopu automātiska klasterizācija u.c. likumsakarību vizualizācija UML grafika ontoloăijām, vaicājumiem FOL (DL) formālā semantika, izvedumi Integrity constraint validation (CWA) DB materialization (entailment) Objektu un to iespējamā izvietojuma 3D vizualizācija Named graph virknes: laika un modalitātes attēlojums Kontrolēta dabiskās valodas apakškopa
Relāciju datubāze OWL/RDF datubāze (UML/OWL) Reizē formāla definīcija un lietotājam uzskatāms attēlojums
Semantiskas Latvijas tehnologija Ontoloăija Pārskaitāmie tipi OWL/UML Ontologija Traumu un ievainojumu pacientu reăistrs Mantošana un N:N relācijas
Semantiskas Latvijas tehnologija OWL/UML Ontologija Traumu un ievainojumu pacientu reăistrs
Kodols
Cukura Diabēts
ViziQuer grafiskā vaicājumu sistēma Realizē grafisku RDF/SPARQL vaicājumu intefeisu select?name?phone where {?p <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://lumii.lv/preda#person>.?t <http://lumii.lv/preda#injperson>?p.?v <http://lumii.lv/preda#cancperson>?p.?p <http://lumii.lv/preda#persname>?name.?p <http://lumii.lv/preda#persphone>?phone.} ----------------------------------------------------- Query Results (1 answers): name phone =================================================== "Janis Liepa"^^xsd:string "+37129651829"^^xsd:string
Rezultāts
Sasniegumi Pētniekam pietiek zināt tikai UML/OWL Ontoloăijas lai piekĝūtu un atlasītu datus no piejamajām datubāzēm UML/OWL Ontoloăijas papildus nodrošina Vairāku sākotnēji nesaistītu datubāžu integrāciju (URI) Onkoloăijas reăistrs Iedzimtā vēža reăistrs Genotipa reăistrs etc. Vairākus ontoloăiju abstrakcijas līmeħus (mantošana) dati pieejami no jebkura abstrakcijas līmeħa pateicoties automātiskai secināšanai injperson diseaseperson Injury Disease Visas relācijas ir divvirziena (nevis PK-FK mehānisms) RDF DB un SPARQL nodrošina augstu ātrdarbību
Pieredze ar RDF DB Prasības reāli izmantojamām RDF DB RDFS entailment atbalsts (secināšana) >1Billion RDF triples atbalsts SPARQL query optimization Derīgas (ātras) RDF DB Openlink Virtuoso v5.0.9 Ne-klastera versija ir Open Source Oracle 11g spatial (versija 11.1.0.7) nav pilns SPARQL sintakses atbalsts Nederīgas (lēnas) RDF DB Sesame OWLIM Nākamie soĝi UNL/OWL redaktors, integrēts ar Pellet, pilns OWL 2 atbalsts IC (Integrity Constraint) aprakstīšana un automātiska pārbaude SPARQL 1.1 = SPARQL + SPARUL Informatīvo sistēmu dokumentācija = OWL ontoloăija + transformācija uz to Optional relācija ViziQuer Atlasīto datu pēcapstrāde statistikas etc.
Semantiskās Latvijas tehnoloăija LU MII tiek attīstīta jau vairākus gadus J.Barzdins, G.Barzdins, R.Balodis, K.Cerans, A.Kalnins, M.Opmanis, K.Podnieks, Towards Semantic Latvia, Baltic DB&IS 2006, Communications, O.Vasileckas, J.Eder, A.Caplinskas (Eds). Vilnius: Technika, 2006. pp.203-218. Barzdins G., Barzdins J., Cerans K. From Databases to Ontologies, Semantic Web Engineering in the Knowledge Society; J.Cardoso, M. Lytras (Eds.), IGI Global, 2008, pp. 242 266. Barzdins G., Liepins E., Veilande M., Zviedris M., Semantic Latvia Approach in the Medical Domain, Proceedings of the 8th International Baltic Conference (Baltic DB&IS 2008); Tallinn University of Technology Press, ISBN 978-9985-59-789-7, pp.89-102, 2008 G.Barzdins, E.Liepins, M.Veilande, M.Zviedris, "Ontology Enabled Graphical Database Query Tool for End-Users", H.M Haav, A.Kalja (Eds.), Frontiers in Artificial Intelligence and Applicatons, IOS Press, 2008 Guntis Barzdins, Sergejs Rikacovs and Martins Zviedris: Graphical query language as SPARQL frontend. Proceedings of ADBIS 2009, pp. 93-107. Guntis Barzdins, Sergejs Rikacovs, Marta Veilande, Martins Zviedris: Ontological Re-engineering of Medical Databases, Proceedings of the Latvian Academy of Sciences, Section B, Vol. 63 (2009), No. 4/5 (663/664), pp. 153 155 V.Pīrāgs, G.BārzdiĦs, et.al., Vienotas datu bāzes izveide par galveno dzīvildzi un dzīves kvalitāti apdraudošo patoloăiju un to riska faktoru izplatību, LZA Vēstis (to appear)
Paldies par uzmanību!