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Projekt GoodOD

Titel: Good Ontology Design

Laufzeit: März 2010 bis März 2013

Primary Investigator: Prof. Dr. Stefan Schulz

Verantwortlicher in Freiburg: Prof. Dr. Stefan Schulz, Dr. Martin Boeker

Verantwortlicher in Rostock: Dr. Luger Jansen

Beteiligte in Freiburg: Prof. Dr. Stefan Schulz, Dr. Martin Boeker, Djamila Raufie, Dr. Daniel Schober

Beteiligte in Rostock: Dr. Luger Jansen, Niels Grewe, Johannes Röhl

Förderung: DFG

 

FRAGESTELLUNG

Die Evaluation von Ontologien hat sich in den letzten Jahren zu einem bedeutenden Forschungsgebiet entwickelt. Gegenstand der Evaluation waren hierbei zunächst Ontologie-basierte Werkzeuge (z.B. ontologiebasierte Editoren, Inferenzmaschinen) und danach die Ontologien selbst.
Selbst im engeren Sinne ist der Begriff der Ontologie-Evaluation vielschichtig. Messbare Qualitätskriterien betreffen Domänenabdeckung, Granularität, Design, Nutzbarkeit, Inhaltserstellung und -pflege, Bauprinzipien, formale Entscheidbarkeit, Konsistenz, sowie Bezug zu Standards wie Upper-Ontologies und Repräsentationssprachen. Trotz der erwähnten Kritiken sind in Biologie und Medizin weiterhin beachtlichen Aktivitäten der Terminologie- / Ontologieentwicklung im Gange. Zu erwähnen sind hier insbesondere die großen Projekte der OBO (The Open Biological and Biomedical Ontologies) und SNOMED CT. Einerseits unterstützt dies den Einwand, Thesauri seien ausreichend, und andererseits beginnen diese Projekte allmählich, theoretische Vorarbeiten zur Ontologie als gemeinsamen Standard zu rezitieren, wodurch es zu einer gewissen Konvergenz der Ansätze kommt. Eine solche Konvergenz ist auf Grund ihrer Vorteile für die Standardisierung, die Interoperabilität und die Weiterentwicklung solcher Ressourcen äußerst wünschenswert. Sie wirft, allerdings auch neue Fragen auf, wie zum Beispiel:

  • Was soll durch formale biomedizinische Ontologien repräsentiert werden?
  • Wo sind die Grenzen zwischen Ontologie und Wissensrepräsentation?
  • Welche Formalismen / Sprachen sind angemessen?
  • Wie kann diese Ontologieentwicklung durch philosophisch fundierte Good-Practice-Guidelines zusammen mit Ontology Templates unterstützt werden?
  •  Welche „Upper-Level“-Kategorien sind biomedizinischen Ontologien angemessen?
  • Ist eine philosophische Fundierung ein Qualitätsmerkmal für Ontologien?
  • Wie sind Ontologien evaluierbar? Sind Ontologien besser mit einem qualitativen als mit einem quantitativ messbaren Ansatz evaluierbar?
  • Sind Ontologien überhaupt im Sinne der Korrektheit des Models evaluierbar?
  • Kann eine Ontologie-Guideline eine bessere Ontologieentwicklung ermöglichen oder vielleicht eine Inter-Ontology Operabilität erleichtern?

 

ZIELSETZUNG

Im GoodOD Projekt kooperieren Mediziner, Biologen, Informatiker und Philosophen. Das Ziel in diesem Projekt ist die Modellierung von Domänausschnitten aus Upper-Ontologie mit zahlreichen Beispielen. Die Entwicklung eines Leitfadens soll den Ontologieentwicklern zur Erstellung von Ontologien helfen. In diesem Leitfaden werden technische Grundlagen über Ontologien und deren Erstellung mittels Ontology Design Patterns (ODPs) ermittelt. Darüber hinaus soll sie Ontologieentwickler unterstützen Terme in die korrekten ontologischen Kategorien einzuordnen und die von diesen Termen denotierte Ontologieklassen axiomatisch zu formulieren. Die Aufgaben in dem Leitfaden sollen dabei helfen, brauchbare Ontologien zu konstruieren. Nach der Guideline-Anwendung sollte die entwickelte Ontologie logisch konsistent sein. Um dies zu Evaluieren, wird aus wissenschaftlichen Hilfskräften (Biologen und Medizinern) eine Gruppe aus Testpersonen gebildet. Die Gruppe wird in die Theorie der biomedizinischen Terminologien und Ontologien eingeführt. Die Testpersonen müssen begrenzte Teildomänen modellieren. Hierbei sollen diese Testpersonen insbesondere geschult werden, die von Protege unterstützten logischen Operatoren wie Implikation, Äquivalent, Negation, Konjunktion und Disjunktion zu verstehen, um den Sprachumfang von OWL-DL zu beherrschen. Nach dieser Schulungsphase wird die Gruppe geteilt. Jede Teilgruppe besteht aus Medizinern und Biologen. Danach beginnt die zweite Schulungsphase. In der Gruppe A werden die in den ersten Phasen erworbenen Kenntnisse erweitert und an vielen Beispielen vertieft.
In der Gruppe B hingegen wird strikt nach Leitfaden vorgegangen. Im Anschluss an die beiden Schulungsphasen werden die Modellierungsaufgaben bearbeitet und nach den Bewertungskriterien des Leitfadens ausgewertet.

 

KURZFASSUNG PROJEKTBESCHREIBUNG

Die Datenexplosion im Gesundheitswesen erfordert mehr begriffliche Standardisierung. Zu diesem Zweck sind sehr viele Terminologiesysteme und Klassifikationssysteme entwickelt worden. Die verschiedenartigen Systeme sind durch mathematische Logik unter Berücksichtigung von Prinzipien der formalen Ontologie beschrieben, z.B. die SNOMET CT oder die Open Biological Ontologies. Im GoodOD Projekt werden ontologische Prinzipien zur formalen Repräsentation biomedizinischen Ereignissen, Zustände, Prozessen, Dispositionen und Funktionen erarbeitet. Die Modellierungsprinzipien werden anhand zahlreicher Beispiele aus dem Bereich Medizin und Biologie dargestellt. Dieser Leitfaden soll Ontologieentwicklern dabei helfen brauchbare Ontologien zu entwickeln.