gms | German Medical Science

GMDS 2012: 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e. V. (GMDS)

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie

16. - 20.09.2012, Braunschweig

Ein Curriculum zur Lehre von robustem Ontologiedesign

Meeting Abstract

  • Martin Boeker - Universitätsklinikum Freiburg, Institut für Medizinische Biometrie und Medizinische Informatik, Freiburg, Deutschland
  • Daniel Schober - Universitätsklinikum Freiburg, Institut für Medizinische Biometrie und Medizinische Informatik, Freiburg, Deutschland
  • Djamila Raufie - Universitätsklinikum Freiburg, Institut für Medizinische Biometrie und Medizinische Informatik, Freiburg, Deutschland
  • Niels Grewe - Universität Rostock, Deutschland
  • Johannes Röhl - Universität Rostock, Deutschland
  • Ludger Jansen - Universität Rostock, Deutschland
  • Stefan Schulz - Medizinische Universität Graz, Österreich

GMDS 2012. 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS). Braunschweig, 16.-20.09.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. Doc12gmds086

DOI: 10.3205/12gmds086, URN: urn:nbn:de:0183-12gmds0867

Veröffentlicht: 13. September 2012

© 2012 Boeker et al.
Dieser Artikel ist ein Open Access-Artikel und steht unter den Creative Commons Lizenzbedingungen (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.de). Er darf vervielfältigt, verbreitet und öffentlich zugänglich gemacht werden, vorausgesetzt dass Autor und Quelle genannt werden.


Gliederung

Text

Einleitung: Formale Ontologien stoßen auf zunehmendes Interesse. In der biomedizinischen Forschung hat man erkannt, dass man nur durch strukturierte, durch Computer interpretierbare semantische Repräsentationen die anfallende Datenflut bewältigen kann. In der medizinischen Dokumentation erhofft man sich durch Ontologien die Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Terminologiesystemen zu erhöhen und so Kohärenz und Vergleichbarkeit zu steigern. Eine große Zahl von Ontologien für diesen Bereich ist über verschiedene Portale zugänglich, wobei diese aber von sehr unterschiedlicher Qualität sind [1], [2], [3], [4]. Um die Korrektheit und Nutzbarkeit von Ontologien zu verbessern, wurden in letzter Zeit verschiedene Standards und best practices z.B. von der OBO Foundry vorgeschlagen [5]. Diese Vorschläge richten sich jedoch zumeist an erfahrene und fortgeschrittene Ontologie-Entwickler, während nur wenige Bemühungen unternommen wurden, die wichtigsten Kernelemente einer nachhaltigen Ontologieentwicklung auch Anfängern und Domänenexperten aus Medizin und Lebenswissenschaften didaktisch strukturiert nahe zu bringen.

Auf dieser Grundlage ist es Zielsetzung dieses Projektes, ein Curriculum zur Lehre von robustem Ontologiedesign aufzubauen, das es Wissenschaftlern aus den Lebenswissenschaften ermöglichen soll, beschreibungslogische OWL Ontologien logisch konsistent, domänenadäquat und interoperabel zu entwickeln.

Methoden: Die Curriculumsentwicklung ist Teilprojekt im DFG-geförderten Projekt GoodOD (Good Ontology Design, http://www.iph.uni-rostock.de/Good-Ontology-Design.902.0.html), aus dem sie wesentliche Inspirationen und Inhalte bezieht. Die Methode der Curriculumsentwicklung folgte dabei einem erprobten Konzept aus der medizinischen Lehre [6] und basiert auf einem stark praxiszentrierten Format. In 16 zwei bis dreistündigen Übungen werden dabei alle wesentlichen Inhalte der biomedizinischen Ontologie-Entwicklung auf Basis der Web Ontology Language (OWL) vermittelt. Das Curriculum wurde erstmals in einem internationalen Kurs mit 24 Studierenden aus verschiedenen Studiengängen mit biomedizinisch-informationstechnischem Hintergrund im Sommersemester 2011 implementiert. In einer anschließenden Studie wurden quantitative und qualitative Daten zum Ontologiedesign gemessen, sowie eine Bewertung des Curriculums durch die Studierenden erfragt.

Ergebnisse: Die curricularen Inhalte wurden über 16 Module mit steigender Komplexität verteilt und lassen sich grob in vier Abschnitte unterteilen: Grundlegende Prinzipien, praktische Ontologie Entwicklung, Nutzung von Top-Level Ontologien und Nutzung von Ontologiedesign-Patterns. Die Evaluation durch die Studierenden ergab ein überwiegend positives Bild, wobei durch die differenzierte Kritik der Studierenden nötige Änderungen und Möglichkeiten zur Weiterentwicklung deutlich wurden. Die Auswertung der quantitativen und qualitativen Daten zur Qualität der Ontologieentwicklung ist derzeit weiterführender Forschungsgegenstand des Projektes.

Schlussfolgerung: Diese Arbeit basiert auf der Annahme, dass Programme zur besseren Ausbildung im Bereich der Ontologieentwicklung die Qualität von Ontologien in den Lebenswissenschaften langfristig verbessern. Dabei besteht die Zielgruppe für diese Angebote insbesondere aus Domänen-Experten mit Informatik-Grundkenntnissen, da diese einerseits über Wissen verfügen, welche Inhalte wie zu repräsentieren sind, und darüber hinaus aber auch nötige formale Kenntnisse mitbringen. Wir haben ein Curriculum aufbauen können, das den oben genannten Ansprüchen an gute, d.h. domänen-adäquate, korrekte und interoperable, Ontologie-Entwicklung gerecht wird und das von den Studierenden sehr positiv bewertet wurde. Es bleibt in diesem Stadium des Projektes abzuwarten, ob die während des Experimentes erhoben quantitativen und qualitativen Daten bestätigen, dass gute Ausbildung auch gutes Ontologiedesign bewirkt.


Literatur

1.
Smith B, Köhler J, Kumar A. On the Application of Formal Principles to Life Science Data: a Case Study in the Gene Ontology. In: Rahm E, editor. Data Integration in the Life Sciences. Berlin, Heidelberg: Springer; 2004. p. 79-94.Available from: http://www.springerlink.com/content/lgfv27t9q3dd4mxu/ [cited 11.01.2012] Externer Link
2.
Schulz S, Suntisrivaraporn B, Baader F, Boeker M. SNOMED reaching its adolescence: Ontologists’ and logicians’ health check. Int J Med Inform. 2009;78:S86-S94.
3.
Rector AL, Brandt S, Schneider T. Getting the foot out of the pelvis: modeling problems affecting use of SNOMED CT hierarchies in practical applications. J Am Med Inform Assoc. 2011;18(4):432-40.
4.
Boeker M, Tudose I, Hastings J, Schober D, Schulz S. Unintended consequences of existential quantifications in biomedical ontologies. BMC Bioinformatics. 2011;12:456.
5.
Smith B, Ashburner M, Rosse C, Bard J, Bug W, Ceusters W, et al. The OBO Foundry: coordinated evolution of ontologies to support biomedical data integration. Nat Biotechnol. 2007;25(11):1251-5.
6.
Kern D. Curriculum development for medical education?: a six step approach. Baltimore: Johns Hopkins University Press; 1998.