Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Knowledge Computing - Eine neue Perspektive für das Wissenschaftliche Rechnen

23.02.2010
Die Suche nach Informationen und Zusammenhängen in Zehntausenden pharmazeutischen Patenten war bislang extrem zeitaufwändig und damit nicht praktikabel. Durch den Einsatz einer neuen Software auf Grid-vernetzten Supercomputern erreichten Forscher jetzt eindrucksvolle Ergebnisse. High Performance Computing (HPC) eröffnet so neue Möglichkeiten für das Wissenschaftliche Rechnen.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI in Sankt Augustin und des Jülich Supercomputing Centre (JSC) haben ihre Supercomputer mit Grid-Technologie vernetzt, um biomedizinische sowie chemische Texte und Bilder in pharmazeutischen Patenten zu analysieren.

Damit haben die Forscher eine neue Anwendung im Wissenschaftlichen Rechnen geschaffen, die das leistungsstarke Durchsuchen von Patenten ermöglicht. Durch den Einsatz einer am Fraunhofer SCAI entwickelten Software ist die gleichzeitige Untersuchung von Texten und Bildern in chemischen Patenten möglich. Die Datenanalysen liefern neue Erkenntnisse über die Zusammenhänge von Biologie und Chemie.

Die Forscher durchsuchten mehr als 50 000 Patente aus der pharmazeutischen Chemie mit Hilfe von Grid-Infrastrukturen. Solche Infrastrukturen bestehen aus vernetzten Computern, die zusammen einen virtuellen Supercomputer bilden und so aufwendige Berechnungen erledigen können. Bei ihrem Experiment haben die Forscher die am Fraunhofer SCAI entwickelte grafische Analyse-Software chemoCR mit einer automatisierten Eigennamenerkennung kombiniert und so folgende Daten in den Patenten identifiziert und annotiert, das heißt computerlesbar gemacht:

o biologische Daten in Texten (z. B. Namen von Proteinen und Genen, Gen-Polymorphismen, Zelltypen)
o medizinische Daten in Texten (z. B. Namen von Krankheiten, pathologische Begriffe, Bezeichnungen von Risikofaktoren)
o chemische Informationen in Texten (z. B. Namen von Medikamenten, Termini aus den Benennungsnormen der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC))

o Bilder (Darstellungen chemischer Strukturen)

"Dieses groß angelegte Experiment eröffnet neue Perspektiven für das Wissenschaftliche Rechnen", sagt Prof. Dr. Martin Hofmann-Apitius, Leiter der Abteilung Bioinformatik am Fraunhofer-Institut SCAI. Knowledge Computing, also die Datenverarbeitung von Wissensbeständen, ist ein neuer Weg, solche Bestände zu untersuchen. "Diese Art der Anwendung geht weit über die üblichen Simulationsanwendungen des Wissenschaftlichen Rechnens hinaus", so Hofmann-Apitius.

Bisher wurden Textanalyse-Technologien nur auf bibliografischen Datenbanken betrieben, die Informationen aus den Lebenswissenschaften und der Biomedizin enthalten (z. B. MEDLINE). Die Erweiterung hin zu einer gleichzeitigen Untersuchung von text- und bildbasierten Informationen in ganzen Textdokumenten mit Grid-Computern wurde jedoch noch nie zuvor umgesetzt.

"Wir sind froh darüber, dass unser Institut seinen Beitrag zur Erschließung eines neuen Anwendungsbereichs für Supercomputer leistet. Das so genannte Knowledge Computing kann zu einer neuen, eigenen Teildisziplin des Wissenschaftlichen Rechnens werden", betont Prof. Dr. Ulrich Trottenberg, Leiter des Fraunhofer-Instituts SCAI.

Eine zentrale Rolle in dem Experiment spielte die Grid-Middleware UNICORE (Uniform Interface to Computing Resources). Die Forscher benutzten dieses Werkzeug zur Steuerung der Annotationsprogramme, zur Kontrolle des Datenflusses zwischen Patent-Datenbank und Annotationsprogrammen sowie zur Überwachung des gesamten Prozesses.

"UNICORE hat es uns ermöglicht, dieses Experiment in solch großem Umfang auf der Grid-Infrastruktur zwischen SCAI und JSC durchzuführen," erklärt Dr. Achim Streit, Leiter der Abteilung "Verteilte Systeme und Grid Computing" am Jülich Supercomputing Centre. "Durch die leistungsfähigen Workflow- und Datenmanagement-Funktionalitäten von UNICORE konnten wir die Patente problemlos und automatisch annotieren."

"Dieses Projekt ist ein Beispiel dafür, wie leistungsstarke Supercomputer am JSC, die mit erstklassigen Grid-Technologien wie UNICORE ausgestattet sind, Synergien für die Entwicklung neuer Forschungsfelder schaffen können. Das JSC ist Mitglied der internationalen UNICORE Open Source Community und treibt die Entwicklung voran", erläutert Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert, Leiter des Jülich Supercomputing Centre.

Das Team am Fraunhofer-Institut SCAI analysiert derzeit die Daten, die im Zuge des Experiments angefallen sind. Mathilde Romberg, Leiterin der Forschergruppe am JSC, freut sich darüber, dass nach Wochen intensiver Workflow-Modellierung die ersten Durchläufe der Patentsuche abgeschlossen sind. Die beiden Teams wissen jedoch, dass noch weitere 18 Millionen Patente auf sie warten.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Martin Hofmann-Apitius
Leiter der Abteilung Bioinformatik
Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI
53754 Sankt Augustin
Tel 02241-14-2802
Fax 02241-14-2656
martin.hofmann-apitius@scai.fraunhofer.de
Dr. Achim Streit
Jülich Supercomputing Centre
Forschungszentrum Jülich GmbH
Tel 02461-61-6576
Fax 02461-61-6656
A.Streit@fz-juelich.de

Michael Krapp | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.scai.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Klick-Tagebuch: App-Projekt der HdM erlaubt neuen Ansatz in Entwicklungsforschung
11.01.2017 | Hochschule der Medien Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Feinstaub weckt schlafende Viren in der Lunge

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Energieeffizienter Gebäudebetrieb: Monitoring-Plattform MONDAS identifiziert Einsparpotenzial

16.01.2017 | Messenachrichten

Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie