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 One step ahead: Adaptive Radarsysteme für smarte Fahrerassistenz
20.09.2018 | Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR

nachricht Virtual Reality ohne Kopfschmerz oder Simulationsübelkeit
19.09.2018 | Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Im Focus: Scientists present new observations to understand the phase transition in quantum chromodynamics

The building blocks of matter in our universe were formed in the first 10 microseconds of its existence, according to the currently accepted scientific picture. After the Big Bang about 13.7 billion years ago, matter consisted mainly of quarks and gluons, two types of elementary particles whose interactions are governed by quantum chromodynamics (QCD), the theory of strong interaction. In the early universe, these particles moved (nearly) freely in a quark-gluon plasma.

This is a joint press release of University Muenster and Heidelberg as well as the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Then, in a phase transition, they combined and formed hadrons, among them the building blocks of atomic nuclei, protons and neutrons. In the current issue of...

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue CBMC-Geräteschutzschaltervarianten

22.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

ISO-27001-Zertifikat für die GFOS mbH und die GFOS Technologieberatung GmbH

21.09.2018 | Unternehmensmeldung

Kundenindividuelle Steckverbinder online konfigurieren und bestellen

21.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics