Montag, 27. Juni 2011

Wissensmanagement in Medizin und Life Sciences

Waren Redundanzen bisher nur lästig, so sind sie im Internetzeitalter riskant. Zwar helfen Informationen Ungewissheit zu reduzieren. Überschüssige Information provoziert jedoch einen Zuwachs an Unsicherheit, wodurch Recherchen zunehmend zeitraubender und ineffizienter sind. Ressourcen wie Zeit und Geld werden vergeudet, was so inakzeptabel wie überflüssig ist. In wissensintensiven Arbeitsgebieten wie den Life Sciences, in denen sowohl Grundlagenforschung betrieben als auch gezielt marktwirtschaftlich orientiert gearbeitet wird, kann der Zeitverlust zudem zu Wettbewerbsnachteilen führen. Die Lösung bieten Recherche-Tools auf der Basis intelligenter Semantic Web-Technologien. Die Social Networking Platform für Lebenswissenschaftler BioMedExperts (BME) ist so ein Tool, welches Text Mining-Verfahren an bereits vorhandene Fachdatenbanken andockt. Dadurch wird Wissenstransfer nicht nur effizienter, sondern es eröffnen sich zusätzliche Wissensmöglichkeiten.

Wissensmanagement in den Life Sciences
In den interdisziplinär ausgerichteten Life Sciences wie Biologie, Chemie und Medizin und der noch jungen Disziplin Life Science Engineering, worunter z.B. Umwelt- und Medizintechnik fallen, ist Wissensmanagement geschäftskritisch, denn Wissen ist essentieller Bestandteil entsprechender Marktleistungen. Das gilt für Grundlagen- wie auch für Anwendungsforschung:
Biowissenschaftler z.B. fokussieren primär auf Grundlagenforschung. Um Ideen und Trends, die sich in ihrem spezifischen Forschungsfeld entwickeln, überhaupt identifizieren zu können, müssen sie sich regelmäßig einen möglichst vollständigen Überblick verschaffen, was aufwändig und zeitintensiv ist. Auch stärker anwendungsbezogene Forscher, etwa in der Pharmaindustrie, betreiben ständig Internet- und Literaturrecherchen, wobei sie in oft mühevoller Kleinarbeit aus der Informationsflut die Spreu vom Weizen trennen. Der klinisch tätige Arzt wiederum sucht in erster Linie Antworten auf Fragen, die sich unmittelbar bei der Ausübung seines Berufes stellen, etwa welche Diagnostik oder Therapie für den Patienten die beste ist. Allen gemein ist die Arbeitsgrundlage, nämlich aktuelle und qualitätsgesicherte Informationen, und dass diese zeitnah zum Informationsbedürfnis benötigt werden. Dazu verfügen Lebenswissenschaftler über spezifische Recherchezugänge wie kommerzielle Datenbanken. Die Datenbanken, die z.B. in PubMed verfügbar sind, stellen einen Datenpool dar, der abgeschlossene wie aktuell laufende Publikationen aus Medizin und Life Sciences nahezu vollständig dokumentiert.
Über diese Suchzugänge gelangt man früher oder später zwar zu durchaus passablen Näherungslösungen oder den gewünschten Suchergebnissen selbst. Doch ist Zeit eine kostbare Ressource; wird sie vergeudet, produziert das unnötige Kosten. Und Näherungslösungen sind genau genommen auch Zielverfehlungen. Das ist nicht nur berufsethisch bedenklich, sondern verträgt sich vor allem mit Gütemaßen wie Qualität, Precision und Recall nur schlecht.
Hier kommen semantische Suchlösungen ins Spiel, die den Wissenstransfer nicht nur erleichtern, sondern neue Wissensmöglichkeiten für anwendungs- und marktorientierte Forschung eröffnen.

Was ist semantisch am Semantic Web?
Semantische Suchlösungen verfolgen das Konzept, verschiedene Ressourcen wie Dokumente, Bilder und Personen semantisch zu verknüpfen. Das ermöglicht den Übergang vom gegenwärtigen Web mit seinen einfachen Hyperlinks zu einem semantisch angereicherten Web, in dem Beziehungen zwischen den verteilt gelagerten Ressourcen geknüpft werden, deren einzelne kontextuelle Bezüge bereits im gegenwärtigen Web angelegt sind.
Intelligente Suchmaschinen können diese Beziehungen mit Hilfe von semantischen und statistischen Prozeduren lesbar machen, wodurch sie den Textinhalt quasi automatisch verstehen. Dadurch schließen Suchergebnisse auch solche Dokumente mit ein, die den Suchterm nicht explizit enthalten, aber relevant sind. Eine Suche nach Begleitsymptomen von Migräne verwiese sowohl auf Lichtempfindlichkeit als auch auf verwandte Konzepte wie Geräusch- oder Geruchsempfindlichkeit. Dadurch lassen sich Suchanfragen auf wenige, hochrelevante Dokumente verdichten, die bei herkömmlichen Volltextsuchen umständlich in umfangreichen Ergebnislisten hätten identifiziert werden müssen.

Ein Tuning für PubMed?
Damit die Suche in PubMed eine semantische wird, muss dessen Datenbasis wie eben beschrieben semantisch aufbereitet werden. Dafür sorgt BioMedExperts und kombiniert dabei die automatisierte Analyse großer Textmengen mit schnellen und vielfältigen Zugriffsmöglichkeiten. Die technische Basis bildet die Collexis Fingerprint-Technologie, eine ontologie-basierte Indexierungs- und Retrievallösung, die eigens für Medizin und Life Sciences entwickelt wurde, mit alternativen Thesauri aber auch außerhalb der Life Sciences Anwendung findet. Diese Technik verwandelt wissenschaftliche Publikationen wie PubMed-Abstracts in so genannte Fingerprints, die die ontologie-basiert identifizierten Fachbegriffe und Bewertungsrelationen für jeden dieser Begriffe enthalten. Bei der Indexierung und in den Anwendungen kommen Dokumentationssprachen zum Einsatz, etwa die Medical Subject Headings (MeSH), ein Thesaurus zur Sacherschließung von Büchern und Zeitschriftenartikeln in Medizin und Biowissenschaften, und der weltweit größte Metathesaurus Unified Medical Language System (UMLS). Das BioMedExperts ist aber mehr als nur ein Tuning für PubMed, weil es Ergebnisse expliziert, die PubMed – obwohl es paradoxerweise die Datenbasis ist – nicht liefern kann.

Konzept-Recherche
Der klassische Rechercheeinstieg ist der themenbezogene, bei Migräne z.B. nach „Gesichtsfeldausfällen“ („Scotoma, Scintillating“). Anschließend können wie gewohnt die dazugehörigen Abstracts aus PubMed aufgerufen werden. Ein Mehrwert von BioMedExperts besteht in der übersichtlichen Anzeige aller biomedizinischen Konzepte, die in den Treffern vorkommen. Die Aktivierung des Reiters „Profiles“ lässt konzeptionelles Browsen auch innerhalb größter Textmengen zu, und zwar nach dem genormten Vokabular des MeSH-Thesaurus (z.B. „Disorders“, „Chemicals & Drugs“, „Procedures“, „Anatomy“, „Physiology“) sowie nach „Chemicals“ – ganz ohne Eingabe von Suchtermen, nur per Klick. Wird unter „Disorders“ z.B. der Suchbegriff „Aura“ aktiviert, öffnet sich ein neues Fenster, welches die Suche feiner spezifiziert. Bei einer herkömmlichen Benutzeroberfläche hätte der Nutzer seine Suchanfrage selbständig reformulieren und weitere Suchbegriffe umständlich händisch in die Suchmaske eingeben müssen, um in die Tiefe zu gehen. Das strukturierte Browsen spart also wertvolle Recherchezeit und damit Geld.

Expertenprofile und Trend-Mining
Wer hat mit wem und zu welcher Zeit weltweit zum Gegenstand der Recherche gearbeitet? Wer gilt als ausgewiesener Fachmann, wer taugt zum Key Note Speaker? Bei der Umwandlung der PubMed-Abstracts in Fingerprints werden im Nu Expertenprofile generiert, so dass sich abermals hochrelevante Veröffentlichungen und deren Autoren nach wenigen Klicks identifizieren lassen.
Welche Fachbegriffe werden zunehmend häufig im Kontext des Themas genannt? Der Bereich „Trends“ lässt das rasch erkennen. Die statistische Auswertung der MeSH-Konzepte ergibt z.B., dass die Botox-Therapie zunehmend in den Fokus der Migräne-Forschung gerückt ist. Über die einzelnen Reiter können anschließend die einschlägigen Publikationen, Experten etc. betrachtet werden. Die automatisierte Inhaltsanalyse nimmt dem Wissenschaftler also enorme Recherchearbeit ab.

Knowledge Discovery – Revolution per Knopfdruck
Das Feature „Knowledge Discovery“ dürfte vor allem die Forscher begeistern, weil es schon heute dabei hilft, Arbeitsgebiete von übermorgen zu identifizieren. Dort wird nämlich aufbereitet, welche Begriffe erstmals in einer Publikation zum Recherchesubjekt genannt werden und welche Fachbegriffe voraussichtlich mit dem Thema in Zukunft gemeinsame Relevanz entwickeln werden. Wer weiß, für die Migränetherapie könnte dies z.B. das einschlaffördernde und angstlösende „Wunderhormon“ Progesteron sein, was für Kliniker, vor allem aber für die Pharmaforschung interessant sein könnte.

Fazit
Mit ihren Möglichkeiten thematischer Verknüpfungen und der schlussfolgernden Suche nach impliziten Informationen helfen Semantic Web-Technologien, die Limitationen herkömmlicher Volltext- wie Datenbanksuchzugänge zu überwinden. BioMedExperts bietet Zugang zu qualitätsgesichertem und professionellem Know-how, indem es nicht nur alle Publikationen zu einem Themengebiet bereitstellt, sondern im Gegensatz zu herkömmlichen Datenbankrecherchen den Wissenstransfer durch vertikales Suchen vereinfacht und beschleunigt. Dabei lässt sich das Dashboard auch in anderen Bereichen als den Life Sciences einsetzen und kann zudem in Microsoft SharePoint Intranet-Lösungen integriert oder auf das „Web of Science“ aufgesetzt werden. Der sinkende Rechercheaufwand führt zu einem deutlichen Zeitgewinn und damit zu Einsparpotenzialen. Die Möglichkeiten der Trendanalyse, das Erkennen von Zukunftsthemen, die Identifikation von Experten – das ist Wissensvorsprung per Knopfdruck, der solche Informationsprofis überzeugen dürften, die an mehr als nur Dokumenten interessiert sind.

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