KR20080057473A - Biological integration retrieval systmem and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 클라이언트 응용프로그램과 UDDI 레지스트리 간의 정보 교환을 도시한 것이다.1 illustrates the exchange of information between a client application and a UDDI registry.
도 2는 UDDI의 동작 원리를 나타낸 것이다. 2 illustrates the operation principle of UDDI.
도 3은 온톨로지의 계층적 구조를 개념화한 도면이다. 3 is a diagram conceptualizing the hierarchical structure of the ontology.
도 4는 온톨로지에서 이질적인 포맷간이 매핑 정보를 나타낸 것이다. 4 illustrates mapping information between heterogeneous formats in an ontology.
도 5는 워크플로우 서버를 모델링한 블럭도이다.5 is a block diagram modeling a workflow server.
도 6은 본 발명에 따른 검색 시스템의 개념도이다.6 is a conceptual diagram of a search system according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따라 질의어에서 바이오 정보를 검색하는 개념도이다. 7 is a conceptual diagram of searching for bioinformation in a query according to the present invention.
본 발명은 바이오 정보 통합 검색 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 표준화된 도구들을 활용함으로써 확장성이 용이한 검색 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a bioinformation integrated retrieval system, and more particularly, to a retrieval system that is easy to expand by utilizing standardized tools.
현재 바이오인포매틱스에 대한 활발한 연구가 이루어지면서, 생명 정보를 위해 많은 도구와 데이터베이스가 사용되고 있다. 사용자는 이러한 각기 다른 도구와 데이터베이스에 대한 사용법을 알고 있어야 원하는 정보에 접근할 수 있다. 이는 생물학 정보를 이용하려는 사용자에게 큰 부담이 된다. 이러한 어려움을 줄이기 위해 방대한 지식 정보를 체계화하고, 여러 도구와 바이오정보소스를 통합하기 위한 시스템이 필요하다. As active research into bioinformatics is underway, many tools and databases are used for life information. You need to know how to use these different tools and databases to access the information you want. This is a big burden for users who want to use biological information. To reduce these difficulties, a system is needed to organize vast amounts of knowledge information and to integrate several tools and bioinformation sources.
특히, 바이오 정보는 1) 저장된 데이터의 높은 다양성, 2) 이질적인 데이터 표현, 3) 자율적이고 웹-기반임, 4) 웹 서비스 구성 방식의 다양성, 그리고 5) source마다 서로 다른 다양한 인터페이스와 질의 능력(querying capability) 제공 등의 특성을 가지며 이러한 특성에 적합한 바이오 정보 통합 검색 시스템이 요망되고 있다.In particular, bioinformation includes: 1) high diversity of stored data, 2) heterogeneous data representation, 3) autonomy and web-based, 4) diversity of web services organization, and 5) different interfaces and query capabilities for different sources. There is a need for an integrated bio information retrieval system suitable for such characteristics, which has characteristics such as providing querying capability.
최근의 데이터 통합은 XML 기반의 미디에이터-래퍼(mediator-wrapper)방식의 통합시스템으로 개발이 진행되고 있다. Recently, data integration is being developed as an XML-based mediator-wrapper integrated system.
그러나 종래의 방법들은 이질적인 내용의 매핑이 어려웠고 자동화 기능이 없어 효율성 측면에서 문제가 있었다. However, the conventional methods have difficulty in mapping heterogeneous contents and there is a problem in efficiency because there is no automation function.
본 발명은 바이오 정보에 대한 효율적인 질의가 가능한 통합된 뷰를 통하여 바이오 정보를 필요로 하는 사용자에게 보다 쉽고 빠른 데이터 획득 및 해석을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to enable easier and faster data acquisition and interpretation for users in need of bio information through an integrated view capable of efficient inquiries about bio information.
또한 본 발명은 UDDI, SOAP 등 표준화된 도구들을 사용하여 확장성이 용이한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a scalable system using standardized tools such as UDDI, SOAP.
본 발명에 따른 바이오 정보 통합 검색 시스템은 바이오 정보에 관한 웹서비스들을 xml형태로 저장하는 UDDI; 상기 UDDI에 저장된 정보가 입력되면 해당 정보를 검색하고 관리하는 워크 플로우 서버; 상기 UDDI와 연동하고 UDDI에 입력되는 질의어를 확장할 수 있도록 하는 온톨로지를 포함하는 것을 특징으로 한다. Bio information integrated retrieval system according to the present invention comprises: UDDI for storing web services related to bio information in xml form; A workflow server for searching for and managing information when information stored in the UDDI is input; And an ontology for interworking with the UDDI and extending a query input to the UDDI.
또한, 본 발명에 따른 바이오 정보 통합 검색 방법은 질의어에서 키워드를 추출하는 단계; 상기 추출된 키워드가 UDDI에 입력하고, 온톨로지를 이용하여 추출된 키워드를 유사 개념으로 확장하는 단계; 각 키워드에 해당하는 서비스를 제공해 주는 바이오 정보 소스를 식별하는 단계; 및 워크플로우를 이용하여 상기 식별된 바이오 정보 소스에 해당하는 웹서비스를 찾는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the integrated bio information search method according to the present invention comprises the steps of extracting a keyword from the query; Inputting the extracted keyword into UDDI and expanding the extracted keyword using a ontology to a similar concept; Identifying a bioinformation source providing a service corresponding to each keyword; And finding a web service corresponding to the identified bioinformation source using a workflow.
아래에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 실시예에 대해서 살펴보도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to look at the configuration and the embodiment of the present invention.
발명의 상세한 구성에 대해 살펴보기 전에 먼저 본 발명에 사용되는 용어들에 대해 살펴본다.Before looking at the detailed configuration of the invention will be described the terms used in the present invention.
1. UDDI(Universal Description Discovery and Integration)1.UDD (Universal Description Discovery and Integration)
UDDI는 XML기반의 자료 저장소이다. SOAP 메시지를 사용하여 클라이언트의 환경에 독립적이며, 레지스트리간 데이터 교환이 가능하다. UDDI 표준을 지원하는 여러 레지스트리 노드가 존재하며, 각 레지스트리 노드들이 서로 서비스와 정보를 공유할 수 있다. 즉, 물리적으로는 여러 개로 나누어질 수 있으나, 논리적으로는 하나로 묶여진다.UDDI is an XML based data repository. SOAP messages are independent of the client's environment, allowing data to be exchanged between registries. There are several registry nodes that support the UDDI standard, and each registry node can share services and information with each other. That is, it can be divided into several physically, but logically bundled together.
도 1은 클라이언트 프로그램(11)이 UDDI 레지스트리(13)에 정보를 제시하거나 찾기 위해서는 클라이언트의 요청을 XML 문서(12)로 작성한 뒤에 이것을 다시 요청 SOAP 메시지로 포장하여 UDDI 레지스트리(13)로 전송하고, SOAP 메시지를 운반하는 전송 프로토콜로서 HTTP를 이용하도록 되어있다는 것을 보여준다. 1 shows that in order for the
도 2는 UDDI의 동작원리를 나타낸 것이다. 2 shows the operation principle of UDDI.
도 2에서 보는 바와 같이 서비스 제공자 측면에서 각종 정보를 UDDI 레지스트리에 등록(Publish)하고, 서비스 사용자들이 검색(Find)하며, 서비스 제공자와 이용자가 원하는 서비스일 경우 연결(Bind)된다. 즉, UDDI 레지스트리는 웹 서비스에 대한 정보가 한 곳에 잘 분류된 것이다. 특정한 웹 서비스 시스템을 찾기 위하여 무작위로 검색하지 않고, 매우 효율적인 환경을 제공할 수 있는 정보 저장소인 것이다.As shown in FIG. 2, various types of information are published in the UDDI registry in the service provider side, service users are found, and the service provider and the user are bound to the desired service. In other words, the UDDI registry is a good place for information about web services. It is an information repository that can provide a very efficient environment without searching randomly to find a specific web service system.
2. 온톨로지(Ontology)2. Ontology
온톨로지는 실세계에 존재하는 모든 개념, 개념에 대한 속성, 개념들의 연결, 실질적인 사례에 대한 정보를 가지고 있는 의미적인 개념 집합체로 정의할 수 있다. 즉, 온톨로지는 도메인 내의 지식을 개념화하고 이를 명세화하는 것이다.Ontology can be defined as a semantic set of concepts that contain information about all concepts, properties of concepts, concepts, concepts, and practical examples in the real world. In other words, the ontology conceptualizes and specifies the knowledge within the domain.
또한 온톨로지는 어휘 사전의 역할 이외에 지식을 효과적으로 표현하기 위해 정보의 의미를 부여하고, 정보간의 관계를 설정한다. 따라서 광범위한 도메인에 적용이 가능토록 표준을 제시함으로써 웹 문서에 나타난 지식을 표현, 공유와 재사용을 그 목적으로 하고 있다. 온톨로지를 계층적 구조로 나타내면 도 3과 같다.In addition to the role of the vocabulary dictionary, the ontology gives meaning of information and sets the relationship between the information to effectively express knowledge. Therefore, it aims to express, share and reuse the knowledge presented in web documents by proposing standards to be applicable to a wide range of domains. Ontology is shown in a hierarchical structure as shown in FIG.
특히, 바이오인포매틱스 분야에서 온톨로지의 사용은 상당히 중요한 의미를 가진다. 예를 들어 바이오인포매틱스의 대표적인 데이터베이스인 Genbank, Swiss Prot, PIR, PDB 등에서 같은 의미를 가진 말을 서로 다르게 사용하고 있다면, 이를 검색하는 사용자는 혼돈을 겪게 될 뿐 아니라, 원하는 정보를 찾기 어려울 것이다. 이를 방지하기 위하여 표준화된 온톨로지를 사용한다. 이는 도 4에 나타나 있다.In particular, the use of ontology in the field of bioinformatics has significant significance. For example, if the same database is used differently in GenBio, Swiss Prot, PIR, and PDB, which are representative databases of bioinformatics, users searching for it will not only be confused, but also difficult to find the desired information. To prevent this, standardized ontology is used. This is shown in FIG. 4.
3. SOAP3. SOAP
SOAP은 서로 다른 언어로 개발된 소프트웨어 객체 간 상호통신을 지원하는 규약으로서 80Port를 사용하는 하나의 프로토콜이다.SOAP is a protocol that uses 80Port as a protocol to support intercommunication between software objects developed in different languages.
구성으로는 메시지 내에 포함되어있는 내용과 이 내용을 처리하는 방법을 기술하기 위한 틀을 정의하는 envelope 와 애플리케이션에서 정의된 데이터타입들의 인스턴스들을 표현하기 위한 인코딩 규칙들의 집합, 마지막으로 원격 프로시쥬어 콜(RPC)과 응답을 표현하기 위한 규칙이 있다.It consists of an envelope defining the content contained in the message and a framework for describing how to handle that content, a set of encoding rules for representing instances of datatypes defined in the application, and finally a remote procedure call (RPC). ) And rules for expressing responses.
서비스 매니저는 요청에 대해 서비스를 관리하는 책임이 있다. 서비스 매니저는 SOAP 서비스의 이름을 읽는다. SOAP 서비스는 SOAP 클라이언트가 호출하여 SOAP 서버에 필요로 하는 서비스가 있는지의 여부를 점검하길 원하는 서비스이다. 그 끝 쪽에서는, 전개된 서비스 리스트를 점검한다. 이 리스트는 SOAP 서버가 호스팅하고 있는 모든 서비스 리스트이다. 서비스가 있다면, 서비스 매니저는 SOAP 요청을 XML Translator로 전달한다. XML Translator는 XML 구조의 SOAP 요청을 실제 서비스를 구현하는데 쓰인 프로그래밍 언어 구조로 바꾼다. 또한 실제 서비스의 응답을 XML 구조의 SOAP 응답으로 바꾸는 책임도 있다. The service manager is responsible for managing the service for the request. The service manager reads the name of the SOAP service. A SOAP service is a service that a SOAP client wants to call to check whether there is a service that the SOAP server needs. At the end, it checks the list of deployed services. This list is a list of all the services hosted by the SOAP server. If there is a service, the service manager forwards the SOAP request to the XML Translator. The XML Translator translates the SOAP request from the XML structure into the programming language structure used to implement the actual service. It is also responsible for replacing the actual service's response with an XML structured SOAP response.
4. 워크플로우(WorkFlow)4. WorkFlow
워크플로우는 비즈니스상의 목표를 달성하기 위해 정해진 규칙에 따라서 관련된 참여자에서 다른 참여자로 전체 또는 부분적으로 문서, 정보 또는 테스크를 교환함에 있어, 구현된 프로세스의 자동화이다.Workflows are the automation of implemented processes in the exchange of documents, information or tasks, in whole or in part, from related participants to other participants in accordance with established rules to achieve business goals.
워크플로우 관리 시스템(WFMS-WorkFlow Management System)은 소프트웨어를 사용하여 워크플로우 흐름을 정의, 생성 또는 관리하는 시스템이다.Workflow Management System (WFMS-WorkFlow Management System) is a system that uses software to define, create or manage workflow flows.
도 5에서 인터페이스(interface)1(51)은 프로세서 정의(process definition) 부분과 모델링 툴과 워크플로우 엔진 사이의 표준 인터페이스를 정의한다. 인터페이스 2(52)는 클라이언트 애플리케이션에서 요청된 서비스 요청을 워크플로우 엔진에서 프로세서의 진행인 액티비티(activity)를 정의한다. 인터페이스 3(53)는 에이전트 소프트웨어를 통해 기존에 존재하는 애플리케이션과의 인터페이스를 정의한다. 인터페이스4(54)는 워크플로우 엔진 부분으로서 다른 워크플로우 관리 시스템과의 인터페이스를 정의한다. 인터페이스5(55)는 모니터링과 관리 부분으로서 수행중인 워크플로우의 실행과정을 모니터링하고 관리하는 인터페이스를 정의한다.In FIG. 5,
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 실시예에 대해서 상세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, the configuration and the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명의 실시에 따른 검색 시스템의 개념도이다.6 is a conceptual diagram of a search system according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 검색 시스템은 바이오 정보가 저장되는 UDDI(64), 상기 UDDI와 연동하고 개념 집합체에 해당하는 온톨로지(65) 및 입력된 프로그램에 따라 검색어에 해당하는 웹서비스를 검색하는 워크플로우 서버(63)을 포함한다. The search system according to the present invention includes a
쿼리형성인터페이스(62)는 클라이언트 단말(61)과 시스템을 연결하며, SOAP(66)는 시스템 내의 통신 프로토콜이다. The
상기 클라이언트(61)는 바이오 정보 통합 검색 시스템을 통하여 필요한 바이오 정보 소스를 식별하게 되고, 상기 식별된 바이오 정보 소스는 워크플로우를 통해 논리적인 흐름을 가지게 된다. 바이오 정보에 관한 웹서비스들은 xml 형태로 UDDI에 저장되게 되며, 이는 SOAP 프로토콜을 통해 온톨로지와 연동한다.The
상기 UDDI(64)는 웹상의 바이오인포매틱스 정보들을 xml형태로 저장시킨다. genbank, swiss prot등에서 제공되는 다양한 바이오 정보들의 간략한 내용들을 xml 형태로 저장한다. UDDI(64)의 데이터 타입은 비지니스엔터티(businessEntity), 비지니스서비스(businessService), 바인딩템플랫(bindingTemplat), 티모델(tmodel) 등이 있다. The
상기 워크플로우 서버(63)는 UDDI(64)의 레지스트리에서 얻은 웹서비스에 대한 정보가 워크플로우 서버(63)로 입력되면, 워크플로우 매니저 모듈에 의해 검색 엔진이 사용자에 의해 정의된 워크플로우(workflow)를 실행한다.When the
상기 온톨로지(65)는 RDF기반의 온톨로지이며, 분자기능, 생물학적 프로세스, 세포요소 세 가지 온톨로지로 구성되어 있다. 각각의 온톨로지는 다시 하위 수준의 세부 온톨로지들로 나누어지는 수직 계층구조를 가진다.The
도 7은 본 발명의 일실시예로서 사용자가 질의어를 입력하고 그 질의어로부터 웹서비스를 추출하는 과정을 나타낸 것이다. 7 illustrates a process of a user inputting a query and extracting a web service from the query as an embodiment of the present invention.
예를 들어 사용자가 “All Helicobacter pylori genes Encoding membrane bound proteins And with a homologue of known 3D structure With resolution better 2Å”의 질의를 입력하였다고 하자.For example, let's say you entered the query "All Helicobacter pylori genes Encoding membrane bound proteins And with a homologue of known 3D structure With resolution better 2 better".
사용자가 알고자 하는 정보에 대한 질의에서 gene, protein, 3D structure, 2Å등의 키워드가 추출되고 이러한 결과는 UDDI(74)에 입력되고 businessEntity, businessService, tmodel 등의 검색을 통하여 각각의 서비스를 제공해 주는 바이오 정보 소스-바이오 정보 제공업자, genbank, swiss prot 등이 될 수 있다. 이때 추출된 키워드는 온톨로지(73)를 통해 유사 개념을 확장되어 UDDI(74)에 입력된다. The keywords such as gene, protein, 3D structure, and 2 에서 are extracted from the query for information that the user wants to know, and these results are input to the
상기 추출된 바이오 정보 소스는 워크플로우(75)에서 미리 입력된 프로그램에 의해 필요한 웹서비스를 자동으로 검색한다. The extracted bioinformation source automatically retrieves the necessary web service by a program previously inputted in the
이상에서와 같이 본 발명은 바이오 정보 소스 간의 이질성을 온톨로지와 각 소스 간의 mapping을 통하여 해결하므로 사용자는 다양한 바이오 정보의 위치와 상세한 구조를 알지 않아도 원하는 바이오 정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention solves the heterogeneity between the bio information sources through mapping between the ontology and each source, so that the user can obtain the desired bio information without knowing the location and detailed structure of the various bio information.
또한, 본 발명은 UDDI, SOAP, 온톨로지, 워크플로우 등의 표준화된 도구들을 사용함으로써 기존의 시스템보다 확장성이 용이한 효과를 볼 수 있다.In addition, the present invention can be easily extended to existing systems by using standardized tools such as UDDI, SOAP, ontology, and workflow.
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