2017 Fiscal Year Research-status Report
Drug-drug Interaction Extraction by Representation Learning on Databases
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17K12741
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
三輪 誠 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00529646)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 薬物間相互作用 / DrugBank / 関係抽出 / 深層学習 / グラフ / 畳み込みニューラルネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の目的である，文献からの薬物関係 (相互作用) 抽出への薬物データベースの有効利用のために，深層学習・表現学習を用いた文献からの関係抽出手法，薬物データベースDrugBank上に記載されている薬物間の関係情報を表現する方法について研究を行った．
文献からの関係抽出システムについては，深層学習の一手法である畳み込みニューラルネットワークを用いた関係抽出手法を開発し，薬物間の関係を表す文上の表現に着目するための新たな手法によりその改善を図った．学習対象のデータに関する人手の知識やルールを用いないという条件を同じにした上で，従来手法と比較したところ，従来手法に比べて高精度な関係抽出を実現出来ることを確認した．
DrugBank上に記載されている薬物の関係情報について検討を行ったところ，薬物への関係情報に偏りがあり，関係が記載されていない薬物が多く存在することがわかった．そのため，用語間の関係のみでは情報の伝播が難しい可能性を考え，DrugBank上に記載されている薬物に付属する薬物が共通して持つ情報についても考慮することを検討した．利用可能な薬物の情報には様々なものが考えられるが，そのうち薬物の化学式についてまず焦点を当て，薬物の化学構造を薬物間の関係に付与することとした．具体的には，薬物の化学式のグラフ構造から，グラフ用の畳み込みニューラルネットワークを用いて薬物のベクトル表現を獲得し，そのベクトル表現を用いて，2つの薬物が相互作用を持つか，否かという分類を行うことにより，関係情報が記載されていない薬物に関しても，その化学式からその薬物の表現を獲得し，その薬物と他の薬物の関係をデータベース上で表現することが出来る基盤を確立し，その表現が上記の関係情報抽出システムを改善できることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
データベース上での薬物の関係情報に偏りがあり，薬物の関係を上手く網羅できないという問題は見つかったものの，薬物の他の情報からそれぞれの薬物を表現できること，また，その表現から関係を表現できることがわかった．そのため，当初の計画の手法から変更は必要であるものの，薬物データベース上での薬物の表現学習について，可能であることを示すことができた．
また，従来の計画では31年度に予定していた関係抽出器の検討も同時に進めることができ，従来の関係抽出器よりも高精度なシステムを提案することができた．
これらより，おおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
データベース上の薬物の関係情報のみでなく，薬物に付属する化学式の利用の可能性があることがわかったため，データベース上の関係のみに限定せずに，データベース上の様々な情報を有効に利用する方法について検討を進め，データベース上の薬物の表現・薬物関係の表現を推し進めていく予定である．また，薬物間の関係の評価について，これまでのデータベースに記載されている関係の一部を隠して利用する方法には問題があることがわかっている．具体的には，薬物の関係が記載されていない場合に，実際に関係がない場合と関係がまだ実験されておらずわかっていない場合の2通りがある．この点については来年以降，検討を進める予定である．
関係情報抽出手法への適用についても，データベースで得られる関係情報をどのように入れるのか検討を進め，再来年度の計画に支障が出ないようにする予定である．特に，データベース上に記載されている薬物と文書上に記載されている薬物をどうマッチングさせるか，について検討を進める予定である．
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| Causes of Carryover |
機器の購入予定を立てていたが，他の設備を利用することができたため，その購入を次年度以降に延期した．次年度以降，は機器を購入し，残りは当初の予定通り消費する．
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Research Products
(2 results)
