オントロジーと深層学習の融合による生命情報推論システム

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K11522
• Research Institution: Fujitsu Limited (Fujitsu Research)
• Principal Investigator: 村上 勝彦 富士通株式会社(富士通研究所), その他部局等, 研究員 (30344055)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高松 邦彦 神戸常盤大学, 教育学部こども教育学科, 准教授 (80392017)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 分散表現 / オントロジー / ナレッジグラフ / 自然言語処理 / 疾患 / 薬剤

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、専門家が作成したオントロジー（用語とそれらの関係）と、テキストから自動生成した分散表現（多次元ベクトル）を相補的に活用し、その結果を用いた新たな推論技術の開発を目的としている。これまでに、テストケースとなる分野を検討し、「がん」と「アルツハイマー」に選定した。それらの分野でのテキストデータ、オントロジーデータ、およびデータベース（主に知識を表現できるもの）を扱う。
現在、分散表現の獲得方法で注目される研究の多くは、自然言語のコーパスデータを利用して分散表現を獲得する自然言語志向の方法と、ある程度情報が整理されたグラフデータベースに登録されたEntityとrelationから分散表現を獲得する「グラフ志向」の方法に分けられる。本研究では２つを並行してすすめている。
昨年度は自然言語志向の方法としてはPubMed Central (PMC)のテキストデータの一部に対して自動獲得を行っていた。本年度は、アルツハイマーのGWASや疾患の分子機序に関するデータベースのデータを利用し、グラフ志向の方法による分散表現の構築をすすめた。Alzheimer's disease ontology (ADO)やAlzPathwayなどの複数データベースから利用できる関係を収集し、グラフにもとづく知識グラフの分散表現学習をComplEx等の方法を用いて行った。さらに、テキストからの分散表現とグラフからの分散表現の比較を行い、一部の不一致が自動修復できることが確認できた。今後は、これらの結果を複数の視点で評価する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

期間の延期にともない計画を引き直したため。

Strategy for Future Research Activity

近年では、未知の変異がゲノム中にあるとき、その診療的な意義を見出すことがますます重要になっている。また、データが古くなってきているため、新たなデータを更新していくことが必要である。特に、新しく登録された変異や薬剤に関するデータの追加を検討する。
RDFグラフの分散表現とそれに基づく推論技術については、その基本的な演算性能を評価するため、評価のための独自な問題を設定し、評価用の人工データを整え検証をする予定である。その後に、バイオデータ（実データ）での性能を評価したい。
一方で、テンソル解析と知識グラフ埋め込み（分散表現）の統合方法による推論が近年提案されたが、我々はこれを独自に拡張しており、その応用が現実的になってきた。このモデルを用いて推論などを行うことを検討する。

Causes of Carryover

新型コロナによる影響が残り、予算を利用する機会が計画より減った。学会のリモート参加、打ち合わせのオンライン化というように変更せざるを得なかった。今後は主に、資料やデータの購入、論文の出版費用に使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] ゲノム医療を推進するAI技術 : 文献検索AI,病原性を予測するXAI(説明可能なAI) (2021)
  • Author(s): 村上, 勝彦 森田, 一 光石, 豊 馬場, 謙介 マルティネス, アンデル グェン, レ アン 多湖, 真一郎 小林, 賢司 阿部, 修也 富士, 秀
  • Journal Title: オペレーションズ・リサーチ Volume: 66 Pages: 422-429