神经科学合作研究的信息基础设施

抽象的

本文描述了一个框架，用于有效地分享研究小组之间的知识，这些框架已经工作了几年没有缺陷。合作的障碍主要与缺乏有效交换实验数据，模型和算法的平台有关。解决这些问题的解决方案是通过在门户之间使用语义意识搜索方案的平台（EEG.PL）的构建提出的。上述方法植入了像Neuromath这样的国际合作项目中，可能会在设计有效的神经科学研究方法方面取得了重大进展。

1.简介

如今，仅出版物就不足以连贯地增加我们对神经科学中应用的数学方法的了解。为了促进该领域的进步，需要分享科学团队经验的有效机制。NeuroMath是一种行动，在该行动中，科学家被要求协调他们的努力，以便为估计大脑活动的问题以及对感觉和认知行为任务的连通性提供全面的方法。为了解决此问题，必须在大型数据库上设计和测试最佳的数学方法，这需要有效的共享资源机制。例如，在[例如1]确定该领域进步的实际障碍。

本文提出了针对这些问题的工作解决方案，并在EEG.PL门户网站上实施和工作了几年，并使用用于互连门户的语义感知搜索方案。EEG.PL的结构和布局（界面搜索除外），至少是专门用于共享软件的部分，可以在国际神经信息协调设施的最近开始的软件中心中找到（http://software.incf.org/）。当在神经瘤框架内采用时，这些解决方案将促进小组之间的合作，并巩固他们的努力，以设计最佳方法来估计大脑活动和连通性。

2. EEG.PL开放存储库

EEG.PL是专门用于共享与EEG和本地现场电位相关的软件，模型和数据的门户。它向任何有兴趣免费提供相关项目或下载其他人共享的资源的人开放。仅提交材料需要免费注册；任何人都可以浏览和下载。首页上的邀请说：

EEG.PL是与大脑电位分析相关的软件，出版物和数据集的开放存储库：脑电图（EEG），本地领域电位（LFP）和事件相关电位（ERP）（ERP），旨在促进和促进这些领域的可再现研究。

您可以自由地搜索通过Interneuro计划链接的该主题和其他主题涡流的内容。作为注册用户，您可以提交您的文章，数据或模型。注册和提交是免费的。您还可以对任何已发表的项目发表评论并回复评论。

也有免责声明：支持或维护本网站的组织或个人均不负责用户提供的内容以及其应用程序可能造成的任何损害。特别是，我们不为“软件”提供任何可用的二进制文件的病毒扫描。我们不同行评论提交的材料，只保留拒绝无关紧要或低质量提交的权利。我们相信神经科学社区的意见，表达了在此特此评论中，用户可以附加到任何已发布的项目。我们认为这些评论提供了最客观的评估。

在经营这项服务的五年以上，我们学到了两个主要课程。（1）软件框架和选择的解决方案是稳定的，并且在为管理员和用户保留大量灵活性的同时，没有任何问题。（2）EEG.PL并不是这种唯一的资源，社区的反应并不像预期的那样普遍。

后一个问题引起人们的注意与其他门户的互操作性问题。这可以在“ Interneuro”框架中实现，描述http://www.eeg.pl/documents/about_connections。在下面，我们简要回忆起语义感知搜索的想法，这是该方案中的关键功能。

3.语义意识搜索

语义意识搜索 - 典型的搜索范围由典型的网络范围搜索引擎（如Google）提供的索引不仅是简单的关键字数据，还可以意义数据。对于书籍，元信息将包括作者，创建者，标题，主要关键字和参考文献。通常，元信息的选择并非微不足道。幸运的是，存在规范元信息属性命名和范围的标准。该领域最受欢迎的标准之一是都柏林核心（DC）标准。DC规范是由“都柏林核心元数据计划”（DCMI）开发和维护的，这是一个“开放的论坛，从事可互操作的在线元数据标准的开发，该标准支持广泛的目的和商业模型。”DC标准的完整规范可以在[2]。在这里，我们将仅总结DC元数据中最重要的要素。类型“资源内容的性质或类型” - 这可能是文本（论文，文章，预印本）；软件项目（即免费软件或商业软件作品的描述）；数据集（即，以良好的格式收集的实验时间序列）。标题例如，在纸上的标题中，“给予资源的名称”。标识符“在给定上下文中对资源的明确引用”；标识符不必对人类具有明智的含义。“这只是识别资源的独特令牌”，例如，一个URL。创造者“一个主要负责制造资源内容的实体”，即一个人，组织或服务。描述“资源内容的帐户” - 删除，目录，参考等。主题“资源内容的主题” - 描述资源的键字，密钥短语和分类​​代码。

DC还定义了一些其他属性，例如时间和日期信息，有关发布者的信息，有关内容本身的更多数据，等等。复杂的分布式搜索机制围绕着它。有了元信息标准化，不再有“搜索什么？”的问题，只有“如何搜索？”问题。（从技术上讲）仍然存在。

对于查询的低级实施，我们采用了SOAP/RDF XML [3]基于描述查询和结果的标准。结果，HTTP协议[4]用于运输网络上的查询和响应。

搜索服务是围绕分布式P2P范式构建的：每个门户既是客户端和服务器，也就是说，能够制定和发送查询以及收听搜索请求并回答它们。使用SOAP/RDF/XML的基本原理如下。（一世）SOAP/XML是便携式的，既可以且平台，又是独立的。（ii）HTTP上的肥皂/XML和肥皂是DeFacto构建分布式应用程序的标准。（iii）肥皂很简单 - 生成和解析并不需要重量级软件。（iv）有许多可用的XML解析器和工具（商业和开源），因此构建与我们格式兼容的软件不应是技术问题。

执行分布式查询的过程，也说明1，执行如下。（1）用户输入查询：他/她连接到合作站点之一（例如，http://eeg.pl）选择“高级搜索”，输入搜索短语，标记“外部搜索”复选框，然后单击搜索按钮。（2）查询被转换为通用格式（SOAP/XML），并发送到所有参与站点。（3）每个站点都执行本地查询。（4）每个站点返回结果。（5）结果聚合并向用户显示。

查询和返回结果的格式基于（简单对象访问协议soap）[3] - 基于XML的无状态，消息交换范式。简单地说，肥皂是基于开放标准的（远程过程调用RPC）的机制：远程对象访问（或“过程调用”）纯粹在XML符号中表达；返回的结果也适用。肥皂消息由最外面的信封，可选标头和车身组成。从逻辑角度来看，身体由远程对象（或过程”）标识符和参数组成。SOAP标准描述了应如何表示参数，序列化和编码。SOAP既定义了一种用于编码简单类型（字符串，整数等）的方法以及诸如数组和结构之类的复杂类型。如果使用Interneuro中使用的远程搜索，则使用相对简单的查询：仅传递代表DC属性的字符串类型参数 - 请参阅图2。

结果被生成并记录为soap响应中序列化（编码）的RDF，请参阅图。3。RDF代表资源描述框架[3]，一种用于代表万维网中资源信息的语言。与肥皂类似的RDF基于XML。它尤其旨在代表有关Web资源的元数据，例如标题，作者和网页的修改日期。RDF旨在用于需要通过应用程序处理信息的情况，而不是仅适用于人们。RDF提供了一个共同的框架来表达此信息，因此可以在应用程序之间进行交换而不会丧失含义。

EEG.PL门户的实现基于ZOPE/CMS/PLONE（http://plone.org/）免费应用程序服务器/内容管理/门户引擎。尽管Zope/Plone提供了一些机制，用于在不同站点（RPC-over-XML）之间进行分布式通信，但目前缺乏SOAP/RDF支持。我们已经使用Zope的模板机制和编程功能来开发分布式搜索组件。该软件是用Python编写的（Zope的默认开发语言，实际上编写了整个系统），并作为Zope软件包免费使用（从技术上讲是Zope“产品”）。这些软件组件可免费获得http://eeg.pl/。

4。结论

我们为科学团队的努力（例如Neuromath Action的参与者）的努力集成中遇到的一些问题提供了一种工作解决方案。建议的方法回答了共享资源的计算平台的需求。

EEG.PL门户网站和语义感知搜索方案提供了解决信息噪声的主要问题的解决方案，该问题有时在科学通信中具有超重的优势。我们的解决方案在于绝对集中的两个极端和完全分散的之间。一个中央信息存储库的缺点是显而易见的，但另一方面，语义网和超智能软件代理，从混乱中创建结构，仍然比现实更多地是流行语。我们提出了一个谦虚的妥协。如前所述，可以在可能定义明确的范围的专业存储库中收集相关信息。由于这种专业化，这些相对较小的服务可以确保资源的质量和适当注释。本文介绍的连接范式可以实现这些小存储库中无缝集成到重要的知识库中的无缝集成。该解决方案的更多技术细节和完整的软件实施可从http://eeg.pl/。

致谢

这项工作得到了波兰超级智能基金2006 - 2009年的支持。这项工作也得到了成本动作BM0601“ Neuromath”和波兰科学和高等教育部的授予（第119/N-N-COST/2008/0的决定）。成本办公室和代表其行为的任何人都不构成本出版物中包含的信息的用途。成本办公室对本出版物中提到的外部网站概不负责。作者感谢拉斐尔·里兹（Raphael Ritz）的早期讨论，并在语义意识搜索上分享了他的想法。

参考

1. K. J. Blinowska和P. J. Durka，“有效应用Internet数据库用于新信号处理方法”，临床脑电图和神经科学，卷。36，不。2，第123–130页，2005年。查看：谷歌学术
2. A. Powell，M。Nilsson，A。Naeve，P。Johnston和T. Baker，“ DCMI摘要模型”，2007年6月，http://dublincore.org/documents/abstract-model/。查看：谷歌学术
3. M. Gudgin，M。Hadley，N。Mendelsohn等人编辑，“ SOAP版本1.2第1部分：消息传递框架，W3C建议”，2007年4月，http://www.w3.org/tr/soap12-part1/。查看：谷歌学术
4. R. Fielding，J。Gettys，J。Mogul等人，“超文本转移协议-HTTP/1.1”，网络工作组的评论请求：2616，1999年6月，http://www.w3.org/protocols/rfc2616/rfc2616.html。查看：谷歌学术

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