生命科学系研究データ循環基盤としてのアーカイブと横断検索○大波純一1、八塚茂1、杉崎太一朗2、友田史緒里2、牧口大旭2、加藤健弘3、井上圭介4、大久保克彦3 、川本祥子5、6、畠中秀樹1
1.国立研究開発法人科学技術振興機構バイオサイエンスデータベースセンター（NBDC）、2.三井情報株式会社、3.株式会社日立製作所、4.株式会社日立公共システム、
5.大学共同利用法人情報・システム研究機構ライフサイエンス統合データベースセンター（DBCLS）、6.情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

要旨

複数検索クエリを利用した意図抽出の例

近年のオープンサイエンス推進の潮流や情報通信技術の発展に伴い、生命科学系研究データの規模は増加の一途を辿っている。バイオサイエンスデータベースセンター（NBDC）は、この流れの中で、生命科学データベース横断検索と生命科学系データベースアーカイブ、及びIntegbio データベースカタ
ログを公開し、データの利用者だけでなく開発者の課題に応える活動を行っている。横断検索では今年、ダンプデータ横断検索機構の開発と、検索クエリログの分析に基づく検索結果スコアリングアルゴリズ
ムの改定を実施し、検索対象の拡大と検索結果の適正化を達成した。アーカイブでは寄託件数が130件を突破し、Scientific Dataの推奨レポジトリに認められ、コミュニティにおける基盤の1つとして認知されつつある。
国際社会では研究データの適切な循環のため、FAIR 原則（Findable、Accessible、Interoperable、Reusable）に従うことが標準となりつつある。横断検索とアーカイブでこの条件をサポートし、日本の生命科学界の研究データ循環のメインパイプとなるよう、引き続き改善と品質向上に努めていく。

■ 検索ログデータからの頻出複数語クエリパターン抽出
横断検索
WebサーバApacheログを抽出

検索ログ（2008～2016）

複数語のクエリの中で、頻度上位100件を抽出頻出する
複数語クエリ

生命科学データベース横断検索とはメタ情報を利用した詳細検索

生命科学データベース横断検索について以下の改修を実施した。
•
一部の検索クエリパージングに例外処理を追加•
検索結果の表示に影響するランキングスコアを、指定した検索クエリに該当する場合に通常の50倍になるよう設定（×1～10のスコア変動アルゴリズムは別目的で既に利用されていた）

request
インデックス

利用者 responseインデックス
インデックス

横断検索システム

インデックス

全部で6865件ヒットしました。
タンパク質関連ＤＢ
では774件、エントリへのリンクはこちらです・・・

数十台のサーバに検索対象となるデータベース
インデックスを配置

インデックス
インデックス2015年より、生物種や更新時期等のメタ情報や対象のデータベースをカスタマイズして検索条件を設定可能な「詳細検索」機能を追加

search query

AgrID: 農畜産物ゲノム
情報データベース(農研機構)
http://agrid.dna.affrc.go.jp/

http://sagace.nibiohn.go.jp/

搭載されている横断検索データベースの全てを検索対象としている。（NBDCと同じ）

横断検索データベースのうち、研究所が選定するものを検索対象としている。

1st result

Before the tuning
2nd result

3rd result

Difference

結核 症状

J‐STAGEJ‐STAGE"原発性鼻腔結核の１症例 A "喉頭結核の３症例 Threecase of primary nasal
cases of laryngealtuberculosis"
tuberculosis"

gene enolase"医学・薬学予稿集全文デー "医学・薬学予稿集全文デー"医学・薬学予稿集全文デー "医学・薬学予稿集全文デー"gene" multiplied the score of"医学・薬学予稿集全文デー"医学・薬学予稿集全文デー
タベース"
タベース"
タベース"
タベース"
"gene/transcript" category. But
タベース"タベース"
α‐エノラーゼ変異体とc‐myc 麹菌のエノラーゼプロモー
α‐エノラーゼ変異体とc‐myc 麹菌のエノラーゼプロモー
scores of documents are bigger
ラット卵巣で発現するエノラット卵巣で発現するエノP２プロモーターとの親和性 ター（PenoA）へのシスエレメ
P２プロモーターとの親和性 ター（PenoA）へのシスエレメ
than the multiplied scores.
ラーゼ２
ラーゼ２
ント導入効果解析
ント導入効果解析"医学・薬学予稿集全文データベース""PDQ日本語版"
Mycobacterium tuberculosis
PDQ日本語版（患者様向感染腹腔マクロファージの壊け）：用語 : 結核
死の阻害におけるカスパー
ゼ９の役割

Integbio database catalog"Open TG‐GATEs"

Integbio database catalog"TOXNET""データベース" multiplied thescore of database catalog score.

"UMIN‐CTR(臨床試験データ"UMIN‐CTR(臨床試験データベース)"
ベース)"
UMIN000016454：結核菌感
UMIN000010588：結核およ染症における鉄代謝関連分 "結核" multiplied the score of
び肺Mycobacterium avium
子ヘプシジン（hepcidin）の治 "medical/clinical category" score.
complex症治療薬の薬物相
療反応性のバイオマーカー
互作用に関する臨床症状ととしての有用性を明らかにす検査値からの検討
る観察研究

検索語によって、明らかに改善されたと判断できるケースと、変化の無かったケースが観察された2017年5月、本番環境に反映■サービス概要

JCGGDB横断検索(産総研、糖鎖創薬技術研究センター)

検索インデックスの作成と提供
NBDC横断検索へのリンク

http://biosciencedbc.jp/dbsearch/
搭載されている横断検索データベースの全てを検索対象としている。

http://jcggdb.jp/search/search.cgi?lang=jp

６１５件の生命科学系データベース
６４００万件以上のエントリを対象に検索可能 ※2017年10月時点

４省庁の別組織にサーバを分散配置し、相互に参照しながら検索可能。

検索利用者の意図抽出アルゴリズムの構築

生命科学系データベースアーカイブは、国内のライフサイエンス研究者が生み出したデータセットをわが国の公共財としてまとめて長期間安定に維持保管し、データ説明（メタデータ）を統一して検索 を容易にすると共に、利用許諾条件などの明示を行うことで、多くの人が容易にデータへアクセスしダウンロードを行えるようにしている。データを長期にわたり保全し、データベース作成者のクレジットを明示する一方、公的機関や民間等様々なユーザが利用しやすい形にすることで、それぞれの研究の生命科学へのいっそうの貢献を支援する。 当アーカイブは2017年度、NaturepublishingのScientific Data誌 の推奨レポジトリに認定された。

■主な特長■横断検索のページランクスコア算出方法の改善

 NBDC「統合化推進プログラム」で産生されたデータベースも含め、130以上のデータベースをダウンロード可能
 各データベースのメタデータが付与されており、データの再利用が容易 各データベースの利用許諾は、明確かつシンプル（CC BY-SA ライセンス等）
 各データベース及びそのサブセットにはDOI (Digital Object Identifier)が付与されており、論文等で簡単に同定・引用できる
 多くのデータがRDF化対応済み
推奨レポジトリに認定されている

横断検索の検索結果の表示順を改善し、利用者が素早く目的の情報にアクセス可能とするため、検索エンジンアプリのElasticsearchにおけるアルゴリズム "TF/IDF practical scoring function ofLucene" のパラメータ設定について検討した。

score(q,d) = queryNorm(q) ・ coord(q,d)
The query normalization factor
1 / √sumOfSquaredWeightsd)・idf(t)2

The coordination factor(add the rate of matching query words, relates to partialmatch)・ t.getBoost() ・ norm(t,d))(t in q)The term
The inverse
The boost that has beenThe field-length norm, combined
The sum of the weights
frequency for term document frequency
applied to the querywith the index-time field-level boost, for each t in q for dt in dfor t
if anyhttps://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/guide/2.x/practical-scoring-function.html

動的に設定できるboostパラメータを検索クエリによって変化するよう修正を実施した。

■ 複数語クエリのパターニングによる検索意図の解釈
Chemical–chemical context pattern#C and #C#C versus #C#C and #C interaction#C and #C combination#C plus #C#C with #C
comparison of #C and #C
interaction between #C and #C#C oxidase #C#C dehydrogenase #C
combine #C and #C#C transporter #C

3rd result

toxic データベース

生命科学系データベースアーカイブとは

http://medals.jp/

・ Σ(tf(t inAfter the tuning
2nd result

生命科学DB横断検索（NBDC/DBCLS）

MEDALS.jp(産総研 molprof)

The relevance score of
document d for query q

1st result

医学・薬学予稿集全文デー 医学・薬学予稿集全文デー
医学・薬学予稿集全文デー
タベース
タベース
Integbio database catalog
タベース"毒性データベースと毒作用 "毒性データベースと毒作用"毒性作用機序データベース"中毒情報データベース"
予測（２）：データベースの利 予測（１）：データベースの構の開発"用"
築"

リンク関係

Sagace(医薬基盤・健康・栄養研)

frequent query(English)
frequent query(Japanese)Countsmultiple score category
receptor
レセプター
30,622 ‐health care
医療13,414 医療・薬
antigen抗原
12,174 ‐gene
遺伝子10,564 ゲノム・遺伝子・RNA > 遺伝子・転写産物
chromosome
染色体9,232 ゲノム・遺伝子・RNA
rna
リボ核酸
7,562 ゲノム・遺伝子・RNA>機能RNA
p53
p53
7,512 ‐
cancer
癌
7,012 ‐
carcinoma
癌
5,917 ‐
eye surgery
眼科手術4,750 医療・薬
health
健康4,719 医療・薬
leukemia
白血病
4,530 ‐
neoplasm
新生物2,887 ‐
experimental
実験的2,785 ‐
antibody
抗体2,712 ‐
anemia貧血
2,213 医療・薬
hysteresis
履歴効果
2,063 タンパク質>ドメイン・モチーフ・立体構造
lymphomaリンパ腫
1,950 医療・薬
lang cancer
肺癌
1,652 医療・薬
hypothyroidism
甲状腺機能低下症
1,556 医療・薬
ips
IPS
1,543 細胞・組織
pereskia aculeata
モクキリン
1,514 ‐
arthritis
関節炎
1,415 医療・薬
cox2
シクロオキシゲナーゼ
1,326 ‐
epilepsy
てんかん
1,292 医療・薬
alzheimer
アルツハイマー
1,282 医療・薬
velo pharyngeal insufficiency 口蓋帆咽頭の不足（医学用語?） 1,280 医療・薬
sarcoma
肉腫
1,272 ‐
brachio oto renal syndrome 腎症候群
1,268 医療・薬
health care reform
医療改革1,246 ‐
global warming
地球温暖化
1,236 ‐
ibuprofen enantiomer
イブプロフェン
1,223 医療・薬
health care management
医療管理1,182 ‐
hepatitis
肝炎
1,153 医療・薬
prostate
前立腺1,134 ‐
antisense
アンチセンス
1,121 ゲノム・遺伝子・RNA
diabetes mellitus
糖尿病
1,102 医療・薬
inborn errors
先天異常1,100 ‐
dermatitis
皮膚炎
1,098 医療・薬
air pollution
大気汚染
1,072 ‐
神経芽細胞腫neuroblastoma
1,050 医療・薬tuberculosis
結核
1,046 医療・薬
adenoma
腺腫
1,045 ‐■ 修正前後の検索結果順の比較

インデックス

キーワードに対し、データベースの一括検索を行い、ヒット件数と、検索結果（対象へのリンク、ヒット箇所）を返すWeb検索システム■組織間連携頻出する43単語を抽出(英語 / 日本語)

各単語と595件のDB名について、手動で生命科学における分類を実施。

■システム概要

ウェブ上の生命科学系
ＤＢの中で、“オートファジー”という単語を含むエントリは？

5.3GB、2,200,000件のアクセスログ※接続元や時間などの情報は除外

Chemical–disease context pattern#D and #C#C induce #D#D treatment #C
treatment of #D with #C#C #D review#D with #C#D child #C#D induce by #C#D due to #C#D treatment with #C
role of #C in #D#C metabolism and #D（Huang and Lu, Database, 2016, 1–15, doi: 10.1093/database/baw025）

NCBIでは、2015年にPubmedの検索クエリを解析し特に、Chemical（#C）とDisease（#D）を含む複数語検索のペアを抽出した。このペアを分類し、左に示すような頻出パターンに分類した。この情報を元にPubmedの検索結果表示方式への反映を行った。
同様に2単語以上の複数語検索では、 GoogleのVertical search（画像検索・ニュース検索等）に対応するような、特徴的な「サブクエリ」("画像"や"ニュース")が含まれていれば、意図の推定が行い易いことが知られている(This concept is inspiredby Yamamoto et. al., "Overview of the NTCIR12 IMine-2 Task", NTCIR 2016 )検索ログを元に複数語クエリの分類と解釈を実施し、横断検索のboostパラメータの変動アルゴリズムを構築した。

データベースの寄託を募集しています。お気軽にご相談ください。

まとめ・今後の方針
 生命科学データベース横断検索では、検索ログを利用した意図抽出アルゴリズムを設定し、より利用者がデータを発見し易い基盤となるよう、改善を継続している。
 生命科学系データベースアーカイブでは、寄託データを長期にわたり保持する活動をおこない、Scientific Data誌の推奨レポジトリに認定され、利用者の継続的なアクセスに貢献している。
 国際社会では研究データの適切な循環のため、FAIR 原則（Findable、Accessible、Interoperable、Reusable）に従うことが標準となりつつある。横断検索とアーカイブでこの条件をサポートし、日本の生命科学界の研究データ循環のメインパイプとなるよう、引き続き改善と品質向上に努めていく。

トーゴーの⽇シンポジウム2017 〜バイオデータベース︓「作る」から「使う」へ〜
Licensed under a Creative Commons 表⽰ 4.0 国際
会期︓2017年10⽉4⽇(⽔)－5⽇(⽊) 於︓東京⼤学弥⽣講堂© 2017 ⼤波純⼀（バイオサイエンスデータベースセンター）