A framework for collaborativeintegration and effectivequerying of biological pathwaysin a graph database
Çizge tabanlı bir veri tabanındakibiyolojik yolakların işbirliğine dayalıentegrasyonu ve etkili sorgulanması içinbir çerçeve
- Tez No: 1011106
- Danışmanlar: PROF. DR. UĞUR DOĞRUSÖZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Biyolojik yolaklar, molek¨uler etkile¸simleri ve h¨ucresel s¨ure¸cleri temsil etmek i¸cin kullanılır ve biyolojik bilginin yapılandırılmı¸s bi¸cimde d¨uzenlenmesi ve ak- tarılmasında ¨onemli bir rol oynar. Bu yolak modelleri ¸co˘gunlukla ara¸stırmacılar tarafından ba˘gımsız olarak derlenir ve belirli s¨ure¸clere veya hastalık ba˘glamlarına odaklanır. Biyolojik bilginin hızla artmasıyla birlikte, daha geni¸s ve sistem d¨uzeyinde i¸cg¨or¨uler elde edebilmek i¸cin farklı kaynaklardan gelen birden fazla yolak modelinin birle¸stirilmesi ve birlikte analiz edilmesi gerekmektedir. Ancak, ba˘gımsız geli¸stirilen modeller arasındaki anlamsal farklılıklar, yapısal organiza- syon ¸ce¸sitlili˘gi ve ayrıntı d¨uzeyi de˘gi¸simleri nedeniyle yolak verisinin entegrasyonu zorlu bir problemdir. SBGN Process Description (SBGN-PD) gibi standart yolak g¨osterim bi¸cimleri ortak bir g¨orsel ve anlamsal dil sa˘glasa da, bu bi¸cimler temelde tekil yolakların modellenmesi ve g¨orselle¸stirilmesi i¸cin tasarlanmı¸stır. Bu nedenle artımlı (par¸ca par¸ca) entegrasyonu do˘gal olarak desteklemez ve entegre edilmi¸s yolaklar ¨uzerinde ifade g¨uc¨u y¨uksek sorguların y¨ur¨ut¨ulmesini g¨u¸cle¸stirir. Bu tez, biyolojik yolak verisinin artımlı entegrasyonunu destekleyen ve ¸cizge gezinimi tabanlı sorgulara imkˆan veren ¸cizge tabanlı birle¸sik bir yolak mod- eli sunmaktadır. ¨Onerilen model, SBGN-PD yolaklarının temel anlamsal ¨ozelliklerini korurken, yolak par¸calarının birle¸sik bir ¸cizgeye kademeli olarak eklenebilmesini sa˘glar. Modelin ¨onemli bir bile¸seni, gelen yolak varlıklarının (d¨u˘g¨um ve kenarların) mevcut ¸cizge i¸ceri˘giyle e¸sle¸stirilmesini desteklemesidir; e¸sle¸stirme davranı¸sı kullanıcı tarafından belirlenen e¸sik de˘gerleri aracılı˘gıyla ozelle¸stirilebilmektedir. Bu model ¨uzerine in¸sa edilen sistem, kom¸suluk ke¸sfi, ortak akı¸s (common stream) tespiti ve varlıklar arasındaki yolların bulunması gibi gezinim tabanlı sorguları destekler. ¨Onerilen model ve veritabanı tasarımı Neo4j ¸cizge veritabanı ¨uzerinde ger¸cekle¸stirilmi¸s ve Newt Pathway Editor ile b¨ut¨unle¸stirilerek yolak entegrasyonu, sorgulama ve g¨orselle¸stirmeyi u¸ctan uca destekleyen bir sistem ortaya konmu¸stur. Sistem, temsili SBGN-PD (SBGN-ML) haritaları ¨uzerinde bir vaka ¸calı¸sması olarak de˘gerlendirilmi¸stir; do˘gruluk, s¨ozle¸sme-tabanlı kontroller (¨orn. refer- ans b¨ut¨unl¨u˘g¨u, yinelenen/¨oz-d¨ong¨u ili¸skilerin bastırılması ve gezinim b¨ut¸cesi sa˘glamlı˘gı) ile incelenmi¸s, performans ise ¸calı¸sma s¨uresi ve d¨ond¨ur¨ulen alt-¸cizge boyutu ¨uzerinden raporlanmı¸stır. Ayrıca e¸sle¸stirme e¸sik de˘gerlerine duyarlılık g¨osterilmi¸s ve k¨u¸c¨uk ¨orneklerden b¨uy¨uk bir stres senaryosuna uzanan ¨ol¸ceklerde davranı¸s ¨ozetlenmi¸stir.
Özet (Çeviri)
Biological pathways are used to represent molecular interactions and cellular pro- cesses. They serve as an important medium for communicating and organizing biological knowledge in a structured manner. These pathway models are typically curated independently by researchers and focus on specific processes and disease contexts. As the biological knowledge continues to expand, researchers require methods to combine and analyze multiple pathway models effectively in order to obtain broader, system-level insights. However, integrating pathway data from different sources remains challenging due to differences in semantics, structural organization, and level of detail across independently developed models. While standard pathway representation formats like SBGN Process Descrip- tion (SBGN-PD) provide a common visual and semantic language, these for- mats are designed for individual pathway modeling and visualization. They offer limited inherent support for incremental integration and performing expressive queries across integrated pathway models remains difficult. This thesis presents a graph-based unified pathway model designed to sup- port the incremental integration of biological pathway data and enable graph traversal-based queries. The proposed model focuses on preserving essential se- mantics of SBGN-PD pathways while allowing pathway data to be incorporated piece by piece into a unified graph. A key aspect of the model is its support for matching the incoming pathway entities (nodes and edges) with the existing graph content, where the matching behavior is customizable through user-defined thresholds. Building on this model, the system supports traversal-based queries such as neighborhood exploration, common stream detection, and paths between entities. The model and its database design are realized using the Neo4j graph database and are integrated into the Newt Pathway editor, providing an end-to-end system for pathway integration, querying, and visualization. The system is evaluated as a case study on representative SBGN-PD (SBGN- ML) maps using contract-based correctness checks (e.g., referential integrity, duplicate/self-loop suppression, and traversal budget soundness) and lightweight performance measurements (runtime and returned subgraph size). We also re- port sensitivity to matching thresholds and characterize scaling behavior on maps ranging from small examples to a large stress case.
Benzer Tezler
- [code]sign: A collaborative framework integrating human and artificial intelligence in design
[code]sign: Tasarımda insan ve yapay zekanın entegre edildiği işbirlikçi bir çerçeve
OZAN YETKİN
- A novel framework for disaster resilient smart cities: Using big data analytics
Afete dayanıklı akıllı şehırler için özgun bir çerceve: Büyük veri analitiği kullanımı
SYED ATTIQUE SHAH
Doktora
İngilizce
2019
İstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
Yükleniyor...
- A hierarchical framework for preventing robot manipulation failures
Robot etkileşimlerinde hataları önlemek için çok-katmanlı güvenli yürütme mimarisi
ABDULLAH CİHAN AK
- An evaluation and selection framework for developing logistics centre location decision
Lojistik merkez yeri kararı geliştirmek için bir değerlendirme ve seçim yapısı
RIZA GÜRHAN KORKUT
Doktora
İngilizce
2022
Piri Reis ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Bim-based facilities management: A aconceptual framework for bim implementation of the fm industry
Bim-tabanli tesis yönetimi: Tesis yönetimi endüstrisinde bim uygulama i̇çin kavramsal bir çerçeve
ECEM TEZEL