FoodOn: гармонізована онтологія продуктів харчування для підвищення глобальної простежуваності харчових продуктів, контролю якості та інтеграції даних

Предмети

Анотація

Вступ

Інновації цифрових технологій глибоко впливають на багато аспектів здоров'я, економіки виробництва, розподілу та споживання продуктів харчування. Інтернет речей (IoT) надихає бачення мережевих датчиків, розташованих у фермерських умовах, транспортних контейнерах, фабриках, торгових точках та кухнях, що генерує дані, які можна використовувати для підвищення якості їжі та гарантування простежуваності, одночасно зменшуючи ресурси споживання, витрати та втрати. Питання безпеки та безпеки харчових продуктів, автентичності та конфліктів, що виникають внаслідок захисту біокультурних торгових марок, та логістики місцевих та багатонаціональних джерел та розподілу продуктів харчування також аналізуються за допомогою специфічних наборів даних та моделей продуктів харчування. 1 Хоча агентства виграють від спільної роботи над цими загально юрисдикційними проблемами, вони стикаються з перешкодою через те, що кілька субдоменів термінології стандартизовано по секторах та пристроях (наприклад, існують ваги та виміри СІ, але посилання на такі вимірювані якості, як `` температура повітря '' не стандартизовані на міжнародному рівні). Безліч харчових словників робить інформацію про їжу невидимою через відсутність взаємодії, тим самим впливаючи на простежуваність їжі, збудників харчових продуктів, забруднювачів їжі та якості їжі.

гармонізована

Через нестачу ресурсів та повноважень було здійснено спробу небагатьох застосовних на міжнародному рівні систем харчування. Технічні та мовні перепони також не дозволили глобальному сховищу для каталогізації регіональних продуктів харчування та їх складу. У статті Міжнародної мережі систем даних про харчові продукти (INFOODS) 1991 р. Пояснюються ключові фактори, що призвели до створення регіональних центрів обробки даних про склад продуктів харчування, а не єдиного централізованого сховища. 2 Тоді вартість обслуговування та повільний час реагування централізованого реєстру були надмірними. Також передбачалося, що центральний реєстр буде оскаржений двозначністю термінів: «По-перше, не можна бути впевненим, що два продукти з однаковим коротким найменуванням в різних країнах та культурах (або навіть в різних частинах однієї країни) є настільки подібні, що можна припустити, що вони мають однаковий хімічний склад ". Автори також вказують на труднощі досягнення міжкультурного та експертного консенсусу щодо структури термінових ієрархій у сферах використання, таких як вміст поживних речовин, кулінарне використання, біологічна систематика та дослідження здоров'я щодо упаковки та харчових добавок.

Поєднання поточної Інтернет-інфраструктури та семантичних веб-технологій тепер роблять рішення онтології привабливими. Онтологія забезпечує офіційну теорію для області дослідження, яка визначає значення термінів у словниковому запасі та складається з ієрархічної таксономічної структури, а також тверджень (званих аксіомами) про те, як сутності в домені пов'язані. Відповідні терміни можна визначити та відрізнити за допомогою міток та синонімів онтології, що включають багатомовні або специфічні для регіону назви, а також загальнодоступні та унікальні ідентифікатори та визначення, таким чином уникаючи використання обчислювальних неоднозначних значень вільного тексту в описах продуктів. Наприклад, у Північній Америці "бісквіт" відноситься до більш м'якого "швидкого хліба" (FOODON_03301884), тоді як у Великобританії він зазвичай означає твердий, плоский бездріжджовий запечений продукт (FOODON_00002466). Деякі північноамериканські печива (FOODON_03301585) також підпадають під британське печиво. FoodOn допомагає усунути таку плутанину, надаючи ідентифікатори онтології, що дають терміни з однозначним описом продуктів.

Онтології також здатні вмістити кілька ієрархій, часто у формі таксономій. Ці ієрархії можуть виступати як грані з дедалі більшою деталізацією/конкретністю, коли людина глибше орієнтується в кожній з ієрархій в рамках онтології. Наприклад, харчовий продукт може бути пов’язаний з різними міжнародними чи національними категоріями харчових продуктів за аспектом „типу продукту”, а також інгредієнтами за допомогою ієрархічного аспекту рослин і тварин „джерела їжі”. Добре розроблені онтології повторно використовують належним чином терміни з інших усталених онтологій, щоб усунути дублікати. Це дозволяє інтегрувати різнорідні онтології (та пов'язані з ними дані) між доменами. 3 Потім може здійснюватися запит щодо об’єднаних даних, що описуються загальним словником. Онтологія дозволяє розширити словниковий термін логічними аксіомами, які комп’ютер може читати та міркувати. Автоматизоване програмне забезпечення для міркувань може виявляти висновки, приховані у висловлених припущеннях, виявляти потенційні суперечності або небажані наслідки, класифікувати нові випадки на основі властивостей примірників та потенційно генерувати пояснення таких явищ, як ідентифікація підозрюваних інгредієнтів у сценарії спалаху харчової хвороби.

Результати

FoodOn - це всеосяжний онтологічний ресурс із відкритим кодом, що складається з аспектів ієрархії термінів, які охоплюють основні інгредієнти вихідних продуктів харчування, терміни процесу упаковки, приготування та консервування та різноманітні схеми типів продуктів, за якими харчові продукти можна класифікувати, викладено на рис. 1.