Technische Bestandsdaten liegen oft unstrukturiert in Dokumenten oder verteilt in IT-Systemen vor, was aufwändige manuelle Recherchen und geringe Effizienz erfordert. HyProTwin zielt darauf ab, mithilfe hybrider KI-Ansätze digitale Zwillinge von Verkehrsinfrastrukturen zu erstellen, indem heterogene Daten semantisch verknüpft und prozessorientiert aufbereitet werden. Dabei werden symbolische und subsymbolische KI-Methoden kombiniert. Zentrale Aktivitäten umfassen die Entwicklung einer Domänenontologie, einer KI-basierten Suchmaschine sowie die Erstellung semantischer Datenmodelle und digitaler Zwillinge. Erwartet werden standardisierte Wissensrepräsentationen, übertragbare Konzepte und eine langfristig effiziente Nutzung von Infrastrukturen.
Einleitung: Neue grundlegende Erkenntnisse in der Biologie beeinflussen das menschliche Weltbild immer staerker; gleichzeitig werden die Defizite der philosophischen Begruendung der Biologie immer offensichtlicher. Das Projekt 'Individualitaet in der Biologie - verschiedene Modelle und ein prozessontologischer Zugang' traegt zur Reduktion dieses Defizits bei, indem es eine philosophische Klaerung und Neuformulierung biologischer Begriffe liefert, die zur Begruendung einer Bio-Ethik fuehren koennen. Das Projekt will vier biologische Modelle (Synthetische Theorie der Evolution, Offene Systemtheorie, Hierarchietheorie, Symbiosetheorie) auf ihre Ontologie (Lehre vom Sein) hin befragen. Es soll aufgezeigt werden, dass eine Erweiterung der traditionellen Ontologie nicht genuegt, um die Dynamik lebender Systeme zu erfassen und die Kontroversen zwischen Reduktionismus und Holismus abzubauen. Fragestellungen: Wie kann eine lebendige, dynamische Natur prozessontologisch verstanden werden? Untersuchungsmethoden: Untersucht wird die Systematik der Begriffe in den erwaehnten vier biologischen Modellen und in einer Prozessontologie. Dabei geht die Untersuchung nicht von der traditionellen platonisch-aristotelischen Ontologie aus, sondern von der Prozessontologie des britischen Mathematikers und Philosophen Alfred North Whitehead. Zunaechst wird ein struktureller Vergleich der funktionellen Einheiten unterschiedlicher Teilgebiete der Biologie wie Individuum, Population, Lebensgemeinschaft erarbeitet, wobei auch der ontologische Hintergrund dieser funktionellen Einheiten aufgezeigt werden soll. Anschliessend soll eine alternative, weder reduktionistische noch holistische Ontologie erarbeitet werden, die eine gemeinsame Basis fuer die verschiedenen biologischen Disziplinen sein kann. Schliesslich soll dargestellt werden, wie diese prozessontologische Hierarchietheorie praktisch angewendet werden kann. In systematischem Literaturstudium werden bestehende Begriffe analysiert, neue erarbeitet und schliesslich in eine Prozessontologie integriert.
In der Onkologie scheitern über 90 % aller in der Präklinik wirksamen Substanzen in der Klinik. Am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regen. Med. (Uni-Klinikum Würzburg) werden humane dreidimensionale (3D) -Tumormodelle (OncoVaSc™) auf einer dezellularisierten Schweinedarm-Matrix (BioVaSc™) entwickelt. Diese spiegeln histologisch und durch eine geringere Teilungsrate die Tumor-Situation im Patienten besser wider. So zeigt unser 3D Lungentumormodell ein verbessertes Ansprechen auf die in der Klinik gebräuchliche anti-EGFR Therapie bei EGFR-Mutation. Weiterhin konnten wir auch eine erhöhte Chemoresistenz bei KRAS-Mutation zeigen, die klinischen Studien entspricht. Vorhabensziel: Durch eine in vitro/in silico fokussierte Vorauswahl von Substanzen und ihrer Kombinationen für die in vivo Testung sollen hier Tierversuche erheblich reduziert werden (50-90%; Refine und Reduce). Weiterhin soll unser Modell durch Vergleiche mit der Klinik und dem Tiermodell soweit validiert werden, dass das Modell für die Vorklinik durch die Firma Oncotest (Charles River, Freiburg) implementiert werden kann und dadurch Tierversuche in der Wirksamkeitstestung ersetzt werden können (Replace). Bei uns gemessene Parameter wie Apoptose, Proliferation und Signalwegs-Aktivierung beschreiben Ursachen für ein Therapie-Ansprechen oder Versagen. Diese werden in bioinformatische Modelle integriert (Uni Würzburg) und für Wirksamkeitsvorhersagen von Testsubstanzen und Kombinationen genutzt, die über die in vitro Testung zur Verfeinerung des in silico Modells führen. Zur Validierung werden die Ergebnisse aus dem in vitro und in silico Modell mit Ergebnissen aus Tiermodellen bei Oncotest und aus der Klinik verglichen. Neben der Testung von in silico Vorhersagen bei Resistenz von Tumoren mit EGFR- oder KRAS-Mutation, wird auch der klinisch relevante Biomarker ALK-EML untersucht und Gewebemodelle mit aus PDX-Modellen (patient derived xenografts) hergeleiteten Primärzellen aufgebaut und getestet.