Aplicacoes web semantica saude

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Aplicações da Web Semântica em Saúde

Prof. Ivan Luiz Marques Ricarte

Faculdade de Tecnologia

Universidade Estadual de Campinas

Outubro de 2016

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Agenda

A Web Semântica

• A evolução da Web

• Tecnologias da Web Semântica

• Infraestrutura para aplicações na Web Semântica

A Informática em Saúde

• Os conceitos de saúde e de informática em saúde

Aplicações da Web Semântica na Informática em Saúde

• Exemplos de aplicações

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Apresentação

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A Web Semântica

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...nova forma de conteúdo Web com significado para computadores...

...uma revolução de novas possibilidades...

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O início da Web

Dezembro de 1990 – No CERN, Tim Berners-Lee lança a primeira versão operacional da World Wide Web

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Servidor (httpd)

Browser (WorldWideWeb)

Tecnologias Web

“Um exercício em disponibilidade global da informação”

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Tecnologias originais da Web: URL

Uniform Resource Locator

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Tecnologias originais da Web: HTTP

Hypertext Transfer Protocol

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Tecnologias originais da Web: HTML

Hypertext Markup Language

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Alguns avanços desde a Web original: CSS

CSS (Cascading Stylesheets)

Separação entre conteúdo e aparência

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Alguns avanços desde a Web original: XML

Extensible Markup Language

Metalinguagem comum para representação de informação estruturada na Web

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XML para documentos

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Documento XHTML

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XML para dados

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Dados

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XML para arquivos de configuração

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Configuração

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XML para troca de mensagens

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Mensagens SOAP

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Alguns avanços desde a Web original: Web 2.0

Web 2.0 / Web social

Usuários como autores e colaboradores

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Porém, ainda uma Web de documentos...

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As limitações dessa Web

Conhecimento um ser humano poderia extrair da página http://www.ft.unicamp.br/~ricarte:

• Nome

• Profissão

• Local de trabalho

• Cargo

• Formação

E automaticamente? • Se quisesse obter essas informações por um aplicativo de software?

• Se quisesse integrar esses dados a outros, de outras fontes?

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A proposta da Web Semântica

Um conjunto de tecnologias para agregar metadados a recursos na Web e permitir integração de dados, inferências e descoberta de informação

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A base da Web Semântica: RDF

Resource Description Framework

Modelo de dados simples para a descrição de recursos Web

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Recurso

ObjetoRecurso

Valor literal

Propriedade

Propriedade

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Um exemplo de um grafo RDF

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http://www.ft.unicamp.br/~ricarte

http://www.unicamp.br/

mailto:[email protected] Ivan Luiz Marques Ricarte

Professor Titular

http://www.umcp.edu/Trabalha para

Função

Fez doutorado em

Nome

E-mail

ISBN:9788527721448

Autor de

Universidade Estadualde Campinas

Nome

University of Maryland at College Park

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Representando RDF em triplashttp://www.ft.unicamp.br/~ricarte nome “Ivan Luiz Marques Ricarte”

http://www.ft.unicamp.br/~ricarte trabalha_para http://www.unicamp.br

http://www.ft.unicamp.br/~ricarte função “Professor Titular”

http://www.ft.unicamp.br/~ricarte email mailto:[email protected]

http://www.ft.unicamp.br/~ricarte estudou_em http://www.umcp.edu

http://www.ft.unicamp.br/~ricarte autor_de isbn:9788527721448

http://www.unicamp.br nome “Universidade Estadual de Campinas”

http://www.umcp.edu nome “University of Maryland at College Park”

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Representando RDF em XML<?xml version="1.0"?>

<rdf:RDF

xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"

xmlns:ri="http://www.ft.unicamp.br/~ricarte/rdf/">

<rdf:Description rdf:about="http://www.ft.unicamp.br/~ricarte">

<ri:nome>Ivan Luiz Marques Ricarte</ri:nome>

<ri:email rdf:resource="mailto:[email protected]" />

</rdf:Description>

</rdf:RDF>

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Benefícios de RDF: buscas

“Professor Ricarte da UNICAMP” recupera

e não

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http://...


Ivan Luiz Marques Ricarte

Trabalha para

Nome

Professor TitularFunção

http://...

http://www.puccamp.edu.br/

Roberto Natalino Ricarte

Trabalha para

Nome

Professor DoutorFunção


Estudou em

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Benefícios de RDF: integração

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http://www.ft.unicamp.br/ricarte

ISBN:9788527721448

Autor

ISBN:9788527721448

Prontuário do Paciente

http://www.grupogen.com.br/

2012

Ivan Luiz Marques RicarteMaria Cristiane Barbosa Galvão

Nome do autor

Nome do autor

Editora

Título

Ano depublicação

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Como garantir mesmos vocabulários RDF

Namespaces

Indicação de quais são as fontes para os termos e relacionamentos usados nas descrições em RDF

RDF Schema

Formato para definir os termos e relacionamentos a serem usados em RDF

Web Ontology Language (OWL)

Formato para descrever o conhecimento (vocabulário e regras de inferência) sobre um domínio específico

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Tecnologias da Web Semântica: OWL

OWL é uma linguagem para representar ontologias computacionais

Ontologia: ciência do ser em geral; parte da metafísica que estuda o ser em geral e suas propriedades transcendentais.

Ontologia computacional: representação formal do conhecimento sobre um domínio como um conjunto de conceitos e os relacionamentos entre esses conceitos. Pode ser usado para descrever o domínio e realizar inferências sobre as entidades nesse domínio.

• OWL define um vocabulário e seu significado

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Algumas primitivas de OWL (Lite)Definições de RDF Schema

• Class, subClassOf, Property, subPropertyOf, domain

Equivalências• equivalentClass, equivalentProperty, sameAs, differentFrom

Características de propriedades• inverseOf, TransitiveProperty, SymmetricProperty, FunctionalProperty,

inverseFunctionalProperty

Restrições de cardinalidade• minCardinality, maxCardinality, cardinality

Restrições de propriedades• Restriction, allValuesFrom, someValuesFrom, onProperty

Interseção de classes• intersectionOf

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A arquitetura da Web Semântica

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Vocabulários essenciais da Web Semântica

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dc:title, dc:creator, dc:date, dc:publisher...dcterms:dateAccepted, dcterms:accessRights

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DC: exemplo<?xml version="1.0"?>

<rdf:RDFxmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"xmlns:dc= "http://purl.org/dc/elements/1.1/">

<rdf:Description rdf:about="http://www.grupogen.com.br/ch/prod/11194/0/prontuario-do-paciente.aspx">

<dc:title>Prontuário do Paciente</dc:description><dc:publisher>Guanabara-Koogan</dc:publisher><dc:date>2012-08-01</dc:date><dc:creator>Maria Cristiane Barbosa Galvão</dc:creator><dc:creator>Ivan Luiz Marques Ricarte</dc:creator><dc:language>pt_BR</dc:language>

</rdf:Description>

</rdf:RDF>

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Vocabulários essenciais da Web Semântica

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FOAF: exemplo<rdf:RDF

xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1"/>

<foaf:Person rdf:ID="me"><foaf:name>Ivan Ricarte</foaf:name><foaf:title>Dr.</foaf:title><foaf:givenname>Ivan</foaf:givenname><foaf:family_name>Ricarte</foaf:family_name><foaf:mbox rdf:resource="mailto:[email protected]"/><foaf:homepage rdf:resource="http://www.ft.unicamp.br/ricarte"/><foaf:depiction

rdf:resource="http://www.ft.unicamp.br/~ricarte/Ivan2010bw.jpg"/><foaf:phone rdf:resource="tel:+55-19-2113-3417"/><foaf:workplaceHomepage rdf:resource="http://www.ft.unicamp.br/"/><foaf:knows>

<foaf:Person><foaf:name>Maria Cristiane Barbosa Galvão</foaf:name><foaf:mbox rdf:resource="mailto:[email protected]"/></foaf:Person>

</foaf:knows></foaf:Person></rdf:RDF> 34

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Usos da Web Semântica: Linked Data Web

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Exemplo: informação na Wikipedia

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DBPedia

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A informação está representada por

triplas RDF

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Consultando a Web Semântica com SPARQL

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http://dbpedia.org/sparql/

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Interagindo com a Web Semântica em Java

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Classes Jena

SPARQL Endpoint

Execução da consulta

Processamento dos resultados

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String de consulta

Resultado

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Web Semântica: Sumário

Conjunto de tecnologias e padrões para possibilitar que tarefas atualmente realizadas por humanos na Web possam ser também realizadas por software, em larga escala

• A Web como um gigantesco banco de dados!

Recursos existentes• Vocabulários RDF

• Ontologias OWL

• Linguagem de consulta SPARQL

• Recursos Web para acesso a dados na Web Semântica

• Ferramentas para a construção de aplicações na Web Semântica• Repositórios, interfaces para linguagens de programação (API), editores de

ontologias, engenhos de inferência

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Informática em Saúde

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16 Saúde

Conceito básico

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Superação da fragmentação da assistência em um movimento de articulação e diálogo entre aparatos, instituições e profissionais.

Modalidade de trabalho coletivo, construída a partir da relação de reciprocidade, de articulação das ações, da interação dos agentes de diferentes áreas profissionais por meio da comunicação.

Direito de acesso à informação que está no prontuário pelo paciente e por todos agentes que, por meio de suas atividades e ações, incrementam a qualidade da assistência em saúde prestada a um indivíduo ou à coletividade.

Completo bem-estar físico, mental e social, e não meramente a ausência de doenças ou enfermidades.

Integralidade da assistência

Equipe multiprofissional

de saúdeDireito à

informação em saúde

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O conceito de informática em saúde

Definições consensuais mais recentes (Campbell, 2013)

Informática em saúde: área da informática biomédica focada em adquirir o conhecimento, armazenar dados e utilizar a informação na atenção à saúde quando diretamente aplicada a pacientes ou indivíduos saudáveis.

Informática biomédica: campo interdisciplinar que estuda e procura o uso efetivo de dados, informação e conhecimento biomédico para a pesquisa científica, a resolução de problemas e a tomada de decisões, guiados pelo esforço de melhorar a saúde humana.

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O conceito de informática em saúde

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Métodos, técnicas e teorias

Computação

visual em

medicina

Informática

clínicaBioinformática

Informática em

saúde pública

Informática biomédica

Informática em saúde

Adaptado de Kulikowski et al. (2012)

SaúdeProcessos

molecularese celulares

Tecidos eórgãos

Indivíduos(Pacientes)

Populaçõese sociedade

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Saúde e a Web

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Saúde 2.0 / Medicina 2.0

Uso das novas tecnologias Web em torno de cinco temas:

1. Participação de profissionais da saúde, pacientes e indivíduos, pesquisadores da área da saúde e medicina

2. Impacto nas práticas colaborativas e nas práticas tradicionais em medicina

3. Habilidade de oferecer atenção personalizada à saúde

4. Habilidade de promover a educação continuada a profissionais da saúde

5. Desenvolvimento e utilização de ferramentas e métodos associados a esses objetivos

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Aplicações da Web Semântica na Saúde

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Marshall MS, Boyce R, Deus HF, Zhao J, Willighagen EL, Samwald M, et al. Emerging practices for mapping and linking life sciences data using RDF - A case series. Journal of Web Semantics . Elsevier B.V.; 2012;14:2–13.

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RDF para representação de dados

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Uso de RDF para representar informação de prontuários de pacientes com diabetes tipo 2.

Pathak J, Kiefer RC, Chute CG. Applying Linked Data Principles to Represent Patientʼs Electronic Health Records at Mayo Clinic: A Case Report. In: ACM SIGHIT International Health Informatics Symposium; 2012:455–464.. 53

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Manutenção de dados de saúde pessoais

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Sistema de prontuário pessoal usando IHE Cross-EnterpriseDocument Sharing (XDS), CID-9 e Dublin Core representados em OWL.

Lee L-H, Chou Y-T, Huang E-W, Liou D-M. Design of a Personal Health Record and Health Knowledge Sharing System Using IHE-XDS and OWL. J. Med. Syst. 2013;37(2):9921.

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Recuperação de informação em saúde

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Aplicação baseada na Web usando OWL e a Semantic Web Rule Language (SWRL) para pacientes crônicos de diabetes gerenciarem sua condição.

Islam S, Freytag G, Shankar R. Leveraging Semantic Web to Retrieve Customized Medical Information. In: IEEE International Systems Conference; 2013:258–261.

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Integração com redes sociais

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Chun SA, Mackellar B. Social Health Data Integration using Semantic Web. In: ACM Symposium on Applied Computing. 2012:392–397.

Integra informação de PatientsLikeMe, WebMD e PubMedusando Unified Medical Language System (UMLS) e modelagem semântica em RDF para representar experiências sociais de saúde e experiências médicas.

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Integração com redes sociais

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Aplicação de integração de dados abertos e dados sociais em saúde usando UMLS, RDF e SPARQL.

Ji X, Chun SA, Geller J. Social Infobuttons: Integrating Open Health Data with Social Data using Semantic Technology. In: Proceedings of the Fifth Workshop on Semantic Web Information Management.; 2013:15–18.

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Melhoria da qualidade da informação em saúde

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Prospecção sobre o uso de RDF na melhoria da qualidade e da confiabilidade da informação em saúde disponibilizada a consumidores (pacientes e familiares).

Eysenbach G. The Semantic Web and healthcare consumers: a new challenge and opportunity on the horizon? Int. J. Healthc. Technol. Manag. 2003;5(3):194–212.

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Criação de indicadores de qualidade

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Uso de OWL e SPARQL para derivar três indicadores de qualidade da área de cirurgia de câncer gastrointestinal automaticamente a partir de dados de prontuários representados em arquétipos OpenEHR.

Dentler K, Teije A, Cornet R, Keizer N De. Semantic Integration of Patient Data and Quality Indicators Based on openEHR Archetypes. In: Lenz R, Miksch S, Peleg M, et al., eds. Process Support and Knowledge Representation in Health Care. Springer Berlin Heidelberg; 2013:85–97.

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Busca de serviços de saúde

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Implementação de um Serviço de Busca Semântica de Serviços de Saúde usando UMLS, OWL e RDF para integrar a modelagem do domínio de conhecimento, desambiguação de informação sobre o serviço de saúde, desambiguação da consulta e avaliação da qualidade do serviço de saúde.

Dong H, Hussain FK. Semantic service matchmaking for Digital Health Ecosystems. Knowledge-Based Syst. 2011;24(6):761–774.

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Busca de serviços de saúde

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Aplicação Web usando RDF, RDF Schema e SPARQL para que pacientes identifiquem o provedor de serviço médico mais adequado às suas condições.

Gangwar M, Yadav RS, Mishra RB. Semantic Web Services for Medical Health Planning. In: Recent Advances in Information Technology; 2012:1–5.

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Integração de sistemas de informação em saúde

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Definição de uma ontologia OWL a partir dos conceitos de CID-10 e da Classificação Comum de Procedimentos Hospitalares (CCAM) para a integração de diversos subsistemas hospitalares.

Azami I El, Cherkaoui Malki MO, Tahon C. Integrating hospital information systems in healthcare institutions: a mediation architecture. J. Med. Syst. 2012;36(5):3123–34.

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Integração de sistemas de informação em saúde

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Projeto europeu para integrar informação de diferentes sistemas de prontuários usando RDF e SPARQL com um modelo de informação baseado em HL7.

Hussain S, Ouagne D, Sadou E, et al. EHR4CR : A semantic web based interoperability approach for reusing electronic healthcare records in protocol feasibility studies Related Work : Bridging standards and semantic. In: SWAT4LS; 2012.

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Identificação da condição de pacientes

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Extração de dados secundários de prontuários eletrônicos usando OWL e RDF para a identificação de pacientes para estudos clínicos.

Fernández-Breis JT, Maldonado JA, Marcos M, et al. Leveraging electronic healthcare record standards and semantic web technologies for the identification of patient cohorts. J. Am. Med. Inform. Assoc. 2013.

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Avaliação da saúde da população

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Representação de informação em RDF para análises usando R e SPARQL.

McCusker JP, McGuinness DL, Lee J, et al. Towards Next Generation Health Data Exploration: A Data Cube-Based Investigation into Population Statistics for Tobacco. In: 2013 46th Hawaii International Conference on System Sciences. Ieee; 2013:2725–2732. 65

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Considerações finais

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Web Semântica na saúde?

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Web Semântica na saúde, no Brasil?

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Programando para a Web Semântica

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O que o futuro nos reserva nessa área?

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Transparência

Integração

Acessibilidade

Tecnologia como elemento essencial

para promover a saúde de indivíduos

e populações

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Obrigado!

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Prof. Ivan Luiz Marques Ricarte

FT-UNICAMP

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