Herramientas informáticas y de inteligencia artificial para el meta-análisis en la frontera entre la bioinformática y las ciencias jurídicas

Abstract

[Resumen] Los modelos computacionales, conocidos por su acrónimo en idioma Inglés como QSPR (Quantitative Structure-Property Relationships) pueden usarse para predecir propiedades de sistemas complejos. Estas predicciones representan una aplicación importante de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs). La mayor relevancia es debido a la reducción de costes de medición experimental en términos de tiempo, recursos humanos, recursos materiales, y/o el uso de animales de laboratorio en ciencias biomoleculares, técnicas, sociales y/o jurídicas. Las Redes Neuronales Artificiales (ANNs) son una de las herramientas informáticas más poderosas para buscar modelos QSPR. Para ello, las ANNs pueden usar como variables de entrada (input) parámetros numéricos que cuantifiquen información sobre la estructura del sistema. Los parámetros conocidos como Índices Topológicos (TIs) se encuentran entre los más versátiles. Los TIs se calculan en Teoría de Grafos a partir de la representación de cualquier sistema como una red de nodos interconectados; desde moléculas a redes biológicas, tecnológicas, y sociales. Esta tesis tiene como primer objetivo realizar una revisión y/o introducir nuevos TIs y software de cálculo de TIs útiles como inputs de ANNs para el desarrollo de modelos QSPR de redes bio-moleculares, biológicas, tecnológico-económicas y socio-jurídicas. En ellas, por una parte, los nodos representan biomoléculas, organismos, poblaciones, leyes tributarias o concausas de delitos. Por otra parte, en la interacción TICs-Ciencias Biomoleculares- Derecho se hace necesario un marco de seguridad jurídica que permita el adecuado desarrollo de las TICs y sus aplicaciones en Ciencias Biomoleculares. Por eso, el segundo objetivo de esta tesis es revisar el marco jurídico-legal de protección de los modelos QSAR/QSPR de sistemas moleculares. El presente trabajo de investigación pretende demostrar la utilidad de estos modelos para predecir características y propiedades de estos sistemas complejos.

[Resumo] Os modelos de ordenador coñecidos pola súas iniciais en inglés QSPR (Quantitative Structure-Property Relationships) poden prever as propiedades de sistemas complexos e reducir os custos experimentais en termos de tempo, recursos humanos, materiais e/ou o uso de animais de laboratorio nas ciencias biomoleculares, técnicas, e sociais. As Redes Neurais Artificiais (ANNs) son unha das ferramentas máis poderosas para buscar modelos QSPR. Para iso, as ANNs poden facer uso, coma variables de entrada (input), dos parámetros numéricos da estrutura do sistema chamados Índices Topolóxicos (TIs). Os TI calcúlanse na teoría dos grafos a partir da representación do sistema coma unha rede de nós conectados, incluíndo tanto moléculas coma redes sociais e tecnolóxicas. Esta tese ten como obxectivo principal revisar e/ou desenvolver novos TIs, programas de cálculo de TIs, e/ou modelos QSPR facendo uso de ANNs para predicir redes bio-moleculares, biolóxicas, económicas, e sociais ou xurídicas onde os nós representan moléculas biolóxicas, organismos, poboacións, ou as leis fiscais ou as concausas dun delito. Ademais, a interacción das TIC con as ciencias biolóxicas e xurídicas necesita dun marco de seguridade xurídica que permita o bo desenvolvemento das TIC e as súas aplicacións en Ciencias Biomoleculares. Polo tanto, o segundo obxectivo desta tese é analizar o marco xurídico e legal de protección dos modelos QSPR. O presente traballo de investigación pretende demostrar a utilidade destes modelos para predicir características e propiedades destes sistemas complexos.

[Abstract] QSPR (Quantitative Structure-Property Relationships) computer models can predict properties of complex systems reducing experimental costs in terms of time, human resources, material resources, and/or the use of laboratory animals in bio-molecular, technical, and/or social sciences. Artificial Neural Networks (ANNs) are one of the most powerful tools to search QSPR models. For this, the ANNs may use as input variables numerical parameters of the system structure called Topological Indices (TIs). The TIs are calculated in Graph Theory from a representation of any system as a network of interconnected nodes, including molecules or social and technological networks. The first aim of this thesis is to review and/or develop new TIs, TIs calculation software, and QSPR models using ANNs to predict bio-molecular, biological, commercial, social, and legal networks where nodes represent bio-molecules, organisms, populations, products, tax laws, or criminal causes. Moreover, the interaction of ICTs with Biomolecular and law Sciences needs a legal security framework that allows the proper development of ICTs and their applications in Biomolecular Sciences. Therefore, the second objective of this thesis is to review the legal framework and legal protection of QSPR techniques. The present work of investigation tries to demonstrate the usefulness of these models to predict characteristics and properties of these complex systems.