Erweiterung des Inhalts, der Funktionalität und der Bedienbarkeit des web-basierten FSK-Web Modell-Verzeichnisses

Ziel des Projekts ist die Erweiterung des Inhalts, der Funktionalität und der Bedienbarkeit der web-basierten Plattform für Risikobewertungsmodelle FSK-Web. FSK-Web dient dem Transfer und der Nachnutzung von Erkenntnissen / Wissen aus dem Bereich der Lebensmittelsicherheit (angefangen von experimentellen Daten, über veröffentlichte mathematische Modelle bis hin zu Risikobewertungs-Softwarecode), da dies noch immer eine große Hürde für die effiziente Erstellung neuer Risikobewertungen im Lebensmittelsicherheitsbereich darstellt. Auf Grundlage der Erfahrungen aus der Entwicklung der prototypischen QMRA Futter- und Lebensmittelsicherheitsplattform im Vorläuferprojekts "Specific Agreement 3 (SA3)" wird in diesem Projekt eine produktiv einsetzbare Plattform entwickelt und diese ab Projektende betrieben. Die FSK-Web Plattform enthält dann auch Risikobewertungsmodelle und Funktionen zum Erstellen, Hochladen, Herunterladen und Ausführen von Modellen mit nutzerdefinierten Eingaben. Die Plattform soll auch Risikobewertern aus anderen EU Mitgliedsstaaten offenstehen und diese in ihrer Arbeit unterstützen. Dazu soll die Plattform voll funktionsfähig, mit optimierter Benutzeroberfläche und mit einer Vielzahl nützlicher qualitätsgeprüfter Modelle ausgestattet werden. Zudem wird dieses Produktivsystem über eine Anbindung an die EFSAkurz fürEuropean Food Safety Authority (Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit) Knowledge Junction (KJ) verfügen, die bereits im Vorläuferprojekt SA3 entwickelt wurde, Des Weiteren werden detaillierte Anleitungen und online Tutorials (z.B. Videos) erstellt, die Nutzer bei der Bedienung der Plattform unterstützen. Auch werden funktionale Details, Annotationsrichtlinien, Nutzungsbedingungen, Qualitätsrichtlinien, Empfehlungen zu Lizenzangaben bei Modellen, Richtlinien zur Benachrichtigung von Modell-Originalautoren, zur Versionierung sowie ein Disclaimer inkl. Haftungsausschluss beschrieben.

Im Dezember 2016 schlossen die EFSAkurz fürEuropean Food Safety Authority (Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit) und das BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung eine Partnerschaftsrahmenvereinbarung (FPA), um gemeinsam an der Entwicklung, Verbesserung und Verbreitung globaler Instrumente für die Lebensmittelsicherheit zu arbeiten. Wie in der Vereinbarung Nr. 7 dieses FPA dargelegt, bestand ein spezifisches Ziel darin, eine voll funktionsfähige webbasierte Modelldatenbank zu entwickeln. Diese online Modelldatenbank sollte Funktionen zum Erstellen, Hochladen, Herunterladen und Ausführen von Modellen enthalten. Die Benutzeroberfläche der sogenannten FSK-Web Modelldatenbank sollte so gestaltet sein, dass sie benutzerfreundlich und auf verschiedenen Endgeräten und Webbrowsern nutzbar ist. Im Ergebnis enthält die entwickelte "FSK-Web 1.0"-Plattform nun sogar zusätzliche Dienste, z.B. um Modelle mit der Knowledge Junction (KJ) der EFSAkurz fürEuropean Food Safety Authority (Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit) zu verknüpfen oder bis zu vier Modelle in einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) online zu kombinieren. Es wurden zudem Handbücher, Video-Tutorials und ein Online-E-Learning-Kurs entwickelt, um die Nutzung des FSK-Web-Plattform zu erleichtern. Das Projekt hat somit drei wesentliche Ergebnisse hervorgebracht:(1) Ein einsatzfähige, kuratierte, webbasiertes Modelldatenbank für Modelle im FSKX-Format und eine beträchtliche Anzahl ausführbarer QMRA-Modelle, die für die Risikobewertung relevant sind; (2) Verbesserte Nutzbarkeit und Kommentierung der verschiedenen Dienste, die auf der FSK-Web Plattform bereitgestellt werden. Dies schließt auch Tutorials und Online-Ressourcen zur Erläuterung der Funktionalität und Bedienung der FSK-Web Dienste; (3) Bereitstellung eines webbasierten Dienstes mit dem verschiedene FSKX-Modelle grafisch kombiniert werden können, um neue Modelle zu erstellen. Dies schließt auch die Option ein, dass Modelle kombiniert werden, die in unterschiedlichen Skriptsprachen programmiert wurden und deren webbasierte Ausführung. Aus technischer Sicht basiert die FSK-Web Plattform aus drei Elementen: (1) Eine öffentliche JavaScript-basierte Website, die ein offenes FSK-Web-Portal mit Modellsuche, Sortierung, Filter, Detailansicht und Download-Option bereitstellt. Dieses Portal verfügt auch über ein Menü, das Links zu Diensten der FSK-Web Plattform bereitstellt, die nur für registrierte Nutzer zugänglich sind. Auch werden in diesem Menu relevante thematisch verwandte Ressourcen verlinkt.(2) Eine Reihe von Webdiensten für registrierte Nutzer, die auf einer KNIME Server-Instanz gehostet werden, wo registrierte Benutzer beispielsweise Modellberechnungen mit eigenen Eingabewerten ausführen oder Modelle erstellen, kombinieren und anpassen können. Diese FSK-Web Dienste wurden mit der quelloffenen Software KNIME Analytics Platform (https://www.knime.com/knime-analytics-platform) und der quelloffenen KNIME Erweiterung FSK-Lab (https://foodrisklabs.bfr.bund.de/fsk-lab/) entwickelt. (3) Eine Reihe von Webseiten, die einen Überblick über die verfügbaren FSK-Web-Funktionalitäten und Links zu entsprechenden Beschreibungen und Video-Tutorials bereitstellen. Diese Websetien werden auf https://foodrisklabs.bfr.bund.de/safetytools-efsa-sa2/ gehostet, In Bezug auf den Inhalt der Modelldatenbank wurden ein großes Augenmerk auf die Entwicklung einer ausgewogenen Qualitätssicherungs-Prozedur gelegt (Curation Policy). Diese Curation Policy berücksichtigt insbesondere die zu Grunde liegende technische Infrastruktur, IT-Sicherheitsaspekte, Annotations- und Modellqualitätsaspekte (z.B. MIRARAM-Konformität) als auch rechtliche Aspekte (z.B. Copyright und Lizenzen). Mit der erarbeiteten FSK-Web Curation Policy kann sichergestellt werden, dass die FSK-Web-Plattform und ihre Inhalte auch in Zukunft höchste Qualitäts- und Servicestandards erfüllen. Während des Projekts hat sich auch gezeigt, dass die Generierung einer großen Anzahl von Modellen im FSKX-Format eine Herausforderung darstellt, da selbst die Konvertierung bereits veröffentlichter Modelle in das FSKX-Format einen erheblichen Aufwand für den Modellersteller bedeutet. Insbesondere in Fällen, in denen ein veröffentlichtes Modell nur in einer nicht kommerziellen Software, z.B. @Risk, verfügbar ist, erfordert die FSKX-Modellerstellung eine Neuimplementierung des ursprünglichen Modells in eine der unterstützten Skriptsprachen (derzeit R oder Python). Auch bei Modellen, die bereits im Original in einer der unterstützten Skriptsprachen erstellt wurden, müssen zur Überführung in das FSKX-Format in der Regel einige Anpassungen innerhalb des ursprünglichen Modellcodes vorgenommen werden. Weiterhin sind erhebliche Anstrengungen erforderlich, um qualitativ hochwertige Metadaten zum Modell (z. B. bezüglich der Modellparameter), sinnvoll vorkonfigurierte Simulationsszenarien und eine aussagekräftige Visualisierung von Simulationsergebnissen bereitzustellen. Im Rahmen der Kuratierungspolitik wird auch empfohlen, die ursprünglichen Modellautoren um Unterstützung bei der Qualitätskontrolle der neu erzeugten FSKX-Dateien zu bitten, was zu einem langwierigen Konvertierungsprozess führen kann. Eine Besonderheit der FSK-Web Plattform (und der zu Grunde liegenden KNIME-Erweiterung FSK-Lab) ist, dass FSKX-Modelle grafisch kombiniert werden können. Im Rahmen der Projektarbeit wurde eine komplett überarbeitete Version des sogenannten "FSK Joiner" KNIME Knotens entwickelt, der die zentrale Join-Funktionalität in den webbasierten "Joiner"-Diensten und der KNIME Erweiterung FSK-Lab bereitstellt. Diese Funktionalität basiert auf der Tatsache, dass im FSKX-Format definiert ist, dass alle relevanten Modellparameter als Input, Constant oder Output klassifiziert werden müssen. Damit können diese Modellparameter dann auch in der grafischen Bedieneroberfläche (GUI) dargestellt werden. Die verschiedenen Modellparameter werden zudem in der GUI je nach Parametertyp in unterschiedlichen Farben und an bestimmten Positionen des Modellsymbols dargestellt, z.B. ist ein Output-Parameter immer auf der rechten Seite des Modell-Symbols. Die GUI führt auch automatisch mehrere Qualitätskontrollschritte beim Kombinieren durch, so dass beispielsweise verhindert wird, dass beim Kombinieren einem konstanten Parameter neue Werte zugewiesen werden, oder dass sogenannte zirkuläre Abhängigkeiten entstehen. Das grafische Kombinieren von Modellen muss jedoch trotzdem sorgfältig vom Nutzer selbst überprüft werden, damit ein wissenschaftlich und technisch korrektes Modell entsteht. Der Anwender profitiert hier insbesondere davon, dass die komplette Modellannotation aller zu verbindenden Modelle direkt in der GUI sichtbar ist. Die GUI bietet dem Anwender sogar die Möglichkeit, kleine "Conversion Code"-Schnipsel an den Verbindungen einzugeben, um den Wert eines ausgewählten Parameters zu modifizieren, bevor er einem Input eines nachgelagerten Modells zugewiesen wird. Auf diese Weise können notwendige Anpassungen vorgenommen werden, wenn sich z.B. Datentypen oder Parametereinheiten zwischen ansonsten übereinstimmenden Parametern unterscheiden. Zusammenfassend kann FSK-Web 1.0 als flexible Modellintegrations- und Austauschplattform beschrieben werden, die leicht angepasst, erweitert und verändert werden kann, da sie auf dem modularen KNIME-Framework aufbaut.