MCP Proto-OKN Server

Ein einzelner Model Context Protocol-Server (MCP), der 30+ Proto-OKN-Wissensgraphen über eine einheitliche Schnittstelle bereitstellt. Der Server ermöglicht es KI-Assistenten (Claude, ChatGPT, GitHub Copilot usw.), Graphen zu entdecken, ihre Schemata zu untersuchen, sie mit SPARQL abzufragen, Identifikatoren über Graphen hinweg zu verknüpfen und Ergebnisse aus mehreren Quellen zu kombinieren – alles über Gespräche in natürlicher Sprache. Die Graphen werden auf der Open Knowledge Network (OKN)-Föderationsplattform gehostet und im OKN Knowledge Graph Registry katalogisiert.

Beta: Der proto-okn MCP-Server befindet sich in der Beta-Phase. Wir freuen uns über Feedback und Fehlerberichte über Issues.

Graphübergreifende Demo: SPOKE, ProKN, BioBricks, SAWGraph

Video · Präsentation

Hinweis: Die MCP-URL und die Installationsanweisungen haben sich geändert. Aktualisierte Anweisungen

Funktionen

• 🌐 Einheitlicher Zugriff — ein MCP-Server, 30+ Wissensgraphen, ein Endpunkt

• 🔎 Graphen-Entdeckung — Graphen nach Domäne oder Entitätstyp auflisten und filtern oder nach Schlüsselwort-Überlappung mit einer Frage sortieren (ein lexikalischer Vorfilter über die Registry-Metadaten; die endgültige Auswahl trifft der Assistent)

• 📐 Schema-Inspektion — die Klassen, Prädikate und Eigenschaften jedes Graphen verstehen, bevor Abfragen geschrieben werden

• 🧭 Pro-Graph-SPARQL — jeden einzelnen Graphen mit automatischer FROM-Klausel-Injektion abfragen

• 🔗 Graphübergreifende Verknüpfung — integrierte Identifikator-Mappings (Ensembl ↔ NCBI Gene ↔ Symbol; CAS, DTXSID, InChIKey; MONDO, FIPS, NAICS, …)

• 🧬 Multi-Graph-Abfragen — verschiedene SPARQL-Abfragen über mehrere Graphen in einem einzigen Aufruf ausführen und Ergebnisse zusammenführen

• 🌳 Ontologiegestützte Suchexpansion — Abfragen werden automatisch mithilfe von Ontologie-Hierarchien (MONDO, UBERON, HP, GO, CL, ChEBI, …) über Ubergraph erweitert, sodass eine Abfrage nach „arthritic joint disease" alle Untertypen abdeckt, ohne manuelle Aufzählung

• 🖼️ Schema-Visualisierung & Transkripte — Mermaid-Klassendiagramme und Chat-Transkripte direkt aus dem Gespräch generieren

Related MCP server: GraphDB MCP Server

Architektur

Workflow-Beispiel

Für Benutzer

Dieser Abschnitt richtet sich an Personen, die den einheitlichen Server über einen MCP-kompatiblen Client (Claude Desktop, ChatGPT, Claude Code, VS Code Insiders mit GitHub Copilot usw.) nutzen möchten. Keine Installation, keine lokale Einrichtung — der Server ist bereits gehostet, Sie müssen nur Ihren Client darauf ausrichten.

Gehostete Endpunkt-URL: https://apps.okn.us/okn-mcp/mcp

Verbinden Ihres Clients

Claude Desktop

1. Claude Desktop starten → Einstellungen → Connectors → Benutzerdefinierten Connector hinzufügen

2. Name: proto-okn, URL: https://apps.okn.us/okn-mcp/mcp

3. Auf Konfigurieren klicken und die Tool-Berechtigungen auf Immer erlauben setzen

4. In einem neuen Chat auf + klicken und proto-okn aktivieren. Websuche deaktivieren.

Vollständige Anleitung mit Screenshots: Claude Desktop Einrichtung.

Für MCP-Connectors in Claude Desktop ist ein Claude Pro- oder Max-Abonnement erforderlich.

ChatGPT

ChatGPT unterstützt MCP-Dienste nur in der Web-App (https://chatgpt.com) mit aktiviertem Entwicklermodus. Dann Einstellungen → Apps → App erstellen, MCP-Server-URL https://apps.okn.us/okn-mcp/mcp.

Vollständige Anleitung mit Screenshots: ChatGPT Einrichtung.

Claude Code

Zur .mcp.json im Projektstammverzeichnis hinzufügen (oder ~/.claude/settings.json für alle Projekte):

{
  "mcpServers": {
    "proto-okn": {
      "type": "url",
      "url": "https://apps.okn.us/okn-mcp/mcp"
    }
  }
}

Mit /mcp überprüfen — Sie sollten proto-okn als verbunden sehen.

VS Code Insiders + GitHub Copilot

VS Code Insiders unterstützt MCP im Agentenmodus mit der GitHub-Copilot-Erweiterung. Verwenden Sie dieselbe URL: https://apps.okn.us/okn-mcp/mcp.

Beispiel-Prompts

Sobald der Server verbunden ist, probieren Sie diese Gesprächs-Prompts in Ihrem Client aus. Der Assistent wählt die richtigen Graphen aus, schreibt die SPARQL-Abfragen und kombiniert die Ergebnisse für Sie.

• Standard: Abfrage über alle Proto-OKN-Wissensgraphen

  Erstelle eine Tabelle aller Proto-OKN-Wissensgraphen mit zwei Spalten: „KG-Name" und „Beschreibung". → Ergebnis

• Einen bestimmten Wissensgraphen mit @kg-name ansprechen

  @spoke-genelab: Gib einen Überblick auf hoher Ebene über diesen Wissensgraphen, einschließlich seiner Hauptentitäten, Beziehungen und seines Zwecks.

• Eine Sitzung speichern

  Erstelle ein Chat-Transkript.

  Das Transkript wird als .md oder .pdf heruntergeladen und enthält den Modellnamen und die Version.

Anwendungsfälle

Überblicke über Wissensgraphen & Klassendiagramme

Jeder Link verweist auf ein Chat-Transkript zur Erstellung eines Überblicks und eines Klassendiagramms für einen Proto-OKN-Wissensgraphen.

(*) ARCH: Advancing Research Capacity in Health, NSF Proto-OKN-Zusatzförderungen.

Siehe auch: Wissensgraphen-Versionen & Aktualisierungsdaten — eine föderationsweite Momentaufnahme der Version und des letzten Aktualisierungsdatums jedes Wissensgraphen aus den VoID-Provenienz-Metadaten.

Raumfahrt-Anwendungsfälle

• Raumfahrtmissionen (spoke-genelab)

• Genexpressionsanalyse bei Raumfahrt (spoke-genelab, spoke-okn)

• Genexpression bei Raumfahrt mit Literaturanalyse (spoke-genelab, spoke-okn, MCP:PubMed)

• Genexpression bei Raumfahrt — Krankheitsassoziationen (spoke-genelab, spoke-okn, prokn, MCP:Open Targets, MCP:PubMed)

• Mikrobiom- und Pathogenanalyse bei Raumfahrt (spoke-genelab, spoke-okn, MCP:PubMed)

Biomedizinische Anwendungsfälle

• Krankheitsprävalenz in den USA (spoke-okn)

• Krankheitsprävalenz — Korrelation mit sozioökonomischen Faktoren (spoke-okn)

• NIAID-Datenerkundung — COVID-19-Impfstoffforschung (nde)

• Meta-Analyse der diabetischen Nephropathie (gene-expression-atlas-okn) — auf WOBD als durchgearbeitetes Beispiel vorgestellt

• Differentielle Expressionsanalyse der diabetischen Nephropathie (gene-expression-atlas-okn, ARCHS4)

• APOE-Geninformationen (prokn)

• Protein-Seltene-Krankheiten-Assoziationen (prokn, oard-kg)

• Prostatakrebs-Biomarker (biomarkerkg)

• Marfan-Syndrom-Phänotypen (oard-kg)

• Adhäsionsgene pankreatischer Azinuszellen (pankgraph)

Anwendungsfälle im Umweltbereich

• Kontamination an Superfund-Standorten (spoke-okn)

• PFOA im Trinkwasser (spoke-okn)

• Daten zu PFOA (spoke-okn, biobricks-toxcast)

• Umweltgesundheitsanalyse von PFAS (sawgraph, spoke-okn, biobricks-ice) — auf WOBD als durchgearbeitetes Beispiel vorgestellt

• Biologische Zielstrukturen für PFOA (biobricks-toxcast, biobricks-ice, biobricks-aopwiki, spoke-okn)

• PFOA-Sicherheitsprofil (biobricks-ice, biobricks-aopwiki, sawgraph, spoke-okn)

• Sicherheitsprofil von Bisphenol A (biobricks-ice, biobricks-aopwiki, spoke-okn)

Strafjustiz und Umweltgerechtigkeit

• Muster in der Strafjustiz (scales)

• Anklagen wegen Drogenbesitzes (scales)

• Umweltgerechtigkeit (sawgraph, scales, spatialkg, spoke-okn)

• Zugang zur Gesundheitsversorgung im ländlichen Raum (ruralkg, dreamkg, spoke-okn)

Sonstige Anwendungsfälle

• Hochwasserereignis in Michigan (ufokn)

• Hochwasser und sozioökonomische Faktoren (ufokn, spatialkg, spoke-okn)

• Vorfälle im Raum Philadelphia (nikg)

• Bergbauzulieferer in North Dakota (sudokn)

Ontologiegestützte Suchexpansion

Abfragen werden automatisch mithilfe von Ontologie-Hierarchien (MONDO, HP, GO, UBERON, ChEBI, …) über Ubergraph erweitert, sodass alle abgeleiteten Konzepte einbezogen werden. Eine Suche nach „Herz-Kreislauf-Erkrankung" findet automatisch jeden Subtyp, mit dem die Daten gekennzeichnet sind — ohne dass Sie diese einzeln aufzählen müssen.

• Datensätze zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen — vollständiger Durchlauf (nde) — zeigt, wie sich eine URI in der Abfrage auf 1.592 abgeleitete Konzepte ausweitet und 284 Krankheitssubtypen abdeckt

• Datensätze zu Gelenkerkrankungen (nde)

• Weltraumflugstudien zur Untersuchung von Muskeln (spoke-genelab)

Integrationsmöglichkeiten für Proto-OKN

• KG-übergreifende Geolokalisierungs-Datenerkundung

• KG-übergreifende Datenerkundung chemischer Verbindungen

• KG-übergreifende Bio-Datenerkundung (Opus 4.7)

• KG-übergreifende Bio-Datenerkundung (Sonnet 4.6)

Plattformübergreifende LLM-Benchmarks

Derselbe Prompt, ausgeführt in Claude Desktop und VS Code Insiders mit mehreren LLMs.

Benchmarks (in Arbeit) — mcp-proto-okn im Vergleich zur SPARQL-Ground-Truth-Auswertung.

Für Entwickler

Das Entwicklerdokument beschreibt, wie Sie den Server lokal ausführen, Code beitragen oder eine Kopie hosten.

Die Pseudocode-Spezifikation beschreibt, wie der Server funktioniert: die Abfrage-Pipeline, Ontologie-Expansion, Identifikator-Zuordnung und Join-Strategien, geschrieben als Pseudocode mit einer Zuordnung zurück zum implementierenden Quellcode. Eine einseitige Zusammenfassung der Kernkonzepte und des Kontrollflusses finden Sie in README-brief.md.

Fehlerbehebung

MCP-Server erscheint nicht in Claude Desktop

• Beenden Sie Claude Desktop vollständig und starten Sie es neu (das Schließen des Fensters reicht nicht aus)

• Überprüfen Sie bei lokalen Installationen, ob uvx im PATH ist (which uvx); falls nicht, verwenden Sie den absoluten Pfad in command

Verbindungsfehler

• Überprüfen Sie, ob die OKN-Endpunkte erreichbar sind: curl https://apps.okn.us/spoke-okn/sparql. Gibt „Unknown path" zurück, wenn die Verbindung steht.

• Einige Endpunkte können Ratenbegrenzungen oder vorübergehende Ausfallzeiten haben

Langsame oder hängende Abfragen

• Komplexe SPARQL-Abfragen können Zeit in Anspruch nehmen; zerlegen Sie sie in kleinere Teile

• Die Ontologie-Expansion über sehr breite Konzepte (z. B. „Krankheit") zieht eine große Menge abgeleiteter Konzepte in die Abfrage und kann mehrere Minuten gegen den Zielgraphen dauern; grenzen Sie das Konzept ein oder setzen Sie auto_expand_descendants=False, um nur die exakte URI abzufragen

„Query refused: SERVICE may only address the OKN federation"

• Eine SERVICE-Klausel, die auf etwas außerhalb von apps.okn.us verweist, wird abgelehnt, weil ihr Ergebnis nicht aus den Graphen reproduziert werden kann, die dieser Server bedient

• Ontologie-Lookups benötigen keinen externen Endpunkt: Der Ontologie-Hub ist innerhalb der Föderation als GRAPH <https://purl.org/okn/frink/kg/ubergraph> verfügbar

• Peer-Graphen sind wie zuvor als SERVICE <https://apps.okn.us/<graph>/sparql> erreichbar

Lizenz

Dieses Projekt ist unter der BSD-3-Clause-Lizenz lizenziert. Siehe LICENSE.

Zitierung

@software{rose2025mcp-proto-okn,
  title={MCP Server Proto-OKN},
  author={Rose, P.W. and Good, B.M. and Nelson, C.A. and Saravia-Butler, A.M. and Shi, Y. and Su, A.I. and Baranzini, S.E.},
  year={2025},
  url={https://github.com/sbl-sdsc/mcp-proto-okn}
}

@software{rose2025spoke-genelab,
  title={NASA SPOKE-GeneLab Knowledge Graph},
  author={Rose, P.W. and Nelson, C.A. and Gebre, S.G. and Saravia-Butler, A.M. and Soman, K. and Grigorev, K.A. and Sanders, L.M. and Costes, S.V. and Baranzini, S.E.},
  year={2025},
  url={https://github.com/BaranziniLab/spoke_genelab}
}

Videos und Präsentationen

Hinweis: MCP-URL und Installationsanweisungen haben sich geändert. Aktualisierte Anweisungen

• Technische Überprüfung
  Video · Präsentation

• Projektübersicht des SPOKE-Projekts
  Video

• Graphübergreifende Demo: SPOKE, ProKN, BioBricks, SAWGrap
  Video · Präsentation

• Aufbau und Abfrage des SPOKE-GeneLab-Wissensgraphen
  Video · Präsentation

• Wissensgraphen für Weltraum-Lebenswissenschaften
  Video · Präsentation · Zusammenfassung

Verwandte Veröffentlichungen

• Nelson, C.A., Rose, P.W., Soman, K., Sanders, L.M., Gebre, S.G., Costes, S.V., Baranzini, S.E. (2025). „Nasa Genelab-Knowledge Graph Fabric Enables Deep Biomedical Analysis of Multi-Omics Datasets." NASA Technical Reports, 20250000723. Link

• Sanders, L., Costes, S., Soman, K., Rose, P., Nelson, C., Sawyer, A., Gebre, S., Baranzini, S. (2024). „Biomedical Knowledge Graph Capability for Space Biology Knowledge Gain." 45th COSPAR Scientific Assembly, 13.–21. Juli 2024. Link

Danksagungen

Förderung

• National Science Foundation Förderpreis #2333819: „Proto-OKN Theme 1: Connecting Biomedical information on Earth and in Space via the SPOKE knowledge graph"

• National Science Foundation Förderpreis #2535091: „Proto-OKN Theme 2: OKN-Fabric"

Verwandte Projekte

• WOBD — Web of Biological Data — Das Dachprojekt, zu dem dieser MCP-Server gehört, das eine öffentliche Schnittstelle sowohl für die vorlagenbasierte Abfrage-UI als auch für den KI-Assistenten-Zugriff bietet. Die auf WOBD gehosteten Fallstudien (diabetische Nephropathie, PFAS, Terpen-Biosynthese) wurden mit Claude zusammen mit diesem Server erstellt. Quelle: SuLab/OKN-WOBD.

• Proto-OKN-Projekt — Initiative für ein prototypisches offenes Wissensnetzwerk

• Open Knowledge Network (OKN) — Hosting-Infrastruktur für Wissensgraphen (ehemals FRINK)

• OKN Knowledge Graph Registry — Katalog verfügbarer Wissensgraphen

• Model Context Protocol — Integrationsstandard für KI-Assistenten

• Original MCP Server SPARQL — Referenz für die Basisimplementierung

Bei Fragen, Problemen oder Beiträgen besuchen Sie bitte unser GitHub-Repository.