深度學習在生物信息學中的研究與應用

目錄
第1章　緒論　1
1.1　什么是生物信息學　1
1.2　生命科學與人工智能(深度學習)相關(guān)大記事　1
1.3　神經(jīng)網(wǎng)絡(深度學習)與生命科學的內(nèi)在聯(lián)系　2
1.4　深度學習在生物信息學中的主要應用　4
1.5　生物信息學雜志　6
第2章　深度學習中張量對數(shù)據(jù)建?！?
2.1　概念　7
2.1.1　傳統(tǒng)數(shù)據(jù)建模方法　7
2.1.2　張量的引入　8
2.1.3　張量的運算　10
2.2　數(shù)據(jù)建模方法　11
2.2.1　圖片的張量表示　11
2.2.2　張量對時空數(shù)據(jù)建模　12
2.3　張量分解　13
2.3.1　矩陣乘法的擴展　13
2.3.2　CP分解　14
第3章　深度學習框架　16
3.1　主流深度學習框架　16
3.1.1　五大主流框架簡介　16
3.1.2　五大主流工具比較　18
3.2　TensorFlow深度學習框架介紹　20
3.2.1　TensorFlow的背景　20
3.2.2　TensorFlow的特點　20
3.2.3　TensorFlow的運行機制　21
3.3　TensorFlow基礎(chǔ)實踐　23
3.3.1　安裝TensorFlow　23
3.3.2　TensorFlow基本概念　24
3.3.3　TensorFlow基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　25
3.3.4　TensorFlow基本操作　28
3.3.5　深入理解TensorFlow計算圖　33
3.3.6　TensorFlow應用　36
3.4　TensorBoard可視化工具　37
3.4.1　TensorBoard介紹　37
3.4.2　數(shù)據(jù)序列化　38
3.4.3　啟動TensorBoard　40
3.4.4　利用TensorBoard調(diào)參示例　41
第4章　深度學習在生物圖片上的應用　44
4.1　深度學習在腦腫瘤分割中的應用研究　44
4.1.1　腦腫瘤分割概述　44
4.1.2　腦腫瘤分割研究現(xiàn)狀　46
4.1.3　腦腫瘤分割模型　47
4.1.4　模型損失函數(shù)　48
4.1.5　腦腫瘤分割實驗建立　49
4.1.6　結(jié)論　53
4.2　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡在生物形態(tài)學評估中的應用　54
4.2.1　背景介紹　54
4.2.2　實驗數(shù)據(jù)簡介　56
4.2.3　Deepfish網(wǎng)絡構(gòu)建　56
4.2.4　Deepfish模型架構(gòu)　56
4.2.5　Deepfish網(wǎng)絡架構(gòu)　58
4.2.6　實驗設置　60
4.2.7　評估和分析　60
4.2.8　Deepfish不同結(jié)構(gòu)實驗結(jié)果　61
4.2.9　討論　62
參考文獻　63
第5章　深度學習在生物音頻數(shù)據(jù)上的研究　67
5.1　基于聲音的性別識別　67
5.1.1　介紹　67
5.1.2　數(shù)據(jù)預處理　68
5.1.3　模型搭建　72
5.1.4　訓練及驗證　79
5.1.5　總結(jié)　82
5.2　蝙蝠及回聲定位　82
5.2.1　蝙蝠及回聲定位簡介　82
5.2.2　工作可行性及相關(guān)意義　83
5.2.3　相關(guān)工作　84
5.2.4　工作流程　85
5.2.5　模型設計　92
5.2.6　實驗　93
5.2.7　結(jié)論　96
參考文獻　97
第6章　機器學習在蛋白質(zhì)功能預測中的應用　99
6.1　概率主題模型概述　99
6.1.1　主題建模原理　100
6.1.2　主題模型研究現(xiàn)狀　104
6.1.3　主題模型在生物信息中的應用　106
6.2　蛋白質(zhì)功能預測　109
6.3　基于多標簽監(jiān)督主題模型的蛋白質(zhì)功能預測　111
6.3.1　詞包構(gòu)造　111
6.3.2　模型描述　113
6.3.3　學習和推理　115
6.4　深度學習在蛋白質(zhì)功能預測中的應用　116
6.4.1　蛋白質(zhì)功能數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)不平衡性　116
6.4.2　層次多標簽分類在蛋白質(zhì)功能預測中的應用　119
6.4.3　遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡在蛋白質(zhì)功能預測中的研究　119
參考文獻　120
第7章　基因序列卷積的一般方法　126
7.1　DeepBind　126
7.1.1　DeepBind背景介紹　126
7.1.2　DeepBind技術(shù)實現(xiàn)　126
7.2　DeepCpG　127
7.3　DeepSEA　128
7.3.1　DeepSEA背景介紹　128
7.3.2　DeepSEA技術(shù)實現(xiàn)　128
7.4　Basset　129
7.4.1　Basset基礎(chǔ)介紹　129
7.4.2　Basset結(jié)構(gòu)介紹　129
7.4.3　Basset實驗環(huán)境安裝　131
7.4.4　Basset代碼實現(xiàn)　131
7.5　生物信息中的特征工程　135
7.5.1　特征工程　135
7.5.2　生物信息中的特征工程實現(xiàn)方法　136
7.6　數(shù)據(jù)可視化分析方法　145
7.6.1　circos可視化介紹與實現(xiàn)　146
7.6.2　曼哈頓圖繪制　149
參考文獻　150
第8章　生成對抗網(wǎng)絡在生物信息學領(lǐng)域中的探索　152
8.1　生成對抗網(wǎng)絡　152
8.1.1　生成對抗網(wǎng)絡的基本介紹　152
8.1.2　生成對抗網(wǎng)絡的基本概念　152
8.1.3　生成對抗網(wǎng)絡理論　153
8.2　生成對抗網(wǎng)絡的應用　155
8.3　生成對抗網(wǎng)絡對生物信息學的意義　156
8.4　生成對抗網(wǎng)絡在醫(yī)學圖像上的探索　157
8.5　本章小結(jié)　158
參考文獻　159