基于近邻传播的时间序列基因表达谱聚类算法

聚类是识别基因表达数据蕴含的关键基因调控模块的一种有效方法,基因表达谱的相似性度量是聚类的关键问题.然而,一般的相似性度量方法不能刻画时间序列基因表达谱数据所蕴含的时间延迟、反向相关和局部相关等复杂的基因调控关系.针对时间序列基因表达谱数据,提出一种基于近邻传播和动态规划的相似性度量方法和聚类算法.在大鼠再生肝细胞基因表达谱数据集上的聚类结果与基因功能富集分析结果高度一致,证明算法在时间序列基因表达谱数据聚类上的有效性.     

一种改进的谱聚类算法及其在基因表达谱分析中的应用

聚类分析是从基因表达谱数据中提取生物医学信息的主要方法之一.针对传统谱聚类算法无法确定聚类个数的问题,提出一种改进的谱聚类算法并将其应用于基因表达谱聚类分析.首先用基因表达谱数据构造Laplacian矩阵,经特征值分解后得到相应的特征值和特征向量,用谱隙来描述相邻特征值的差值;然后通过寻找谱隙序列的最大值来确定聚类个数;最后从单位化的特征向量着手实现数据类别的划分.通过模拟数据与癌症数据的实验,证明了该文算法的有效性.     

一种糖尿病动物模型基因芯片的聚类分析

建立一种基因表达谱的聚类分析模型,通过信噪比处理、聚类结果的分析比较、相应标记的寻找,为芯片数据的后续分析以及寻找差异基因提供一种有效的方法.对一种糖尿病动物模型的小鼠基因表达谱进行实际分析,获取了有意义的结果,从而为糖尿病的快速和早期临床医学诊断提供有效的技术支撑.     

基于模型的基因表达聚类分析技术研究进展

基因表达数据聚类分析能将功能相关的基因按表达谱的相似程度归纳成类,有助于对未知功能基因进行研究.基于判别的基因表达数据聚类方法具有无法准确确定类别的局限性,研究工作已转向具有更好聚类效果的基于模型的聚类方法.文中介绍了常见的基于模型的聚类方法及其特点,并就如何开发新的适合基因表达数据分析的基于模型的聚类算法进行了讨论.     

Isomap在基因表达谱数据聚类分析中的应用

基因表达谱数据的聚类分析对于研究基因功能和基因调控机制有重要意义。基于非线性降维算法等容特征映射 ,提出了一种新的大规模基因表达谱数据聚类算法 ,该方法改进了样本向量之间的距离度量 ,用测地距离代替传统的欧式距离 ,有助于挖掘高维数据内在的几何结构。将该算法应用于两个公开的基因表达数据集 ,并用一种新的评价方法Normalized Cut将聚类结果与其他聚类方法的结果进行了比较。结果表明 ,该文的聚类算法优于其他聚类算法 ,聚类结果具有明显的生物学意义 ,并能对数据的类别数作出较好的预测和评估     

大型机械设备变工况非平稳动态分析与监测诊断关键技术——荣获1999年度国家科学技术进步三等奖

该研究是针对国民经济、工矿企业的急需 ,为解决大型机械设备运行过程中变工况、非平稳和不确定性的监测诊断问题而进行的基础理论和应用技术研究 ,经国际联机检索、国内专家评审和鉴定 ,研究成果分别具有国际先进和国际领先水平 .创新研制出以小波理论、时频分析、分形方法和模糊数学为基础的解决变工况非平稳监测诊断和模糊分类、识别的系列方法、软件和装置 ,成功地将小波理论、模糊聚类和神经网络有机地结合起来 ;创造性地提出小波包自回归谱、小波包模糊聚类网络分类、小波包分频带能量监测、基因小波分析、谐波小波轴心轨迹分形分析、…     

基因表达模式分析及软件系统

研究和实现了4种基因表达模式的聚类方法，开发了基因表达模式分析软件系统．该软件包含了两两平均连锁聚类法、系统聚类法、自组织特征映射法和模糊聚类等聚类算法，其中模糊聚类算法是首次用于基因表达模式分析．该软件同时具有数据过滤、多种相似性度量选择、聚类方法选择和结果可视化等功能．对于同一组基因表达数据，可通过不同的聚类算法的组合，提供更多的基因分类信息，为生物体复杂的基因表达模式研究提供了一个重要的综合分析平台．     

基于支持向量机递归特征消除和特征聚类的致癌基因选择方法

癌症通常由基因发生突变引起,因此从大量基因中有效地识别出少量致癌基因具有重要意义.针对基因表达谱数据高维小样本的特点,将支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)和特征聚类算法相结合,提出一种新的基因选择方法:K类别SVM-RFE(K-SVM-RFE).该算法通过特征排序算法去除大量无关基因,利用K均值聚类算法将相似基因聚为一类,并通过两次SVM-RFE算法精选致癌基因.随后将K-SVM-RFE算法应用于多个基因表达谱数据集,并对其中的关键参数设置进行了讨论.实验结果表明K-SVM-RFE算法所选基因较已有方法在分类准确率上有显著提高,特别是在选择少量致癌基因上效果提升更为明显.     

基于信息熵属性赋权的谱聚类算法研究

针对谱聚类算法在处理较大规模的样本时,在存储空间和计算时间上都存在瓶颈问题,文章分析了目前常见的两种解决方式,即基于稀疏化t近邻的谱聚类和基于Nystr9m矩阵低秩逼近的谱聚类方法.为了进一步提高这两种谱聚类算法的准确度,提出了采取基于信息熵属性赋权的欧式距离来计算样本间的相似度的方法.首先,计算样本各属性的权重;然后,计算样本间的相似度矩阵并应用到稀疏化t近邻的谱聚类和Nystr9m矩阵低秩逼近的谱聚类方法中;最后,在多个数据集上进行了验证.实验结果表明该方法在一些数据集上的聚类精确度要比原来谱聚类算法高,尤其在Pendigits数据集上,基于信息熵赋权的稀疏化t近邻谱聚类比稀疏化t近邻谱聚类方法精确度提高15.11%.     

基于乘法更新规则的k-means与谱聚类的联合学习

k-means和谱聚类是两种应用最广泛的聚类技术.k-means是基于矩阵分解的聚类方法,并且是在数据空间上基于误差极小化的聚类方法.谱聚类是基于图的聚类方法,并且是基于两点在数据空间和特征空间的相似性保持的聚类方法.为了利用两者的优势,提出一种基于乘法更新规则的k-means和谱聚类的联合学习方法,该方法将k-mea...     

基于功能模块的基因表达谱聚类分析

按Gone Ontology基因功能分类体系，将基因模块化地组织成具有显著生物意义的低维功能模块单元，并将其作为新的分析指标用于分类微阵列疾病样本，从而提出了基于功能表达谱的聚类分析新途径、采用NCI60数据集，通过功能表达谱对组织样本进行聚类分析．结果显示，新算法不但得到高准确度的样本分型结果，而且能够直接从功能水平上给出相应的生物学解释．同时，用基于功能表达谱对组织样本进行聚类分析可以显著降低特征维数，有效地处理高检测误差与基因表达变异问题．     

基因表达数据聚类中模糊核算法的改进

FCM算法在基因表达数据分析中存在噪声点，影响聚类结果，为此提出了一种改进的模糊核聚类算法，通过使用Mercer核把原始数据映射到高雏特征空间，并为特征空间的每个向量分配一个动态权值，分析权值的大小来识别噪声点，得到一个较为理想的聚类结果：实验结果表明，该方法比FCM聚类算法具有更好的聚类效果．     

小波变换在行驶工况构建用车速数据处理中的应用研究

在以车载测试技术为主要手段的车辆实际道路行驶工况构建过程中,车速这一行驶数据具有数据量大、采样频率高等特点,需要借助计算机来完成相应的处理工作。原始车速数据中包含着大量的噪声和由于采样率高于所需精度产生的冗余,对信号进行一维离散小波变换,得到信号的高频和低频系数,并利用小波分层阈值降噪和小波分解域量化压缩实现信号的降噪与压缩。文中以采样周期7天的一段ECU车速数据为例阐述了一维离散小波变换在车速数据处理过程中的应用,结果表明采用该方法对车速数据进行降噪压缩具有较好的效果,可以增强短片段中速度、加速度等特征参数的差异性,改善聚类效果。证明一维离散小波变换在识别去除车速信号中噪声和冗余的有效性和正确性。     

基于SAR图像滤波的小波模糊聚类算法

针对合成孔径雷达(SAR:Synthetic Aperture Radar)图像固有的相干斑噪声,提出了基于小波模糊聚类算法的去噪方法.该方法把信号和噪声的小波系数的分割看为一个两类模式分类问题.通过将小波系数幅值和高频子图像中的边缘信息作为聚类特征进行噪声系数分离,实现了精确分离小波系数,滤除相干斑噪声的目的.该算法不需要选择阈值和了解噪声的先验知识,有较强的数据自组织能力.实验结果表明,二维聚类滤波的信噪比提高了近8%,图像显示效果也得到了明显改善.     

应用小波变换进行信号消噪处理

小波分析在时域与频域同时具有良好的局部化性质,可以利用信息信号和噪声信号在小波变换下具有截然不同的奇异性来区分信息信号与噪声信号。根据信号与噪声在二进制小波变换随尺度参数减小时信息信号和白噪声信号的小波变换的模极大值点变化的不同性质做消噪处理,然后再重建消噪后的信号。采用本研究所给出的方法对实际数据进行处理,其结果表明应用小波分析可以明显地抑制噪声,提高信噪比。此方法具有很好的实用价值。     

小波域阈值滤波在测井信号去噪中的应用

从测井信号噪声特征出发,建立测井数据噪声模型。根据测井信号的特殊性,提出一种运用一维离散小波变换和小波包变换对测井信号进行小波域阈值滤波分析的方法,探讨了几种阈值确定方法。借助MATLAB7.0小波降噪函数,运用MATLAB语言编写了小波滤波程序,对实际曲线分析结果表明,小波域阈值滤波优于传统测井曲线滤波方法。运用小波分析可以有效地去除测井曲线噪声干扰,同时也可较好地保留测井曲线纵向分辨率。     

模式收缩最小二乘回归子空间分割

基因表达数据聚类为肿瘤新类别的发现提供了重要手段。然而,直接对原始数据进行聚类会在一定程度上丢失数据本身隐含的流形结构信息,影响子空间分割方法的聚类效果。为解决这一问题,提出模式收缩最小二乘回归(pattern shrinking least square regression, PSLSR)子空间分割方法。该模型能够同时进行模式收缩和仿射矩阵的学习,并利用交替优化方法进行求解。在6个基因表达数据上的实验结果表明该方法优于现有子空间分割方法。     

大规模单细胞转录组测序数据的聚类方法比较

单细胞转录组测序(single-cell RNA-sequencing, scRNA-seq)数据具有高稀疏性、高噪声、高维度、结构信息和位置信息缺乏等特点,且数据规模迅速增大,使得单细胞聚类面临较大的挑战。为便于对不同的scRNA-seq数据选择合适的分析方法,本研究对scRNA-seq数据的质量控制、基因选择和聚类等方法进行比较分析。首先,分析质量控制中过滤和归一化的方法及其阈值设置;然后,从模型因子、测序技术、方法局限性和优势等方面,对6种典型的基因选择方法进行比较;最后,详细阐述6种典型的单细胞聚类方法,并分析其适用的数据规模和优缺点。收集14个带有真实标签的金标准scRNA-seq数据集,包括5个全长测序数据集和9个双端测序数据集,其中5个数据集包含的细胞数大于3 000个,对6种典型的基因选择方法和6种单细胞聚类方法进行实验比较,分析它们在识别高差异基因时和在聚类性能上的差异。结果发现,不同的基因选择方法在Adam和Wang＿Lung数据集分别可以检测到182个和124个共有基因,以及一些独有基因。此外,Seurat、SC3、Monocle 3和scDeepCluster的...     

包络分析在超宽带信号采集中的应用

室内环境下超宽带信号具有丰富的多径分量,在时域中这些分量表现出簇（cluster）的形式,簇在时域上类似于幅度调制,可采用包络分析法对其进行分析。介绍了利用小波变换进行超宽带信号包络分析的方法,给出了接收信号包络的时域表达式,并对低信噪比下超宽带信号进行了包络提取,结果显示该方法实现了簇内多径分量的合并,并具有很强的去噪作用。包络分析方法对于那些难以建立模型的传输环境以及能够建立模型但难以提取参数的场合下超宽带信号的采集具有重要的意义,它指出了传统的包络分析技术可用于超宽带信号的采集。     

基于小波变换的飞行数据清洗

飞行数据因为野点和噪声的存在给其进一步处理和利用造成了困难。提出了一种基于小波变换残差直方图分析的野点识别方法,能在时间域内精确定位野点,并具有识别少量成片野点的能力。根据飞行数据噪声的特点及去噪要求,在去噪的过程中引入边缘检测,提出了分二进小波尺度乘积和小波阈值收缩两个步骤进行去噪的方法,从而在去噪的同时很好地保留了序列极值点的特性。实验结果表明本文所提方法对飞行数据中存在的质量问题具有较好的清洗效果,野点识别准确,去噪效果良好,并且对类似其它数据的处理也有一定的应用参考价值。