Pattern Discovery in Bioinformatics

Pattern Discovery in Bioinformatics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:CRC Pr I Llc
作者:Parida, Laxmi
出品人:
页数:526
译者:
出版时间:
价格:79.95
装帧:HRD
isbn号码:9781584885498
丛书系列:
图书标签:
  • Bioinformatics
  • 生物信息学
  • 模式发现
  • 数据挖掘
  • 机器学习
  • 序列分析
  • 基因组学
  • 蛋白质组学
  • 算法
  • 生物统计学
  • 计算生物学
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具体描述

《基因组学的未来:从序列到功能》 本书导言: 在生命科学的宏大叙事中,基因组学无疑是最为激动人心、变化最快的领域之一。自人类基因组计划完成以来,我们对生命蓝图的理解已进入一个全新的纪元。然而,海量的DNA、RNA和蛋白质数据堆积如山,其潜在的生物学意义尚未完全揭示。本书《基因组学的未来:从序列到功能》旨在提供一个全面的、前沿的视角,深入探讨如何将原始的、海量的测序数据转化为可操作的、具有深刻生物学洞察力的知识体系。我们着重于那些直接服务于功能解析、疾病理解以及个性化医疗策略的先进计算和实验方法。 第一部分:高通量测序革命与数据挑战 本部分聚焦于当前驱动基因组学爆炸式增长的底层技术及其带来的数据管理难题。 第一章:下一代测序技术(NGS)的精进与展望 我们将回顾二代和三代测序技术(如PacBio和Oxford Nanopore)的关键原理和局限性。重点分析长读长测序如何解决传统短读长技术在重复序列和结构变异检测上的瓶颈。此外,我们将探讨单细胞测序(scRNA-seq, scATAC-seq)技术如何将分辨率推向细胞个体层面,以及空间转录组学(Spatial Transcriptomics)如何重构组织结构信息。对于每一种技术,我们都将详细剖析其数据质量指标(如错误率、读长分布)以及如何通过实验设计来优化数据的生物学代表性。 第二章:海量组学数据的存储、治理与预处理 随着测序成本的下降,数据量已成为研究的主要瓶颈。本章详细阐述了PB级别组学数据的基础架构需求,包括高性能计算集群(HPC)的配置、云存储策略的选择(如AWS S3、Google Cloud Storage)。在数据预处理方面,我们将深入探讨从原始FASTQ文件到可分析BAM/CRAM文件的标准化流程,包括质量控制(QC)工具(如FastQC、MultiQC)的深入应用、适配器和低质量序列的精确裁剪、以及比对算法(如BWA-MEM、STAR)的参数优化,特别关注针对不同物种和实验类型的最佳实践。 第二部分:从序列到结构与调控 解析基因组的功能,需要理解序列信息如何转化为三维结构和动态的调控网络。 第三章:基因组结构变异的精确鉴定与注释 结构变异(SVs,如缺失、插入、重复、倒位和易位)在人类疾病中扮演着关键角色,但其检测难度远高于单核苷酸多态性(SNPs)。本章详细介绍了基于短读长、长读长数据以及光学图谱(Optical Mapping)检测SVs的整合策略。我们将重点分析SV的准确性评估(如使用分层验证方法)以及如何利用SV数据库(如dbVar)进行临床关联注释。对于癌症基因组学,SVs驱动的基因融合(Gene Fusions)的识别方法将作为重点案例进行深入剖析。 第四章:表观遗传调控网络的解码 DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质可及性共同构成了基因表达的“软件层”。本章聚焦于ATAC-seq、ChIP-seq以及全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)数据的分析流程。我们将探讨如何识别增强子、启动子区域的动态变化,并利用尖峰聚类(Peak Calling)算法(如MACS2)的高级参数来提高信号特异性。核心内容将围绕如何整合不同层次的表观遗传数据,构建跨时空尺度的转录调控图谱。 第五章:基因组数据的功能注释与通路挖掘 原始的基因或变异位点必须被映射到已知的生物学功能上。本章超越了简单的基因ID映射,着重于先进的功能富集分析方法,如GSEA(Gene Set Enrichment Analysis)和Omeda的因果推断方法。我们将介绍如何利用如KEGG、Reactome等本体论数据库,结合机器学习模型来预测非编码区变异的潜在致病性(如利用CADD、DeepSEA等工具),以及如何识别新的信号通路交叉点。 第三部分:整合组学与临床转化 现代生物学研究越来越依赖多维度数据的整合分析,以实现更精准的临床应用。 第六章:多组学数据的整合分析方法论 单个组学数据往往只能提供部分信息。本章系统梳理了整合DNA、RNA、蛋白质组学和代谢组学数据的计算框架。我们将比较主成分分析(PCA)、非负矩阵分解(NMF)以及先进的深度学习模型(如变分自编码器VAE)在降维和特征提取方面的优势。案例研究将集中于如何通过整合免疫组学数据来预测肿瘤免疫治疗(ICI)的应答率。 第七章:微生物组与宿主相互作用的基因组学视角 人类微生物组被认为是“第二基因组”,其对健康和疾病的影响日益凸显。本章讨论宏基因组(Shotgun Metagenomics)和宏转录组(Metatranscriptomics)数据的分析流程,包括物种分类(如利用Kraken2/Metaphlan)、功能基因丰度估计以及宿主-微生物基因组的互作建模。我们将探讨如何利用计算方法来区分共生关系与病原性驱动因素。 第八章:精准医疗中的变异解读与临床决策支持 本章将研究如何将复杂的计算分析结果转化为直接指导临床实践的方案。我们详细阐述了临床遗传学中变异分类的标准化流程(如ACMG指南的计算工具辅助应用)。此外,我们将探讨如何利用患者特异性的基因组模型来预测药物反应性(药代基因组学,Pharmacogenomics),并构建预测模型来量化个体癌症复发的风险。本书最后将探讨负责任的基因组数据共享和隐私保护的前沿挑战。 结论: 《基因组学的未来:从序列到功能》旨在为生命科学研究人员、生物信息学家和临床转化专家提供一套坚实的理论基础和实用的分析工具箱,确保我们能够高效、准确地驾驭数据洪流,最终实现基因组学对人类健康和生物学理解的终极承诺。本书强调的是对数据背后生物学机制的深度挖掘,而非仅仅是工具的罗列。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计相当引人注目,那种深邃的蓝色调,配以抽象但又隐约能辨认出DNA双螺旋结构的线条,立刻就营造出一种科学探索的氛围。我一直对生物信息学领域抱有浓厚的兴趣,尤其是在海量基因组数据面前,如何从中挖掘出有意义的模式,这本身就是一个巨大的挑战,也是这个领域最吸引人的地方之一。所以,当我在书店看到这本书时,就毫不犹豫地购买了。翻开第一页,作者开篇就点出了生物信息学研究的核心问题:数据爆炸与模式识别的矛盾。我喜欢作者这种直奔主题的方式,没有过多的铺垫,而是直接切入到问题的本质。我期待这本书能深入浅出地讲解一些经典的模式发现算法,比如聚类分析、分类算法,甚至是一些更前沿的机器学习方法在基因组学、蛋白质组学中的应用。特别是那些在疾病诊断、药物研发、进化分析等方面具有实际应用价值的案例,我希望能够看到详细的阐述和解析。要知道,理论知识固然重要,但如果能够结合实际应用,那将更能激发学习的动力和对知识的理解。我设想书中会有大量的图表和代码示例,帮助我理解算法的原理和实现细节,甚至能够让我自己动手去实现和验证。我对那些能够揭示生物系统内在规律的模式发现技术尤其感兴趣,比如如何通过基因表达谱识别出不同细胞类型,或者如何通过序列比对发现同源基因。如果书中能够涉及一些关于模式评估和验证的讨论,比如如何避免过拟合,如何选择合适的评估指标,那就更好了。生物信息学的发展日新月异,新的算法和技术层出不穷,我希望这本书能够提供一个扎实的基础,让我能够理解这些新技术的背后原理,并具备举一反三的能力。我期待这本书能够成为我理解生物信息学模式发现领域的一块敲门砖,开启我对这个精彩世界的探索之旅。

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我之所以选择这本书,是因为它直击生物信息学研究的核心痛点:如何在海量、高维度的数据中提取有意义的信息。我理解的“模式发现”,不仅仅是找到一些数据点之间的关联,更是要揭示生物系统内在的规律和机制。因此,我期待这本书能够提供一套系统的、可操作的方法论。我希望能在这本书里学习到各种非监督学习算法,例如聚类分析(如层次聚类、DBSCAN)如何被用来发现具有相似生物学特性的基因组区域或蛋白质家族。我也对降维技术,如t-SNE和UMAP在可视化和理解复杂高维生物数据方面的应用非常感兴趣。更具挑战性的是,我希望书中能够深入探讨如何利用这些模式来解决实际的生物学问题,比如通过分析基因表达谱来识别致病基因,或者通过比较基因组序列来研究物种进化。我期待书中能够包含一些关于如何构建和评估生物信息学模型的详细案例,从数据的准备到模型的选择、训练和验证。尤其重要的是,我希望能够看到关于如何处理生物数据特有的挑战,例如缺失值、异常值以及不同来源数据的整合。这本书,对我而言,不仅仅是关于算法的学习,更是一次关于如何用计算思维来破解生命密码的实践指南。

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这本书的吸引力,在于它承诺要带领我穿越生物数据的迷雾,去发现隐藏在其中的、具有深刻生物学意义的模式。我一直认为,生物信息学最迷人的地方,就在于它能够将看似枯燥的海量基因序列、蛋白质结构信息,转化为能够解答生命奥秘的线索。而“模式发现”,正是这其中的核心环节。我迫切希望在这本书中能够找到关于各种统计建模和机器学习方法的详尽介绍,特别是那些被广泛应用于生物信息学领域的。例如,我希望能深入了解贝叶斯网络在基因调控网络推断中的应用,以及如何利用隐马尔可夫模型来识别基因或蛋白质的保守区域。我也对那些能够发现序列同源性、预测蛋白质功能、鉴定生物标志物的技术充满兴趣。更为关键的是,我期待作者能够分享一些关于如何进行有效的模式评估和优化的方法。在海量数据面前,如何避免过拟合,如何选择最适合特定问题的算法,如何量化模式的可靠性,这些都是我急需掌握的技能。我设想书中会提供大量的伪代码或实际的R/Python代码片段,帮助我理解算法的实现细节,并且能够在我自己的研究中进行实践。同时,我也希望能够看到一些关于如何处理生物数据中的偏差和噪声的讨论,因为这些问题在实际研究中几乎无法避免。这本书,对我来说,将是一次关于如何成为一个更敏锐的“数据侦探”的训练。

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拿到这本书,我最期待的,就是它能够为我打开一扇通往生物信息学模式发现世界的大门。我一直觉得,生物学研究的魅力,很大程度上在于从海量、看似杂乱的数据中,挖掘出那些能够揭示生命奥秘的“信号”或“模式”。而“模式发现”正是实现这一目标的核心技术。我希望在这本书中能够找到关于各种经典和现代模式识别算法的详尽阐述,并重点关注它们在生物信息学中的实际应用。例如,我希望能够深入学习聚类算法,如K-means和层次聚类,了解它们如何被用来识别具有相似表达模式的基因集合,或者如何将具有相似功能的蛋白质分组。我也对分类算法,如决策树和随机森林在预测生物分子功能或疾病风险方面的应用很感兴趣。更为关键的是,我期待书中能够提供关于如何处理生物数据特有的挑战的指导,例如如何应对数据稀疏性、高维性和数据偏差问题。我设想书中会有大量的案例研究,展示如何将理论算法应用于真实的生物学问题,并且提供可执行的代码示例。这本书,对我而言,将是学习如何从生物数据中“淘金”的必备指南。

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这本书的封面就给我一种严谨且充满探索意味的感觉,这与我希望从中获得的知识高度契合。我一直对生物信息学领域充满热情,尤其是在面对海量的基因组、蛋白质组数据时,如何从中发现有价值的模式,是我一直渴望深入学习的。这本书的标题“Pattern Discovery in Bioinformatics”恰好点明了我的需求。我期待这本书能够提供一个系统性的框架,帮助我理解和掌握各种经典的模式发现算法,例如聚类分析、分类算法、关联规则挖掘等,并了解它们在生物学研究中的具体应用。我特别希望能够看到关于如何利用这些算法来分析基因表达数据、识别蛋白质功能、预测药物靶点以及研究进化关系的案例。更具吸引力的是,如果书中能够深入探讨一些现代机器学习技术,比如深度学习在生物信息学模式发现中的前沿应用,那将大大拓宽我的视野。我期待能够看到详细的算法讲解、理论推导,以及易于理解的代码实现,这样我才能真正地掌握这些技术。同时,我也希望书中能够提供一些关于如何评估模式质量、解释模式生物学意义以及如何处理生物数据特有的复杂性和噪声的指导。这本书,对我而言,将是开启我生物信息学探索之旅的宝贵资源。

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我购买这本书的初衷,是为了更好地理解生物信息学中那些能够帮助我们从庞杂的生物数据中提取出有价值规律的“模式发现”技术。我坚信,生命之所以如此精妙,是因为其背后蕴藏着深刻的模式。而“模式发现”,就是利用计算和统计的工具,去揭示这些模式的学科。我期待这本书能够系统地介绍各种数据挖掘和机器学习算法,并深入探讨它们在生物学研究中的应用。例如,我希望能深入了解主成分分析(PCA)和独立成分分析(ICA)如何被用来进行基因表达数据的降维和特征提取,以及如何利用这些降维后的数据来识别生物通路或细胞状态。我也对那些能够发现序列同源性、预测蛋白质结构、分析信号通路等方面的技术充满好奇。更为重要的是,我希望书中能够提供一些关于如何评估模式的有效性和生物学意义的讨论,以及如何避免数据偏差和过拟合的策略。我设想书中会有大量的图示和代码示例,帮助我直观地理解算法的工作原理,并且能够在我自己的研究中进行实践。这本书,对我来说,将是一次关于如何用计算的视角来理解生命科学的系统训练。

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说实话,拿到这本书的时候,我并没有立即把它当作一本纯粹的教材来看待。它更像是一个邀请,邀请我去探索生物学数据背后隐藏的奥秘。我一直觉得,生物学本身就是一门充满模式的科学:从细胞的形态到基因的调控,从蛋白质的相互作用到生态系统的演替,无处不存在着规律和模式。而生物信息学,就是用现代科学技术,特别是计算科学和统计学,来解读这些生物学模式的学科。因此,我非常期待这本书能够深入探讨各种模式发现的技术,并且以一种引人入胜的方式呈现出来。我设想书中会介绍一些经典的聚类算法,比如K-means、层次聚类,它们如何被用来将具有相似表达模式的基因分组,或者将具有相似序列特征的蛋白质归类。我也希望能够看到关于分类算法的介绍,比如如何训练一个模型来区分癌细胞和正常细胞,或者如何预测基因的功能。更具吸引力的是,如果书中能触及一些更高级的主题,比如隐马尔可夫模型在基因查找中的应用,或者图论在网络生物学中的作用,那将大大拓宽我的视野。我特别期待能够看到一些关于如何处理生物数据的不确定性和噪音的讨论,这在实际研究中是至关重要的。生物信息学研究往往需要处理海量、异构的数据,如何从中提取出可靠的模式,避免虚假关联,这需要精妙的算法和严谨的思维。我希望这本书能够提供这样的指导,让我能够建立起一套科学的模式发现方法论。总而言之,这本书对我而言,是一次关于如何用计算的视角去理解生命世界的深度旅行的起点。

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这本书最吸引我的地方,在于它承诺要教会我如何“看见”生物数据中的隐藏秩序。我深信,生命现象的背后,必然存在着某种规律性的模式,而生物信息学正是利用现代计算工具来捕捉和解读这些模式的学科。我希望能在这本书中找到关于各种统计模型和机器学习方法的详细介绍,并且了解它们在生物学领域的具体应用。例如,我非常渴望了解如何利用支持向量机(SVM)来构建分类模型,以区分正常细胞和癌细胞,或者如何利用隐马尔可夫模型(HMM)来识别基因组中的编码区域。我也对那些能够发现序列同源性、预测蛋白质结构、分析信号通路等方面的技术特别感兴趣。更为吸引我的是,我希望这本书能够深入探讨如何处理生物数据中的不确定性和噪声,并提供有效的策略来提高模式发现的鲁棒性。我设想书中会有大量的图表和实例,展示算法是如何一步步工作的,并且提供可以复现的分析流程。同时,我也希望能够看到一些关于如何将发现的模式转化为可操作的生物学见解的讨论。这本书,对我而言,将是一次关于如何用数学和计算的语言来理解生命科学的深度探索。

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我购买这本书的初衷,是希望能够系统地学习生物信息学领域中那些能够揭示生物数据内在结构的“模式发现”技术。我深信,生命之所以能够如此复杂而有序地运作,正是因为其背后存在着无数精妙的模式。而生物信息学,就是利用计算和统计的工具,来“看见”并理解这些模式的学科。这本书的标题,直接点出了我的需求。我期待书中能够详尽地介绍各种经典的模式识别算法,并且解释它们在生物学研究中的具体应用。例如,我非常希望能看到关于主成分分析(PCA)和因子分析(Factor Analysis)如何在基因表达数据降维和特征提取中发挥作用的阐述。我也对无监督学习方法,如自组织映射(SOM)在发现数据中的隐藏结构方面感兴趣。更重要的是,我希望书中能够提供一些关于如何设计实验、收集和预处理生物数据,以便进行有效的模式发现的指导。因为再精妙的算法,也需要高质量的数据作为基础。我设想,书中会有大量真实的生物学案例分析,从基因组、转录组、蛋白质组到代谢组,涵盖不同的尺度和层面。通过这些案例,我希望能学习到如何将理论算法转化为解决实际生物学问题的利器。此外,我也期待书中能够探讨关于模式解释和验证的原则,例如如何区分真实的生物学信号与统计上的偶然性,如何通过实验来验证发现的模式。这本书,对我而言,不仅仅是关于算法的学习,更是关于如何用一种全新的视角来理解生命科学的启蒙。

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我必须承认,这本书最先吸引我的,是它所承诺的“发现”二字。在信息爆炸的时代,我们每天都在被海量的数据淹没,而真正有价值的信息,往往就隐藏在这些看似杂乱无章的数据之中。生物信息学,更是将这种“发现”推向了一个新的高度。这本书的书名,恰如其分地概括了我的期待:一本能够教会我如何在这个浩瀚的生物数据海洋中,精准地定位并提取出有价值模式的书。我希望能在这本书里找到关于如何识别基因组变异、预测蛋白质结构、分析信号通路等问题的系统性方法。更重要的是,我希望作者能够分享一些关于“如何思考”的洞察,即面对一个复杂的生物学问题,应该如何着手,如何选择合适的模式发现工具,以及如何解释发现的模式。我脑海中浮现出这样的场景:书中可能会有详细的章节介绍支持向量机、决策树、神经网络等机器学习算法在生物序列分析中的应用,并提供具体的代码实现。当然,我更看重的是这些算法如何被用来解决真实的生物学问题。例如,如何利用这些技术来发现与某种疾病相关的基因标记物,或者如何预测药物分子的作用靶点。我希望这本书不仅仅是一本算法手册,更是一本能够激发我创新思维的指南。能够看到一些真实的生物信息学研究案例,了解研究人员是如何一步步从数据中提取出科学结论的,这对我来说将是极大的鼓舞。此外,我特别关注数据可视化在模式发现中的作用。清晰、直观的图表能够极大地帮助我们理解复杂的模式,所以,如果书中能够包含一些关于数据可视化技术的介绍和应用,那将非常有价值。这本书,我希望它能为我开启一扇通往生物信息学模式发现殿堂的大门。

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