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TCBB|基于多视角图嵌入学习模型识别蛋白质折叠结构

今天给大家介绍北京理工大学刘滨教授和哈工大(深圳)徐勇教授团队在“IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics“上发表的工作 “Protein Fold Recognition Based on Auto- Weighted Multi-view Graph Embedding Learning Model”。蛋白质折叠识别对于蛋白质结构预测和药物设计都至关重要。目前已经提出一些方法来从蛋白质序列提取有识别度的特征来进行折叠识别,但是如何集成这些特征以提高预测准确性,仍是一个具有挑战性的问题。在本文中,作者提出两种新的模型:AWMG和EMfold。AWMG是一种基于多视图学习框架的模型,其将每个视图视为对应蛋白质数据源的中间表示形式,例如进化信息和检索信息。Emfold是一种集成模型,它结合AWMG和DeepSS这两种互补的方法,其中DeepSS是一种基于模板的算法,集成了SPARKS-X 和 DeepFR 算法。Emfold集成了基于模板算法和机器学习的优势。实验结果表明,AWMG 和 Emfold的性能显著优于其他现有的预测方法。

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TCBB|基于多视角图嵌入学习模型识别蛋白质折叠结构

今天给大家介绍北京理工大学刘滨教授和哈工大(深圳)徐勇教授团队在“IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics“上发表的工作 “Protein Fold Recognition Based on Auto- Weighted Multi-view Graph Embedding Learning Model”。蛋白质折叠识别对于蛋白质结构预测和药物设计都至关重要。目前已经提出一些方法来从蛋白质序列提取有识别度的特征来进行折叠识别,但是如何集成这些特征以提高预测准确性,仍是一个具有挑战性的问题。在本文中,作者提出两种新的模型:AWMG和EMfold。AWMG是一种基于多视图学习框架的模型,其将每个视图视为对应蛋白质数据源的中间表示形式,例如进化信息和检索信息。Emfold是一种集成模型,它结合AWMG和DeepSS这两种互补的方法,其中DeepSS是一种基于模板的算法,集成了SPARKS-X 和 DeepFR 算法。Emfold集成了基于模板算法和机器学习的优势。实验结果表明,AWMG 和 Emfold的性能显著优于其他现有的预测方法。

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如何在交叉验证中使用SHAP?

在许多情况下,机器学习模型比传统线性模型更受欢迎,因为它们具有更好的预测性能和处理复杂非线性数据的能力。然而,机器学习模型的一个常见问题是它们缺乏可解释性。例如,集成方法如XGBoost和随机森林将许多个体学习器的结果组合起来生成结果。尽管这通常会带来更好的性能,但它使得难以知道数据集中每个特征对输出的贡献。为了解决这个问题,可解释人工智能(explainable AI, xAI)被提出并越来越受欢迎。xAI领域旨在解释这些不可解释的模型(所谓的黑匣子模型)如何进行预测,实现最佳的预测准确性和可解释性。这样做的动机在于,许多机器学习的真实应用场景不仅需要良好的预测性能,还要解释生成结果的方式。例如,在医疗领域,可能会根据模型做出的决策而失去或挽救生命,因此了解决策的驱动因素非常重要。此外,能够识别重要变量对于识别机制或治疗途径也很有帮助。最受欢迎、最有效的xAI技术之一是SHAP。

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大脑年龄预测:机器学习工作流程的系统比较研究

脑解剖扫描预测的年龄和实际年龄之间的差异,如脑年龄增量,为非典型性衰老提供了一个指示。机器学习 (ML) 算法已被用于大脑年龄的估计,然而这些算法的性能,包括(1)数据集内的准确性,  (2)跨数据集的泛化,  (3)重新测试的可靠性,和(4)纵向一致性仍然没有确定可比较的标准。本研究评估了128个工作流程,其中包括来自灰质 (GM) 图像的16个特征和8个具有不同归纳偏差的ML算法。利用四个覆盖成人寿命的大型神经成像数据库进行分析 (总N=2953,18-88岁),显示了包含4.73—8.38年的数据集中平均绝对误差 (MAE ) ,其中32个广泛抽样的工作流显示了包含5.23—8.98年的交叉数据集的MAE。结果得到:前10个工作流程的重测信度和纵向一致性具有可比性。特征的选择和ML算法都影响了性能。具体来说,体素级特征空间 (平滑和重采样) ,有和没有主成分分析,非线性和基于核的ML算法表现良好。在数据集内和跨数据集内的预测之间,大脑年龄增量与行为测量的相关性不一致。在ADNI样本上应用表现最佳的工作流程显示,与健康对照组相比,阿尔茨海默病患者和轻度认知障碍患者的脑龄增量明显高于健康对照组。在存在年龄偏倚的情况下,患者的脑龄增量估计因用于偏倚校正的样本而不同。总之,大脑年龄具有一定应用前景,但还需要进一步的评估和改进。

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【地铁上的面试题】--基础部分--数据结构与算法--排序和搜索算法

排序和搜索算法是计算机科学中非常重要的算法领域。排序算法用于将一组元素按照特定的顺序排列,而搜索算法用于在给定的数据集中查找特定元素的位置或是否存在。 排序算法的基本概念是根据元素之间的比较和交换来实现排序。不同的排序算法采用不同的策略和技巧来达到排序的目的。常见的排序算法包括冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序、堆排序和希尔排序等。这些算法的核心思想包括比较和交换、分治法、递归等。排序算法的作用是使数据按照一定的规则有序排列,便于后续的查找、统计和处理。 搜索算法的基本概念是通过遍历数据集来找到目标元素。搜索算法的核心思想包括顺序搜索、二分搜索、广度优先搜索(BFS)、深度优先搜索(DFS)等。顺序搜索是逐个比较元素直到找到目标或遍历完整个数据集,而二分搜索是基于有序数据集进行折半查找。广度优先搜索和深度优先搜索是针对图和树等非线性结构的搜索算法,用于遍历整个结构以找到目标元素或确定其存在性。 排序算法和搜索算法在实际应用中起到至关重要的作用。排序算法可以用于对大量数据进行排序,提高数据的检索效率和处理速度。搜索算法则可以在各种应用中快速定位和获取所需信息,如在数据库中查找特定记录、在搜索引擎中查找相关结果、在图形图像处理中寻找特定图像等。对于开发者和学习者来说,理解和掌握排序和搜索算法是非常重要的。它们是基础算法,也是面试中常被问到的知识点。通过深入学习和实践排序和搜索算法,可以提高编程能力,优化算法设计,并在实际应用

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Nat. Commun. | 用于蛋白质设计的深度无监督语言模型ProtGPT2

本文介绍一篇拜罗伊特大学2022年7月发表在nature communications的《ProtGPT2 is a deep unsupervised language model for protein design》。蛋白质设计在自然环境和生物医学中发挥着重要作用,旨在为特定用途设计全新的蛋白质。受到近期Transformer架构在文本生成领域成功的启发,作者提出ProtGPT2,一种在蛋白质空间上训练的语言模型,用于生成遵循自然序列原则的全新蛋白质序列。ProtGPT2生成的蛋白质显示出天然氨基酸倾向,而无序预测表明,88%的ProtGPT2生成的蛋白质是球状的,与自然序列一致。蛋白质数据库中的敏感序列搜索表明,ProtGPT2序列与自然序列有着远亲关系,相似网络进一步证明,ProtGPT2是对蛋白质空间中未探索区域的采样。ProtGPT2生成的序列在探索蛋白质空间的未知区域时,保留了天然蛋白质的关键特征。

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【AAAI】四篇好文简读-专题8

在本文中,作者提出了一种在线聚类方法,称为对比聚类(CC),它明确地执行实例级和集群级的对比学习。具体来说,对于给定的数据集,通过数据增广构造正实例对和负实例对,然后投影到特征空间中。其中,在行空间和列空间分别进行实例级和簇级的对比学习,方法是将正对相似度最大化,将负对相似度最小化。作者的关键观察是,特征矩阵的行可以被视为实例的软标签,相应地,列可以进一步被视为聚类表示。通过同时优化实例级和集群级的对比损耗,该模型以端到端方式联合学习表示和集群分配。此外,该方法可以及时计算每个个体的簇分配,即使是在数据以流形式呈现的情况下。大量的实验结果表明,CC聚类算法在6个具有挑战性的图像基准上的性能显著优于17种竞争聚类算法。特别是,CC在CIFAR-10 (CIFAR-100)数据集上达到了0.705(0.431)的NMI,与最佳基线相比,性能提高了19% (39%)

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