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第1章 生物医学信息的知识库工程技术1

1.1 现有生物医学信息知识库系统简介1

1.2 本体3

1.2.1 本体简介3

1.2.2 GO基因本体3

1.2.3 本体建模7

1.2.4 本体工程16

1.3 基于本体构建的自动辅助诊疗系统19

1.3.1 自动辅助诊疗系统简介19

1.3.2 系统结构20

1.3.3 规则编辑和推理21

参考文献23

第2章 高性能计算与生物医药大数据25

2.1 高性能计算机25

2.2 基于高性能计算的生物医药大数据技术简介31

2.3 基因工程——人类全基因组重测序软件流水线34

2.4 基因大数据——Hadoop和Spark加速基因大数据挖掘38

2.5 药物大数据与药物研发——大规模虚拟药物筛选平台39

2.6 肿瘤信息学大数据分析平台40

2.7 生物医药文献大数据挖掘技术41

2.8 国家三大超算中心上目前部署的生物医药大数据健康平台42

2.8.1 天津超算：构建生物医药研发平台和基因组学数据分析平台42

2.8.2 长沙超算：智慧医疗云平台42

2.8.3 广州超算：生物计算与个性化医疗应用服务平台43

参考文献45

第3章 健康云计算46

3.1 云计算的基本概念46

3.2 云计算体系架构及结构47

3.2.1 云计算体系架构47

3.2.2 云计算体结构50

3.3 云计算中的关键技术51

3.3.1 虚拟化技术51

3.3.2 海量数据存储与处理技术53

3.4 健康云计算体系结构58

3.5 健康云计算的数据采集与分析技术59

3.5.1 可穿戴心电信号检测60

3.5.2 基于可穿戴传感器的行为监测67

3.5.3 人员定位与位置服务73

3.6 健康云计算的典型应用74

参考文献75

第4章 生物影像处理76

4.1 医学影像简介76

4.1.1 基本概念76

4.1.2 发展历史77

4.2 医学图像预处理78

4.2.1 图像去噪78

4.2.2 图像增强80

4.3 医学图像配准与融合84

4.3.1 基于互信息的医学图像配准84

4.3.2 基于多尺度的医学图像融合85

4.4 医学图像分割86

4.4.1 分水岭图像分割87

4.4.2 阈值分割算法89

4.4.3 基于区域增长的图像分割90

4.4.4 基于聚类的图像分割92

4.4.5 图论法93

4.5 医学图像特征选择94

4.5.1 基于联合互信息的特征选择算法95

4.5.2 基于灰色关联分析特征选择算法97

4.6 医学图像分类诊断100

4.6.1 基于统计学的分类方法100

4.6.2 基于机器学习的分类方法101

4.6.3 基于人工神经网络的分类方法102

参考文献103

第5章 基因序列比对105

5.1 序列比对的基础知识105

5.1.1 编辑距离107

5.1.2 打分矩阵108

5.1.3 空位罚分模型112

5.2 双序列比对113

5.2.1 点阵图114

5.2.2 全局比对的动态规划算法115

5.2.3 局部比对的动态规划算法118

5.3 多重序列比对119

5.3.1 动态规划算法119

5.3.2 渐近比对算法120

5.3.3 隐Markov模型比对120

5.4 序列比对工具应用121

参考文献126

第6章 蛋白质结构生物信息学127

6.1 蛋白质结构与功能127

6.1.1 概述127

6.1.2 蛋白质结构分类129

6.1.3 蛋白质功能的分类130

6.2 蛋白质结构预测131

6.2.1 概述131

6.2.2 同源建模法133

6.2.3 穿线法135

6.2.4 从头预测法136

6.3 蛋白质结构比对139

6.3.1 概述139

6.3.2 DALI算法140

6.3.3 CE算法142

参考文献145