|
|
High-performance exploration and querying of selected multi-dimensional spaces in life sciences
Kratochvíl, Miroslav ; Bednárek, David (vedoucí práce) ; Glaab, Enrico (oponent) ; Svozil, Daniel (oponent)
Tato práce studuje, implementuje a experimentuje se specifickými, aplikačně orien- tovanými přístupy pro prozkoumávání a dotazování multimediálních dat. První část práce zkoumá indexování komplexního prostoru chemických sloučenin a popisuje návrh vysoce výkonného systému pro dotazování v databázích malých molekul. Výsledný sys- tém je následně využit v širším kontextu federovaného vyhledávání v heterogenních dat- ech a metadatech souvisejících s chemickými informačními zdroji. V druhé části se práce zaměřuje na rychlou vizualizaci a prohledávání mnohadimenziálních dat pocháze- jících z jednobuněčné průtokové cytometrie. Ze samoorganizačních map odvozuje rychlé metody pro analýzu dat, a využívá je jako základ pro nový vizualizační algoritmus. Podobný přístup zpracování dat je nakonec využit pro vysoce interaktivní prohledávání multimediálních dat. Hlavní příspěvky a výsledky práce se sestávají z pokroku v opti- malizaci metod pro dotazování chemických dat implementovaných v databázi Sachem, federovaného rozhraní pro Sachem založeného na jazyce SPARQL které poskytuje pod- poru pro heterogenního dotazování, algoritmu EmbedSOM pro redukci dimenzionality, návrhu a implementace specifických analytických nástrojů pro průtokovou a hmotnos- tní cytometrii odvozených od algoritmu EmbedSOM, a návrhu a implementace...
|
|
|
Explorace chemického prostoru za pomoci scaffold hoppingu
Mikeš, Marek ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Krivák, Radoslav (oponent)
Práce vychází ze SW projektu Molpher, který vznikl jako klient-server aplikace pro hledání cesty v chemickém prostoru mezi dvěmi vstupními molekulami. Cílem diplomové práce bylo rozšířit funkcionalitu o techniku scaffold hopping, kdy je molekula reprezentována zjednodušenou formou (scaffoldem). Bylo potřeba definovat několik úrovní granularity daných scaffoldů a pro každou úroveň morfovací operátory. Serverová část aplikace byla upravena, aby se neporušila silná paralelizace. Součástí práce je i experimentální ověření schopnosti nalezení cesty mezi dvojicí molekul s touto funkcionalitou a bez ní. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
High-performance exploration and querying of selected multi-dimensional spaces in life sciences
Kratochvíl, Miroslav ; Bednárek, David (vedoucí práce) ; Glaab, Enrico (oponent) ; Svozil, Daniel (oponent)
Tato práce studuje, implementuje a experimentuje se specifickými, aplikačně orien- tovanými přístupy pro prozkoumávání a dotazování multimediálních dat. První část práce zkoumá indexování komplexního prostoru chemických sloučenin a popisuje návrh vysoce výkonného systému pro dotazování v databázích malých molekul. Výsledný sys- tém je následně využit v širším kontextu federovaného vyhledávání v heterogenních dat- ech a metadatech souvisejících s chemickými informačními zdroji. V druhé části se práce zaměřuje na rychlou vizualizaci a prohledávání mnohadimenziálních dat pocháze- jících z jednobuněčné průtokové cytometrie. Ze samoorganizačních map odvozuje rychlé metody pro analýzu dat, a využívá je jako základ pro nový vizualizační algoritmus. Podobný přístup zpracování dat je nakonec využit pro vysoce interaktivní prohledávání multimediálních dat. Hlavní příspěvky a výsledky práce se sestávají z pokroku v opti- malizaci metod pro dotazování chemických dat implementovaných v databázi Sachem, federovaného rozhraní pro Sachem založeného na jazyce SPARQL které poskytuje pod- poru pro heterogenního dotazování, algoritmu EmbedSOM pro redukci dimenzionality, návrhu a implementace specifických analytických nástrojů pro průtokovou a hmotnos- tní cytometrii odvozených od algoritmu EmbedSOM, a návrhu a implementace...
|
|
|
Modelování molekulární podobnosti pomocí fragmentů
Lamprecht, Matyáš ; Škoda, Petr (vedoucí práce) ; Mráz, František (oponent)
Nedílnou součástí vývoje léčiv je tzv. virtuální screening, jehož cílem je počítačová identifikace biologicky aktivních molekul. Jednou z variant virtuálního screeningu je li- gandový virtuální screening, jenž je založen na využití známých biologicky aktivních molekul a podobnostního vyhledávání. Molekulu lze reprezentovat jako graf, molekulární podobnost lze pak modelovat na základě stejných fragmentů (podgrafů) mezi dvěma mole- kulami. Běžnou praxí je fragmenty hashovat do omezeného číselného intervalu a používat tato hashovaná čísla pro výpočet molekulární podobnosti. Při tomto hashování ovšem může dojít ke kolizím. Obecně jsou kolize považovány za nežádoucí, neb dochází ke ztrátě informace o molekule. Našim cílem bylo vyzkoušet, zda-li mohou kolize fragmentů vést k lepším výsledkům. Za tímto účelem jsme navrhli několik podobnostních modelů postave- ných na fragmentech. Pro účely vyhodnocení jsme implementovali testovací prostředí, jenž umožňuje snadné testování a vyhodnocení různých modelů. Z provedených experimentů plyne, že vybrané kolize vedou k lepším výsledkům, než jsou výsledky běžně používaných metod. Dokonce existují kolize, které v určitém modelu dosahují AUC přesahující 0.99. 1
|
|
|
Accelerating structure search in small-molecule databases
Kratochvíl, Miroslav ; Bednárek, David (vedoucí práce) ; Hoksza, David (oponent)
Vyhledávání podstruktur je jednou z nejcennějších schopností databází malých molekul. Dostupné databáze typicky poskytují akceptovatelně rychlé zpracování uživatelských dotazů, ale nejsou dostatečně škálovatelné s ve- likostí uložených dat. V této práci je popsána nová open-source databáze Sachem, která implementuje novoý způsob vyhledávání podstruktur využí- vající nově sestavené otisky chemických molekul uložené v invertovaných databázových indexech. Rychlost vyhledávání v této databázi byla měřena na datových sadách obsahujících desítky milionů molekul. Porovnání výkon- nosti s jinými dostupnými databázemi potvrdilo zlepšení v celkové rychlosti hledání, možností škálování výkonnosti i v efektivitě prosívání dat. Práce dále popisuje aplikaci databáze Sachem, službu založenou na dotazovacím jazyku SPARQL, která rozšiřuje existující sémantické datové služby o možnost zahrnout v dotazech i chemicky relevantní strukturní a podobnostní podmínky. Výsledek nabízí nové, jednodušší možnosti dotazování v dostupných heterogenních da- tových zdrojích. 1
|
|
|
Utilization of latent semantic analysis in virtual screening
Kolář, Jiří ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Škoda, Petr (oponent)
Title: Utilization of latent semantic analysis in virtual screening Author: Jiří Kolář Department: Department of Software Engineering Supervisor: RNDr. David Hoksza, Ph.D., Department of Software Engineering Abstract: Aim of this thesis is to investigate utilisation of latent semantic in- dexing in Virtual screening. We have examined existing VS method called lat- ent semantic structural indexing (LaSSI) and compared performance of different structural fingerprints. Additionally, we have developed a new model that com- pare fragments of molecules by usage of latent semantic indexing. Fragments are characterized by formula based counts and descriptors describing the physi- cochemical properties. Results of our methods are compared to VS techniques using directly standard fingerprints. Keywords: virtual screening cheminformatics ligand-based fingerprints ECFP TT latent semantic analysis LaSSI iii
|
|
|
Využití simulovaného žíhání pro optimalizaci molekulárních otisků ve virtuálním screeningu
Filandr, Adam ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Kratochvíl, Miroslav (oponent)
Ligand based virtual screening může být realizován pomocí různých molekulárních reprezentací. Fragment-feature molekulární reprezentace reprezentuje molekulu jako množinu fragmentů, kde každému fragmentu přiřadíme vektor deskrip- torů. První cíl práce je najít vhodnou podobnostní funkci pro takovou reprezentaci. Tato reprezentace může být také vylepšena přiřazením vah jednotlivým deskriptorům, které jim udávají prioritu v dané podobnostní funkci. Druhým cílem práce je prozkoumat možnosti simulovaného žíhání jako algoritmu použitého k nalezení vah. Experimentálně analyzujeme vliv použití různých typů fragmentů, typů deskriptorů, podobnostních funkcí, korelovaných deskriptorů, fragmentového šumu a parametrů simulovaného žíhání. Jelikož jsou experimenty výpočetně náročné, vyrobíme také nástroj vhodný pro rozsáhlé výpočty. 1
|
|
|
Hierarchical visualization of the chemical space
Velkoborský, Jakub ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Škoda, Petr (oponent)
Cílem této práce bylo navrhnout a implementovat metodu hierarchické vizualizace chemického prostoru. Vizualizace chemických struktur je obtížné nicméně významné téma zasahující do mnoha oborů, od materiálového inženýrství po vývoj léčiv. Zvláště ve výzkumu léčiv moderní metody testování s vysokou propustností generují velké množství dat, pro jejichž zpracování je vhodná hierarchická analýza. Jeden možný přístup k hierarchické klasifikaci molekul je strukturální analýza za pomoci molekulárních scaffoldů. Tyto scaffoldy jsou široce užívány v medicinální chemii pro seskupování molekul s podobnými vlastnostmi. Bylo navrženo několik přístupů hierarchické vizualizace založené na scaffoldech. Avšak pokud je nám známo, neexistuje žádný nástroj, který by nabízel hierarchickou scaffoldovou vizualizaci na pozadí známého chemického prostoru. Výsledkem této práce je právě takový nástroj. Nejprve byla navržena stromová hierarchie scaffoldů založená na uspořádání cyklů. Tato hierarchie byla použita k analýze četnosti scaffoldů získaných z molekul v databázi PubChem Compound. Následně byla data o četnosti využita jako pozadí pro vizualizaci datových sad molekul. Tato vizualizace je prováděna klient-server aplikací implementovanou jako součást této práce. Aplikace nabízí interaktivní zvětšovatelnou vizualizaci založenou na...
|
|
|
Explorace chemického prostoru za pomoci scaffold hoppingu
Mikeš, Marek ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Krivák, Radoslav (oponent)
Práce vychází ze SW projektu Molpher, který vznikl jako klient-server aplikace pro hledání cesty v chemickém prostoru mezi dvěmi vstupními molekulami. Cílem diplomové práce bylo rozšířit funkcionalitu o techniku scaffold hopping, kdy je molekula reprezentována zjednodušenou formou (scaffoldem). Bylo potřeba definovat několik úrovní granularity daných scaffoldů a pro každou úroveň morfovací operátory. Serverová část aplikace byla upravena, aby se neporušila silná paralelizace. Součástí práce je i experimentální ověření schopnosti nalezení cesty mezi dvojicí molekul s touto funkcionalitou a bez ní. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Machine learning-based identification of separating features in molecular fragments
Ravi, Aakash ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Škoda, Petr (oponent)
Chosen molecular representation is one of the key parameters of virtual screening campaigns where one is searching in-silico for active molecules with respect to given macromolecular target. Most campaigns employ a molecular representation in which a molecule is represented by the presence or absence of a predefined set of topological fragments. Often, this information is enriched by physiochemical features of these fragments: i.e. the representation distinguishes fragments with identical topology, but different features. Given molecular representation, however, most approaches always use the same static set of features irrespective of the specific target. The goal of this thesis is, given a set of known active and inactive molecules with respect to a target, to study the possibilities of parameterization of a fragment-based molecular representation with feature weights dependent on the given target. In this setting, we are given a very general molecular representation, with targets represented by sets of known active and inactive molecules. We subsequently propose a machine-learning approach that would identify which of the features are relevant for the given target. This will be done using a multi-stage pipeline that includes data preprocessing using statistical imputation and dimensionality...
|
host ::
RSS.