基于深度学习的生命科学
Bharath Ramsundar, Peter Eastman, Patrick Walters, Vijay Pande
李新叶 译
出版时间:2020年06月
页数:228
深度学习在许多领域已经取得了令人瞩目的成就。而今,它正在整个科学界特别是生命科学界掀起波澜。本书是一本注重实际操作的书,为开发者和科学研究者讲述了如何在基因组学、化学、生物物理学、显微镜学、医学分析及其他领域中应用深度学习。
本书介绍了一些深度网络原型,非常适合那些准备将自己的技能应用于诸如生物学、遗传学和药物发现等科学应用的开发人员和科学家。你将跟随设计一个将物理、化学、生物学和医学联系在一起的新疗法问题的案例研究,该案例代表了科学研究中的一个最具挑战性的问题。通过本书,你将学到:
● 学习在分子数据上执行机器学习的基础知识 。
● 理解为什么深度学习是研究遗传学和基因组学的有力工具。
● 应用深度学习理解生物物理系统。
● 通过DeepChem获得机器学习的简单认识 。
● 使用深度学习分析显微图像。
● 使用深度学习技术分析医学扫描图像。
● 了解变分自编码器和生成对抗网络。
● 解释你的模型在做什么以及它是如何工作的。
  1. 前言
  2. 第1章 为什么是生命科学?
  3. 为什么是深度学习?
  4. 当代生命科学是关于数据的
  5. 你能学到什么?
  6. 第2章 深度学习概论
  7. 线性模型
  8. 多层感知器
  9. 训练模型
  10. 验证
  11. 正则化
  12. 超参数优化
  13. 其他类型的模型
  14. 延伸阅读
  15. 第3章 基于DeepChem的机器学习
  16. DeepChem数据集
  17. 训练一个预测分子毒性的模型
  18. 案例研究:训练MNIST模型
  19. softmax和SoftMaxCrossEntropy
  20. 结论
  21. 第4章 分子的机器学习
  22. 什么是分子?
  23. 分子的特征表示
  24. 图卷积
  25. 训练一个模型来预测溶解度
  26. MoleculeNet
  27. 结论
  28. 第5章 生物物理的机器学习
  29. 蛋白质结构
  30. 不能用计算方法预测3D蛋白质结构吗?
  31. 生物物理数据的特征化
  32. PDBBind案例研究
  33. 结论
  34. 第6章 基因组学的深度学习
  35. DNA、RNA和蛋白质
  36. 现在是现实世界
  37. 转录因子的结合
  38. 染色质可接近性
  39. RNA干扰
  40. 结论
  41. 第7章 显微镜检查的机器学习
  42. 显微学简介
  43. 衍射极限
  44. 制备生物显微镜样本
  45. 深度学习应用
  46. 什么是细胞系?
  47. 结论
  48. 第8章 医学领域的深度学习
  49. 计算机辅助诊断
  50. 贝叶斯网络的概率诊断
  51. 电子健康记录数据
  52. ICD-10编码
  53. 那么无监督学习呢?
  54. 用于放射学的深度学习
  55. 学习模型作为一种治疗方法
  56. 结论
  57. 第9章 生成模型
  58. 变分自编码
  59. 生成对抗网络
  60. 生成模型在生命科学中的应用
  61. 使用生成模型
  62. 结论
  63. 第10章 深层模型的解释
  64. 解释预测
  65. 优化输入
  66. 预测的不确定性
  67. 可解释性、可扩展性和实际后果
  68. 结论
  69. 第11章 虚拟筛选工作流示例
  70. 为预测建模准备数据集
  71. 训练预测模型
  72. 为模型预测准备数据集
  73. 应用预测模型
  74. 结论
  75. 第12章 前景和展望
  76. 医学诊断
  77. 个性化医疗
  78. 药物研发
  79. 生物学研究
  80. 结论
书名:基于深度学习的生命科学
译者:李新叶 译
国内出版社:中国电力出版社
出版时间:2020年06月
页数:228
书号:978-7-5198-4594-0
原版书书名:Deep Learning for the Life Sciences
原版书出版商:O'Reilly Media
Bharath Ramsundar
 
Bharath Ramsundar是一家区块链公司Datamined的联合创始人和首席技术官,该公司支持构建大型生物数据集。Datamined旨在构建促进生物技术人工智能持续繁荣所需的数据集。Bharath也是Deepchem.io的主要开发人员和创建者,Deepchem.io是一个基于TensorFlow的开放源代码包,利用软件包可使更多人将深度学习应用到药物发现中。Bharath同时也是Moleclenet基准套件的共同创建者。
Bharath获得了UC Berkeley的电气工程与计算机科学以及数学专业的学士学位,并在数学专业毕业班上做告别致辞。他最近在Pande group集团支持下在Stanford University(除论文外)完成了计算机科学博士学位,获得了Hertz奖学金,这是科学界筛选最严格的研究生奖学金。
 
 
Peter Eastman
 
Peter Eastman在Stanford University生物工程系工作,为生物学家和化学家开发软件。他是高性能分子动力学模拟工具包OpenMM的主要作者,也是DeepChem的核心开发人员,DeepChem是一个用于化学、生物学和材料科学的深度学习软件包。他自2000年以来一直是一名专业的软件工程师,曾任生物信息学软件公司Silicon Genetics的工程副总裁。Peter目前研究兴趣主要集中在物理和深度学习之间的交叉研究。
 
 
Patrick Walters
 
Patrick Walters是马萨诸塞州剑桥市Relay Therapeutics公司计算和信息学小组的组长。他的团队专注于计算方法的新应用,这些方法整合了计算机模拟数据和实验数据,以提供推动药物发现计划的见解。在加入Relay公司之前,他在Vertex Pharmaceuticals工作了20多年,担任建模和信息学(Modeling and Informatics)全球主管。
Pat是期刊《Journal of Medicinal Chemistry》编辑咨询委员会的成员,曾在《Molecular Informatics》和《Letters in Drug Design & Discovery》担任过类似的角色。此后,他继续在科学界发挥积极作用。Pat是2017年戈登计算机辅助药物设计会议(Gordon Conference on Computer-Aided Drug Design)的主席,并参与了许多社区驱动的评估计算方法的工作,包括NIH资助的药物设计数据资源(D3R)和美国化学学会的TDT倡议。Pat在University of Arizona获得了有机化学博士学位,在那里他研究了人工智能在构象分析中的应用。在获得博士学位之前,他曾在Varian Instruments公司担任化学家和软件开发人员。Pat曾在University of California, Santa Barbara获得化学学士学位。
 
 
Vijay Pande
 
Vijay Pande博士是Andreessen Horowitz公司的合伙人,他带领该公司投资生物学和计算机科学交叉领域,包括将计算、机器学习和人工智能应用于生物学和医疗保健,以及对一些新的变革性科学进展的应用。他还是Stanford生物工程系的兼职教授,为开创性的计算方法及其在医学和生物学中的应用提供建议,发表了200多篇论文、2项专利和2种新型药物治疗。
作为一名企业家,Vijay是Folding@Home 分布式计算项目疾病研究的创始人,该项目推动计算机科学技术(如分布式系统、机器学习和奇特的计算机体系结构)在生物学和医学领域的发展和应用,包括基础研究和新疗法的开发。他还共同创立了Globavir Biosciences公司,将他在Stanford和Folding@Home的研究成果转化为一家成功的初创公司,发现了治疗登革热和埃博拉病毒的方法。在他十几岁的时候,他是电玩初创公司淘气狗软件(Naughty Dog Software)公司的第一位员工,该公司是Crash Bandicoot的制造商。
 
 
本书的封面动物是一种雄性索纳拉特原鸡(学名:Gallus Sonneratii),也被称为灰原鸡。物种命名为sonneratii是为了纪念法国博物学家和探险家Pierre Sonnerat。索纳拉特原鸡原产于印度南部和西部,在1774年~1781年,索纳拉特曾多次访问这里。灰原鸡的自然栖息地是森林下层和竹林,但它们可在多种环境中繁衍生息,包括森林、热带环境和平原。
大部分索纳拉特原鸡的羽毛有白色和棕色组成的美丽斑纹,其翅膀和尾巴顶端的黑色羽毛闪着蓝色光泽。雄性和雌性灰原鸡在许多方面有很大的不同。雄性灰原鸡长约30英寸,雌性灰原鸡长约15英寸;雄性灰原鸡比雌性灰原鸡羽毛颜色更明亮,有着光滑的尾巴、金色斑点,还有红色的鸡冠、腿和肉垂。雌性灰原鸡的腿是黄色的,羽毛是暗褐色的。
小鸡们出生后的颜色从浅棕色到米色不等。母鸡通常在2月~5月期间产卵,一般产卵4~7个。它们把卵产在地上铺有草和树枝的巢中,在没有公鸡帮助的情况下独自孵化。
索纳拉特原鸡是家养鸡的祖先。它们可以与普通鸡和红色的原鸡(都属Gallus gallus)交配,生出多种杂交品种。家养时,应该把它们安置在坚固的墙壁周围,因为它们易受到惊吓。它们的棕色和白色斑点羽毛常被渔民用来捕蝇。
O’Reilly书籍封面的许多动物都是濒危动物,它们都是世界上重要的动物。想了解更多关于怎样帮助濒危动物的知识,请访问animals.oreilly.com网站。
封面插图来自Karen Montgomery,基于Wood’s Illustrated Natural History中的一个黑白雕刻。
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定价:68.00元
书号:978-7-5198-4594-0
出版社:中国电力出版社