PathBubbles：生物通路的交互式可視化的研究與開發(fā).pdf

1、隨著生物技術(shù)的研究進(jìn)展，產(chǎn)生了大量的生物通路數(shù)據(jù)和相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)。如何整合已有的生物信息數(shù)據(jù)來探索未知的生物通路信息，并且挖掘各種生物通路、各類物種之間的關(guān)系，正變得越來越重要。人類可以迅速地解釋視覺信息，用綜合的方式來解釋這些數(shù)據(jù)的可視化形式將極具價值。然而，人類的記憶力是有限的。目前的可視化工具也僅僅只是為用戶提供有限的可以用來分析大而復(fù)雜的數(shù)據(jù)的瀏覽和操縱的能力，例如：許多的數(shù)據(jù)分析中間過程繁多，這就需要應(yīng)用不同的窗口來展示不同的

2、信息。因此，仍然不能有效地降低生物學(xué)家的記憶和工作負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)存的生物信息數(shù)據(jù)庫，譬如：Reactome、KEGG等盡管提供了豐富的數(shù)據(jù)，不過缺少一個用戶友好的交互式可視化分析界面。另外，現(xiàn)有的許多生物通路的可視化分析工具，只能提供最為具體的生物通路的可視化結(jié)果，無法提供全局的視圖，這導(dǎo)致生物研究者無法把握數(shù)據(jù)分析過程中全局的觀念。
　　針對上述問題，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于Web的關(guān)于生物通路的交互式可視化的分析系統(tǒng)——PathBu

3、bbles，PathBubbles系統(tǒng)最大的特點是把每一個窗口(功能視圖)隱喻成一個氣泡(Bubble)，并把靜態(tài)的多視圖展示擴(kuò)展到氣泡隱喻界面。氣泡之間不會重疊只會合組(Group)和離組(UnGroup)，這樣能夠幫助用戶方便且快速地切換視圖，降低生物學(xué)家的記憶負(fù)擔(dān)。針對生物通路的特點，該系統(tǒng)設(shè)計了生物通路圖的可視化功能氣泡，Sunburst可視化功能氣泡，表格氣泡，該系統(tǒng)能夠幫助生物學(xué)家探索和解釋生物通路中的潛在的信息。具體的可視

4、化功能如下：
　?。?）生物通路圖可視化氣泡：PathBubbles中的生物通路圖不僅僅只是用節(jié)點和線來表示的網(wǎng)絡(luò)圖，而且創(chuàng)造性的在生物通路圖中加入細(xì)胞區(qū)室的結(jié)構(gòu)信息。這有利于生物學(xué)家找出生物通路中生物分子在細(xì)胞中的具體位置。另外，本文設(shè)計了一個在線編輯生物通路圖的平臺，方便生物學(xué)家編輯和改善生物通路圖。
　?。?）Sunburst可視化氣泡：PathBubbles以 Sunburst(環(huán)狀層次圖)的可視化形式整合React

5、ome現(xiàn)有的全部生物通路(417條)到一個Bubble中，并用顏色來映射生物學(xué)家感興趣的信息，方便比較和查詢。Sunburst可視化能夠給生物學(xué)家提供一個生物通路圖的全局關(guān)系信息，具體的每一條通路信息可通過查詢生成新的子 Sunburst可視化。這種從全局到局部的數(shù)據(jù)選擇和處理，與生物學(xué)家的數(shù)據(jù)分析過程一致。
　　（3）交互式表格的可視化氣泡：生物通路的具體信息用生物學(xué)家最為熟悉的圖標(biāo)形式展示。圖標(biāo)的查詢和排序的交互式操作可以幫助