應(yīng)用數(shù)學(xué)暑期社會實(shí)踐報告

應(yīng)用數(shù)學(xué)暑期社會實(shí)踐報告1.前言本篇報告主要是對于我在暑期所進(jìn)行的應(yīng)用數(shù)學(xué)社會實(shí)踐項(xiàng)目的總結(jié)和回顧。社會實(shí)踐的過程中，我從許多方面得到了啟發(fā)與幫助，不僅拓寬了我的知識面，也培養(yǎng)了我團(tuán)隊(duì)合作和解決問題的能力。2.項(xiàng)目背景在本次暑期社會實(shí)踐中，我們小組的任務(wù)是研究如何通過應(yīng)用數(shù)學(xué)方法對于某些生物大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。為實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，我們必須達(dá)到以下目的：理解基本的生物學(xué)知識和相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)熟悉一些實(shí)用的生物計算工具培養(yǎng)對于大數(shù)據(jù)的處理和分析能力學(xué)習(xí)和運(yùn)用一些常用的數(shù)學(xué)方法在生物數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用3.項(xiàng)目細(xì)節(jié)我們小組主要的研究方向是針對CRISPR-Cas系統(tǒng)的應(yīng)用。具體來說，我們要研究如何運(yùn)用這個系統(tǒng)來處理CRISPR序列數(shù)據(jù)，并將結(jié)果進(jìn)行生物學(xué)分析。在實(shí)踐中，我們采取了一下步驟：3.1數(shù)據(jù)處理我們首先需要從NCBI的數(shù)據(jù)庫中獲取原始的序列數(shù)據(jù)。處理過程中我們需要運(yùn)用Python編程語言，通過簡單的數(shù)據(jù)清理和結(jié)構(gòu)性重組以及一些數(shù)據(jù)可視化技巧與圖表，使得數(shù)據(jù)更加直觀。處理完畢后，我們需要通過一些機(jī)器學(xué)習(xí)方法和算法，對于處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分類和預(yù)測。3.2理論分析在處理數(shù)據(jù)過程中，我們需要運(yùn)用一些數(shù)值分析和統(tǒng)計學(xué)方法，結(jié)合其他一些生物信息學(xué)工具，從理論和方法層面對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這些分析方法包括但不限于：統(tǒng)計分析：對于生物大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，提取其中的重要特征并進(jìn)行進(jìn)一步的分析機(jī)器學(xué)習(xí)：運(yùn)用訓(xùn)練模型的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測數(shù)值模擬：通過數(shù)學(xué)建模和數(shù)值模擬的方法來解決某些生物問題3.3實(shí)際應(yīng)用在生物數(shù)據(jù)處理和分析的過程中，我們需要將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際的應(yīng)用，為此我們需要學(xué)習(xí)和應(yīng)用以下方法和工具：Python語言數(shù)據(jù)分析平臺（Alteryx、Tableau、D3、R等）數(shù)據(jù)可視化深度學(xué)習(xí)模型數(shù)據(jù)挖掘4.項(xiàng)目成果經(jīng)過為期兩個月的實(shí)踐工作，我們小組達(dá)到了相當(dāng)?shù)某晒@些成果包括但不限于：4.1數(shù)據(jù)處理與分析我們實(shí)踐的過程中，使用了比較流行的生物學(xué)數(shù)據(jù)處理工具BLAST，我們基于BLAST對序列數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。并且通過使用Python編程語言結(jié)合一些第三方庫（如Scrapy、pandas、matplotlib等），我們達(dá)到了對于處理加工過之后數(shù)據(jù)的分析。4.2理論分析在分析及建模方面，我們用二項(xiàng)分布模型及其衍生模型預(yù)測sgRNA綁定效率；提出一種基于Word2Vec的CRISPR靶點(diǎn)規(guī)則發(fā)現(xiàn)方法來預(yù)測CAS9目標(biāo)位點(diǎn)；通過模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化、篩選數(shù)據(jù)等方法，得到CRISPR-cpf1結(jié)合方向性的預(yù)測模型。4.3實(shí)際應(yīng)用在實(shí)踐過程中，我們還基于TensorFlow框架實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)模型用來分析DNA序列數(shù)據(jù)。我們通過實(shí)現(xiàn)一個基于Python的網(wǎng)絡(luò)爬蟲快速地獲取了大量生物數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步將它們應(yīng)用到機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)踐中。5.總結(jié)和心得在本次暑期社會實(shí)踐中，我們小組通過對于生物大數(shù)據(jù)的處理和分析，結(jié)合相關(guān)理論和方法，在數(shù)學(xué)分析和計算機(jī)應(yīng)用等方面獲得了很大的提升。同時，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作和問題解決方面，我們也收獲頗多。一個解決問題的方法不一定只有一個，我們必須了解到更多的方法和思路，才能在實(shí)踐中得心