In recent years microbiome studies have become increasingly prevalent and large-scale. Through high-throughput sequencing technologies and well-established analytical pipelines, relative abundance data of operational taxonomic units and their associated taxonomic structures are routinely produced. Since such data can be extremely sparse and high dimensional, there is often a genuine need for dimension reduction to facilitate data visualization and downstream statistical analysis. We propose Principal Amalgamation Analysis (PAA), a novel amalgamation-based and taxonomy-guided dimension reduction paradigm for microbiome data. Our approach aims to aggregate the compositions into a smaller number of principal compositions, guided by the available taxonomic structure, by minimizing a properly measured loss of information. The choice of the loss function is flexible and can be based on familiar diversity indices for preserving either within-sample or between-sample diversity in the data. To enable scalable computation, we develop a hierarchical PAA algorithm to trace the entire trajectory of successive simple amalgamations. Visualization tools including dendrogram, scree plot, and ordination plot are developed. The effectiveness of PAA is demonstrated using gut microbiome data from a preterm infant study and an HIV infection study.


翻译:近年来,微生物研究日益普遍和大规模。通过高通量测序技术和完善的分析管道,经常生成可操作的分类单位及其相关分类结构的相对丰度数据。由于这些数据可能极为稀少和高维,因此往往真正需要减少维度,以便利数据的可视化和下游统计分析。我们提议了首席综合分析(PAA),这是微生物数据以新颖的混合为基础、以分类为指南的减少维度模式。我们的方法是,在现有分类结构的指导下,通过尽可能减少适当测量的信息损失,将成分合并成较少的主要成分。损失功能的选择是灵活的,并且可以基于熟悉的多样性指数,以保存数据内分布或分布在数据中的多样性。为了进行可测量的计算,我们开发了按等级排列的PAAA算法,以追踪连续的简单合并轨迹的整个轨迹。我们开发了可视化工具,包括登德罗格、缩图和调控图。通过对婴儿前的微生物感染进行的一项研究,展示了PAAA的功效。

0
下载
关闭预览

相关内容

模式分析与应用(Pattern Analysis and Applications)杂志介绍了新模式分析技术以及工业和医学应用的原始研究。它详细介绍了模式识别和分析在应用领域的新技术和方法,包括计算机视觉和图像处理、语音分析、机器人技术、多媒体、文档分析、字符识别、模式识别知识工程、分形分析和智能控制。模式分析与应用(PAA)也检查了高级方法的使用,包括统计技术、神经网络、遗传算法、模糊模式识别、机器学习和硬件实现,这些都与模式分析作为一个研究领域的发展或新的模式分析应用的细节相关。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/paa/
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月30日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月29日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月27日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员