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CYTOSCAPE
複雑ネットワーク解析と可視化のためのオープンソースプラットフォーム
大野圭一朗 (UCSD School of Medicine)
2009年8月26日水曜日
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自己紹介
大野 圭一朗
UC, San DiegoSchool of MedicineResearch Associate
‣とは言っても、基本的にはソフトウェア開発者です。
2009年8月26日水曜日
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概要
•複雑ネットワークとは?
• Cytoscapeとは
• Processingを利用した更なる可視化
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複雑ネットワークとは?2009年8月26日水曜日
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複雑ネットワーク
•自然界・人間社会などに現れるモノ・人の繋がり
•ただのランダムな繋がりでは起こりえない特徴的な構造を持ったネットワーク
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複雑ネットワークの例
• Web
•ソーシャルネットワーク
•論文の引用
•タンパク質間相互作用
•男女関係
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学問としての研究
•複雑ネットワークを数理モデル化してその性質を探る
•社会学、生物学、工学などの様々な分野での応用
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複雑ネットワークの特徴
•スモールワールド性
•クラスター性
•スケールフリー性
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low connected <− node degree −> high connected
num
ber o
f nod
es
8 % 8 %
84 % of all nodesare averagedconnected
random networks
low connected <− node degree −> high connected
num
ber o
f nod
es
70 % ofall nodes
2 %
real networks (scale−free)
M
atth
ias
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.net
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k−sc
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e.or
g
スケールフリー性2009年8月26日水曜日
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ランダムネットワーク2009年8月26日水曜日
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スケールフリーネットワーク2009年8月26日水曜日
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スケールフリーネットワークの性質
•多くの場合、ネットワークの局所構造が壊れても全体的な機能は維持される
•ハブ・ノードに対する攻撃には脆弱
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生物学では•生体の機能は、一つの遺伝子のみに因ることは少なく、複数のタンパク質や化学物質の関わるプロセスとして実現されている
•こういった機能を表現したネットワークをパスウェイと呼ぶ
•パスウェイ/ネットワーク解析は、様々な疾患を理解するのに必要不可欠
2009年8月26日水曜日
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CYTOSCAPEとは?2009年8月26日水曜日
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ネットワークデータ解析と可視化のためのオープンソースプラットフォーム
•データ統合•可視化•解析
2009年8月26日水曜日
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CYTOSCAPE CONSORTIUM
2009年8月26日水曜日
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研究開発資金の流れ
2009年8月26日水曜日
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データ構造
•ネットワーク(グラフ)
•頂点(ノード)
•辺(エッジ)
•属性値(アトリビュート)
2009年8月26日水曜日
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属性値とネットワーク2009年8月26日水曜日
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データ統合=ネットワークと属性値の結合
2009年8月26日水曜日
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可視化ネットワークデータを属性値に基づいて可視化各種画像データとしてそ
れを出力PDF/JPG/PNG/PS/SVG
2009年8月26日水曜日
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レイアウト
•直感的に理解しやすい形へネットワークのノードを自動配置
•手動による微調整もサポート
2009年8月26日水曜日
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VIZMAPPER
•属性値を視覚効果へマッピングする機能
➡ノードの色、形、大きさ等
2009年8月26日水曜日
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Visual Style無し2009年8月26日水曜日
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Visual Style適用後2009年8月26日水曜日
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アレイの発現データをノードの色へ2009年8月26日水曜日
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プラグインによる拡張
• Javaのコードを書くことにより、Cytoscapeに新しい機能を付け加えることが可能
• Cytoscapeが成功した一因
2009年8月26日水曜日
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デモ:TWITTER +
GOOGLE SOCIAL GRAPH API + RHINO + CYTOSCAPE
2009年8月26日水曜日
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TWITTERのおさらい
•マイクロブログサービス
• Followという方式で、他者との繋がりが発生
•複雑ネットワークかも?
•これをCytoscape上で可視化してみる
2009年8月26日水曜日
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ここまでのまとめ
•生物学の枠の外にも応用可能なネットワーク可視化と解析ツール
•プラグインやスクリプトで拡張可能
2009年8月26日水曜日
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プロジェクトの現状
•最新バージョン: 2.6.3
•メンテナンスリリースのみ
•次期バージョン: 3.0
• OSGiベースで拡張性を高めた再構築版
2009年8月26日水曜日
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ユーザーからの要望
•他の解析ツールと連携したい
•もっと複雑な可視化が行いたい
•時系列のダイナミックなデータをアニメーションで表示したい
•大量のアノテーションを三次元空間を使って表現したい
2009年8月26日水曜日
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PROCESSINGによる可視化機能の拡張
2009年8月26日水曜日
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PROCESSINGとは?
• MITメディアラボの情報可視化の専門家Ben Fry氏らによって開発が始まる
•「アーティストのためのプログラミング環境」
•基本的にJavaの方言
2009年8月26日水曜日
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何がメリット?•直接OpenGLやJava2Dでコードを書きまくるのは抵抗がある人にも門戸を開く
•多少プログラムは書けるが、ビジュアライゼーションの専門家ではない、という人が拡張するには適している
•高速なプロトタイピングが可能
2009年8月26日水曜日
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PROCESSINGのデモ
2009年8月26日水曜日
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統合によって可能になる可視化の一例
2009年8月26日水曜日
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2009年8月26日水曜日
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2009年8月26日水曜日
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PROCESSING RENDERING ENGINE
• Processingのコア部分とOpenGL拡張の部分をCytoscape
に統合
• Google Summer of Codeの一環として開発中
• Cytoscape 3ベース
2009年8月26日水曜日
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まとめ
•複雑ネットワークという視点で色々な物事を解析すると新たな発見があるかも
•その解析と可視化のツールとしてCytoscapeは便利
• Processingなども取り込んで更に高機能化します
2009年8月26日水曜日
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THANK YOU!http://www.cytoscape.org/
2009年8月26日水曜日