【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据挖掘和数据可视化领域，具体涉及一种对生物代谢网络的构建与可视化交互方法。
技术介绍
1、代谢处于生命活动调控的末端，是驱动生命过程的化学引擎，产生能量来驱动各种细胞过程，降解和合成许多不同的分子。代谢网络把细胞内所有生化反应表示为一个网络，反映了所有参与代谢过程的化合物之间以及所有催化酶之间的相互作用，是对细胞代谢的抽象表达。
2、代谢网络可以分不同层次来讨论：基因组(dna层次)、代谢途径及生化反应网络(蛋白质层次)、代谢流(物流层次)、代谢生理(微生物细胞层次)等，本文探讨的为蛋白质层次的生物代谢网络的构建方法。对蛋白质层次的代谢网络来说，一个代谢物分子就是一个节点，而节点之间的连结则是生化反应。研究代谢网络能帮助我们更好地认识和利用细胞代谢过程，从而促进疾病基础研究，药物开发等方向的发展。另一方面，网络的拓扑结构是网络形成和进化的反映，研究代谢网络的结构特征，能帮助我们认识代谢网络的形成演化机理，从而更好地理解疾病发生发展过程以及生命进化过程。
3、现有的公开生物数据平台，生物代谢数据借助文献资料、实验结果等方式收集，存在代谢物涵盖面不全、代谢途径数据处理繁琐等问题。平台为用户提供的代谢路径查询功能没有很好的实现代谢途径快速获取和可视化呈现，查询方式较为单一、查询结果只是简单的数据展示，极大限制了用户的查询效率，无形中耗费了相关科研人员的精力，制约了生物代谢研究的发展。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于数据
2、(1)表现层，基于web技术实现，用于可视化生物代谢网络图，监听并相应用户操作，实现高效的用户交互；
3、(2)业务层，包含了代谢网络的数据计算过程，实现基本的业务逻辑，并与数据层和表现层交互；
4、(3)数据层，持久化预处理后的底层数据，与业务层交互进行数据的存取。
5、本专利技术的实施步骤如下：
6、s1、数据预处理：对大规模的化合物、基因、酶、反应等数据清洗去重，构建本地化数据库；
7、s2、代谢反应挖掘：借助数据挖掘技术，基于物种的基因组注释信息，结合酶反应数据库，挖掘包含在代谢网络中所有的代谢反应，生成有效的反应物-产物配对；
8、s3、代谢网络构建：通过反应物-产物配对，构造生物代谢网络的点集和边集；
9、s4、可视化：在canvas画布上借助fr力引导布局算法，动态绘制顶点的位置，参照节点在图中的度，确定节点的大小，并根据顶点化合物所属类别，对顶点和边绘制着色，完成生物代谢网络的可视化；
10、s5、性能优化：优化canvas的内部实现，提高绘制性能，减少复杂代谢网络在绘制和交互时的卡顿；
11、s6、用户交互：开发代谢网络图的缩放、拖动、节点检索、局部代谢途径绘制等配套功能，创新逐节点探索的交互方式获取代谢途径，监听并响应用户的相关操作。
12、本专利技术具有以下优点：
13、1.本专利技术采用数据挖掘的方式，从大规模生化数据中快速、准确地提取出反应配对等信息，挖掘代谢途径数据，能够高效构建出完备的生物代谢网络。
14、2.本专利技术通过优化canvas绘图技术，实现复杂生物代谢网络的可视化，能直观的呈现出代谢物的代谢途径信息，并开发配套的交互功能，极大提高了用户使用的便捷性。
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1.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，整体分为数据层、业务层和表现层。
2.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，权利要求1所述的数据层，预处理大规模的化合物数据和反应数据，并持久化到本地数据库，提供数据的存取操作。
3.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，权利要求1所述的业务层，包含了代谢网络的数据计算过程，能够实现基本的业务逻辑，并与数据层和表现层交互。
4.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，权利要求1所述的表现层，基于Web技术实现，用于可视化生物代谢网络，并为用户提供便捷高效的交互能力。
5.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，所述反应数据挖掘包括以下步骤：
7.根据权利要求5所述的基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，所述复杂节点网络图绘制技术，采用FR算法动态计算节点的位置，通过
8.根据权利要求5所述的基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，优化Canvas的内部实现包括，采用邻接矩阵的点集储存方式，减少绘制指令；通过计算和判断，避免无谓的绘制操作；使用多个分层的Canvas绘制，提升渲染速度；在绘制操作时，将渲染阶段的开销转嫁到计算阶段上，并将固定的内容预先绘制在离屏Canvas上以提高性能，减少代谢网络绘制时的卡顿，提升用户使用体验。
9.根据权利要求5所述的基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，所述交互功能包括：代谢网络的缩放、拖动，代谢物节点检索，节点和边的详细信息获取，各代谢物的代谢途径探索。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，整体分为数据层、业务层和表现层。
2.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，权利要求1所述的数据层，预处理大规模的化合物数据和反应数据，并持久化到本地数据库，提供数据的存取操作。
3.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，权利要求1所述的业务层，包含了代谢网络的数据计算过程，能够实现基本的业务逻辑，并与数据层和表现层交互。
4.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，权利要求1所述的表现层，基于web技术实现，用于可视化生物代谢网络，并为用户提供便捷高效的交互能力。
5.一种基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于数据挖掘的生物代谢网络构建与交互方法，其特征在于，所述反应数据挖掘包括以下步骤：
7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，周龙飞，吴振东，
申请(专利权)人：中芯未来北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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