小狮子女王
生物信息学推荐系统设计关键词：推荐系统；生物信息学推荐系统(RecommenderSystem)[1]是个性化信息服务的主要技术之一，它实现的是“信息找人，按需服务”；通过对用户信息需要、兴趣爱好和访问历史等的收集分析，建立用户模型，并将用户模型应用于网上信息的过滤和排序，从而为用户提供感兴趣的资源和信息。生物信息学(Bioinformatics)[2,3]是由生物学、应用数学和计算机科学相互交叉所形成的一门新型学科；其实质是利用信息科学的方法和技术来解决生物学问题。20世纪末生物信息学迅速发展，在信息的数量和质量上都极大地丰富了生物科学的数据资源，而数据资源的急剧膨胀需要寻求一种科学而有力的工具来组织它们，基于生物信息学的二次数据库[4]能比较好地规范生物数据的分类与组织，但是用户无法从大量的生物数据中寻求自己感兴趣的部分（著名的生物信息学网站NCBI(美国国立生物技术信息中心)，仅仅是小孢子虫(Microsporidia)的DNA序列就达3399种），因此在生物二次数据库上建立个性化推荐系统，能使用户快速找到自己感兴趣的生物信息。特别是在当前生物信息数据量急剧增长的情况下，生物信息学推荐系统将发挥强大的优势。1推荐系统的工作流程应用在不同领域的推荐系统，其体系结构也不完全相同。一般而言，推荐系统的工作流程[5]如图1所示。(1)信息获取。推荐系统工作的基础是用户信息。用户信息包括用户输入的关键词、项目的有关属性、用户对项目的文本评价或等级评价及用户的行为特征等，所有这些信息均可以作为形成推荐的依据。信息获取有两种类型[6]，即显式获取(Explicit)和隐式获取(Implicit)，由于用户的很多行为都能暗示用户的喜好，因此隐式获取信息的准确性比显式高一些。(2)信息处理。信息获取阶段所获得的用户信息，一般根据推荐技术的不同对信息进行相应的处理。用户信息的存储格式中用得最多的是基于数值的矩阵格式，最常用的是用m×n维的用户—项目矩阵R来表示，矩阵中的每个元素Rij=第i个用户对第j个项目的评价，可以当做数值处理，矩阵R被称为用户—项目矩阵。(3)个性化推荐。根据形成推荐的方法的不同可以分为三种，即基于规则的系统、基于内容过滤的系统和协同过滤系统。基于规则的推荐系统和基于内容过滤的推荐系统均只能为用户推荐过去喜欢的项目和相似的项目，并不能推荐用户潜在感兴趣的项目。而协同过滤系统能推荐出用户近邻所喜欢的项目，通过用户与近邻之间的“交流”，发现用户潜在的兴趣。因此本文所用的算法是基于协同过滤的推荐算法。(4)推荐结果。显示的任务是把推荐算法生成的推荐显示给用户，完成对用户的推荐。目前最常用的推荐可视化方法是Top－N列表[7]，按照从大到小顺序把推荐分值最高的N个事物或者最权威的N条评价以列表的形式显示给用户。2生物信息学推荐系统的设计综合各种推荐技术的性能与优缺点，本文构造的生物信息学推荐系统的总体结构如图2所示。生物信息学推荐系统实现的主要功能是在用户登录生物信息学网站时，所留下的登录信息通过网站传递到推荐算法部分；推荐算法根据该用户的用户名从数据库提取出推荐列表，并返回到网站的用户界面；用户访问的记录返回到数据库，系统定时调用推荐算法，对数据库中用户访问信息的数据进行分析计算，形成推荐列表。本系统采用基于近邻的协同过滤推荐算法，其结构可以进一步细化为如图3所示。算法分为邻居形成和推荐形成两大部分，两部分可以独立进行。这是该推荐系统有别于其他系统的优势之一。由于信息获取后的用户—项目矩阵维数较大，使得系统的可扩展性降低。本系统采用SVD矩阵降维方法，减少用户—项目矩阵的维数，在计算用户相似度时大大降低了运算的次数，提高了推荐算法的效率。(1)信息获取。用户对项目的评价是基于用户对某一个项目(为表示简单，以下提及的项目均指网站上的生物物种)的点击次数来衡量的。当一个用户注册并填写好个人情况以后，系统会自动为该用户创建一个“信息矩阵”，该矩阵保存了所有项目的ID号以及相应的用户评价，保存的格式为：S+编号+用户评价，S用于标记项目，每个项目编号及其评价都以“S”相隔开；编号是唯一的，占5位；用户评价是用户点击该项目的次数，规定其范围是0~100，系统设定当增加到100时不再变化。这样做可防止形成矩阵时矩阵评价相差值过大而使推荐结果不准确。(2)信息处理。信息处理是将所有用户的信息矩阵转换为用户—项目矩阵，使用户信息矩阵数值化，假设系统中有M个用户和N个项目，信息处理的目的就是创建一个M×N的矩阵R，R[I][J]代表用户I对项目J的评价。(3)矩阵处理。协同过滤技术的用户—项目矩阵的数据表述方法所带来的稀疏性严重制约了推荐效果，而且在系统较大的情况下，它既不能精确地产生推荐集，又忽视了数据之间潜在的关系，发现不了用户潜在的兴趣，而且庞大的矩阵增加了计算的复杂度，因此有必要对该矩阵的表述方式做优化，进行矩阵处理。维数简化是一种较好的方法，本文提出的算法应用单值分解(SingularValueDecomposition，SVD)技术[8]，对用户—项目矩阵进行维数简化。(4)相似度计算。得到降维以后的用户矩阵US，就可以寻找每个用户的近邻。近邻的确定是通过两个用户的相似度来度量的。本文采用Pearson相关度因子[9]求相似度。(5)计算用户邻居。该方法有两种[10]，即基于中心的邻居(Center－BasedNeighbor)和集合邻居(AggregateNeighbor)。本系统采用了第一种方法，直接找出与用户相似度最高的前N个用户作为邻居，邻居个数N由系统设定，比如规定N＝5。(6)推荐形成。推荐形成的前提是把当前用户的邻居ID号及其与当前用户的相似度保存到数据库中，而在前面的工作中已找出各用户的邻居以及与用户的相似度，推荐形成部分只需要对当前登录用户进行计算。推荐策略是：对当前用户已经访问过的项目不再进行推荐，推荐的范围是用户没有访问的项目，其目的是推荐用户潜在感兴趣的项目；考虑到系统的项目比较多，用户交互项目的数量很大，所以只筛选出推荐度最大的N个项目，形成Top－N推荐集，设定N＝5。3生物信息学推荐系统的实现生物信息学推荐系统的实现可以用图4来表示。数据库部分主要存储用户信息和项目信息，用SQLServer2000实现。数据访问层实现了与用户交互必需的存储过程以及触发器，也使用SQLServer2000，主要完成以下功能：初始化新用户信息矩阵；插入新项目时更新所有用户的信息矩阵；用户点击项目时更新该用户对项目的评价；删除项目时更新所有用户的信息矩阵。用户访问层主要涉及网页与用户的交互和调用数据访问层的存储过程，在这里不做详细的介绍。推荐算法完成整个个性化推荐的任务，用Java实现。(1)数据连接类DataCon。该类完成与SQLServer2000数据库的连接，在连接之前必须要下载三个与SQLServer连接相关的包，即、和。(2)数据操作类DataControl。该类负责推荐算法与数据库的数据交换，静态成员Con调用()获得数据库连接，然后对数据库进行各种操作。把所有方法编写成静态，便于推荐算法中不创建对象就可以直接调用。(3)RecmmendSource与CurrentUserNeighbor。这两个类作为FCRecommand类的内部类，RecmmendSource用于保存当前用户的推荐列表，包括推荐项目号和推荐度；CurrentUserNeighbor用于保存邻居信息，包括邻居ID号、相似度及其访问信息。(4)协同过滤推荐算法FCRecommand。该类实现了整个推荐算法，主要分为邻居形成方法FCArithmetic和推荐形成方法GenerateRecommend。下面给出方法FCArithmetic的关键代码：Matrixuser_item=();//获取用户—项目矩阵user_item=(user_item);//调用SVD降维方法Vectorc_uservector=newVector();//当前用户向量Vectoro_uservector=newVector();//其他用户向量Vectorc_user_correlate_vector=newVector();//当前用户与其他用户之间相似度向量for(inti=0;ifor(intj=0;((i,j));//1.获得当前用户向量for(intk=0;();for(intl=0;((k,l));//2.获得其他用户的向量//3.计算当前用户与其他用户的相似度usercorrelativity=(c_uservector,o_uservector);(usercorrelativity);}//4.根据当前用户与其他用户的相似度，计算其邻居(i,c_user_correlate_vector);}根据邻居形成方法FCArithmetic，可以得到每个用户的邻居。作为测试用例，图6显示用户Jack与系统中一部分用户的相似度，可以看出它与自己的相似度必定最高；并且它与用户Sugx访问了相同的项目，它们之间的相似度也为1，具有极高的相似度。4结束语在传统推荐系统的基础上，结合当前生物信息学网站的特点，提出一个基于生物信息平台的推荐系统，解决了传统生物信息网站平台信息迷茫的缺点，为用户推荐其感兴趣物种的DNA或蛋白质序列。优点在于协同过滤的推荐算法能发现用户潜在的兴趣，能促进生物学家之间的交流；推荐算法的邻居形成与推荐形成两部分可以单独运行，减少了系统的开销。进一步的工作是分析生物数据的特点及生物数据之间的关系，增加用户和项目数量，更好地发挥推荐系统的优势。参考文献：［1］PAULR，[J].CommunicationsoftheACM，1997,40(3):56－58.[2]陈新.生物信息学简介[EB/OL].(2001)..[3]林毅申,林丕源.基于WebServices的生物信息解决方案[J].计算机应用研究,2005,22(6):157－158,164.[4]邢仲璟,林丕源,林毅申.基于Bioperl的生物二次数据库建立及应用[J].计算机系统应用,2004(11):58－60.
八点了解
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信息技术与数学课程的整合是当前数学 教育 领域的一个 热点 问题。我精心推荐的一些教师信息技术论文题目，希望你能有所感触! 教师信息技术论文题目 1、区域内开展网络教研的研究与实践 2、浅谈信息学奥赛辅导策略 3、运用“分层教学”优化信息技术课堂教学设计 4、新课程算法教学给我的启迪 5、算法与程序设计 教学 方法 探讨 6、用网络学习评价平台提高课堂教学效果 7、“算法与程序设计”的学习困难的讨论 8、妥善处理课堂偶发事件，构建高效信息技术课堂 9、网络环境下信息技术课引导学生有效利用网络的实践研究 10、网络化多媒体教室的预约管理模式 11、中学生信息技术课应注重信息素养的培养 12、 浅谈信息技术教师的班主任工作方法 13、信息技术教学中实施和谐教育之我见 14、算法与程序设计之我见 15、感悟信息技术教学中问题情境的创设 16、高中新课程中《算法与程序设计》教学模式的探究 17、如何在新课程《算法与程序设计》中培养学生的成就感 18、任务驱动教学法在WORD小报制作教学中的应用 19、浅谈小学信息技术的课堂点评 20、让LOGO语言走进信息技术课堂 21、机器人创新教育的实践与探究 22、新课程下高中信息技术与数学整合新探 23、浅谈信息技术新课程改革对课堂教学的改变 24、以情促兴 以兴促行 以行促果——谈信息技术课堂的情感教学 25、以网络教学平台为依托运，有效实施任务教学 26、基于网络环境的校本课程教学模式研究—探究学习模式Big6的应用 27、“任务驱动”在信息技术教学中的应用 28、异构校园信息系统的实现研究 29、浅谈初中信息技术课教学中的分层教学 30、初探如何提高学生学习信息技术的兴趣 31、优化导入技巧 让课堂“活”起来 32、新课程环境下信息技术学科对学生进行评价的一点尝试 33、浅谈信息技术教学策略的开放设计 34、浅谈建构主义理论在初中信息技术课堂教学的作用 35、信息技术教师怎样做博客 36、重视运用多媒体技术，优化数学新课程的实施 37、充分发挥课件室职能为教育教学服务 38、简约而不简单 39、新课程理念下的网络教学初探 40、新课程标准下信息技术教师的素质与能力研究 41、《基于BLOG环境下的教师成长之路》 42、信息技术与物理教学整合性研究与实践 43、如何真正的实现信息技术与课程的整合 45、信息技术与基础教育课程整合初探 46、让多媒体走进 作文 课堂 47、试论运用信息技术与改善学习方式 48、培养学习举趣,提高信息素养 49、试论信息技术与课程整合 50、信息技术课“差异教学”的思考 51、小议新课标环境下的高中信息技术教学 52、让现代信息技术走进数学课堂 53、自主与合作学习在小学信息技术教学中的运用 54、谈谈当前初中信息技术教学的误区与对策 55、信息技术课程中的教育价值的点滴思考 56、多媒体教学让数学课堂充满活力 57、谈“信息技术与课程整合”中教师和学生的角色 58、优化教学，体验成功 59、浅谈CAI在小学数学课堂教学中的应用 60、多媒体与数学整合 教师信息技术论文 现代信息技术 目前，国际上基础教育改革的趋势和潮流是信息技术与课程整合。利用信息技术与课程整合可以为学生提供自主探究、合作学习、资源共享的学习环境，培养学生的 创新思维 和提高学生的实践能力。《中学思想政治课课程标准》提出了要培养学生的四种能力。一是搜集和处理信息的能力，这是信息社会的公民必备的基本能力。在信息纷繁复杂的社会中，这项能力的培养尤显重要。二是获得新知识的能力，这对学生而言，是一种可持续发展的能力。学校教育最重要的不在于教会了学生多少现成的知识，而要致力于引导学生保持对学习的热情，以及获得自主学习的能力。三是分析和解决问题的能力。今后我们要面对的问题将不再是单纯的理论的问题，而是真实的生活情景中的综合化问题，因而密切知识同生活 经验 的联系，培养综合能力势在必行。四是交流与合作的能力，这是现代社会公民不可或缺的基本能力。实现基础教育课程改革的目标，就要将政治学科的教学和信息技术有效整合。 一、信息技术运用于思想政治课教学势在必行 中学思想政治课具有知识性、政策性、时效性、鲜明性、社会性、实践性的特点，理论性过强会导致学生听不懂。新入学的学生对这方面的了解不多，要把书本的理论变成通俗易懂且他们能接受的观点是教学中的一个难点。这就要求教师在教学过程中坚持理论联系实际的原则和新颖的教学设计来让学生明白课本的观点、原理、道德行为规范，从而使本学科内容体现出自身的价值，折射出它的魅力，例如在讲解《道德与法律》的区别时，我首先在网上找了一个“范跑跑”的事例，并把它通过多媒体打在屏幕上，让学生分析得出结论：“范跑跑”违背了道德，但法律却拿他没办法，从而使学生能从心里真正地理解道德与法律的区别，比起教师的生讲，效果要好得多。 二、信息技术对激发学生兴趣的作用 爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”思想政治课不同于其他课，仅仅凭教师一张嘴一支粉笔不能把知识真正地植入学生的脑子里，要想让学生爱上思想政治课，就要想方设法激发学生的兴趣。要使学生对思想政治课产生兴趣，最好的办法就是通过生活中的实例来激发他们产生共鸣，从而 反思 自己的行为，改变自己，培养他们良好的品德和健康的人格。而现代信息技术恰恰能做到这一点。例如在讲《走进法律》“我们身边的规则”时，就可以用信息技术找到一些因违反交通规则而造成人身伤亡的图片和视频来导入本课，既可以让学生知道不守规则的惨痛代价，又能让学生懂得规则的重要性，从而做到遵守社会规则，既淡化难点又进行了情感态度价值观的教育，学生在听的同时也受到了教育，达到了我们的教育目的。另外，再讲一些国家的 政策法规 时，单纯靠教师讲枯燥乏味，完全可以让学生课前上网搜集，多多了解这方面的知识，上课时让学生来举例说明，学生更容易理解。现阶段孩子对法律不是很了解，所以教师利用多媒体及网络的资源共享优势，寻找违法犯罪的事例和处罚，最大限度地利用网上资源、信息，从根本上改变单纯使用有限的教材的现象。同时教师可在网上获取信息，为课堂提供最新的素材，使学生的学习空间得到拓展和延伸。 三、信息技术在思想政治课上的具体表现 (一)备课环节 俗话说：“台上一分钟，台下十年功。”为了能上好一节课，教师需要查找大量的资料，为了能让学生更好地理解所学知识，还要想方设法吸引学生，让他们接受新知识，为树立正确的人生价值观打下良好的基础。而当今的社会变化日新月异，新生事物很多，作为教师，我们要跟上时代的步伐，这就需要我们利用网络资源，来搜集相关的信息和资料，首先自己弄懂，然后再教懂学生。所以，我们的教学是离不开网络的，因为有很多东西是从网络中获得的。网络为我们的教学提供了一个广阔的平台，为我们的备课提供了良好的条件。 (二)上课环节 思想政治课理论性较强，枯燥乏味，以前所施行的“满堂灌”的教学方式，学生根本不爱听。要提高课堂的效率和改善课堂教学气氛，就必须增加课堂教学的直观性和趣味性，而这个从网络中就可以获得。国家为我们的教学提供了一个很好的平台，远程教育有很多适合我们课文内容的课件，用课件上课的成绩是显著的，效果很好。同时可以让学生在网络上自由畅游，获取更多的知识，扩大知识视野。例如法律部分，可以给学生播放青少年违法犯罪的材料和视频资料来吸引学生的注意力，通过具体的案例，让学生分析青少年犯罪的原因，进而提醒自己别犯相同的错误，达到教育的目的，而且学生记忆深刻，对他们来说这是最好的方法。还可以给学生一些网址，让他们自己学习一些 法律知识 ，以后走向社会不至于是个法盲。由此可见，通过网络可以让学生自主学习很多知识，培养他们分析材料的能力。总之，方法是多样的，但目的只有一个，就是让学生适应社会。 四、信息技术在思想政治课教学中的影响 (一)利用信息技术能为学生提供宽松愉悦的学习氛围 人只有在宽松愉悦的环境中，效率才是最高的。由于思想政治课的理论性强，如果仅用语言来表达，那是枯燥乏味的，也会使课堂变得很紧张。利用信息技术就能解决这个问题。法律一直以来都是一个沉重的话题，可也是最重要的话题，我在宽松的环境中讲这个话题有利于学生学习。在课堂实践中，我用PowerPoint的编辑功能，将学生已经找到的信息列出来，并允许学生随时修改，补充，使学生能根据任务的完成情况不断调整自己的学习情况：已经有人得出结论了，就不需要重复劳动了，觉得这个结论不完整的，可以补充，觉得结论表述不准确的，可以修改措词等等，基本上每个同学都能根据自己的情况和整个班级的情况决定自己的学习。任务完成后，大部分同学都会获得成就感，并且是主动的参与到学习成果的建设中来。接着由学生浏览教师事先做好的课件，在教师的引导下发表观点，进行讨论。由于采用的全新的教学模式，学生的学习兴趣大增，很多学生在课堂上几乎浏览了课件中的所有链结。 网络技术 的发展使学生在计算机上可以看到大量的图片，甚至活动的影视资料，互联网使学生可以查找到更为丰富的内容，将自身和经验和学习的内容互相印证，构建自己新的知识结构，从而获得自身的提高。最后是对学生进行导行和延伸。我在课件中创立了一个留言板，让大家在查找了大量网络信息并进行了筛选、整理后将自己的心得、感受、收获等写下来并提交到留言板，与大家共享。当时的教学组织形式主要采用了“集中――分散――集中”的模式，即组织教学、教师引入、学生浏览、网上交流、最后由教师小结这样的模式。较好的体现当时的学生为主体教师为主导的教育观念，学生既可相对独立，充分发挥自身的潜能，也可随时得到教师的帮助和指导，由此激发了学生的学习热情，提高了课堂效益。在课后的调查中，大部分学生对这样的课堂印象深刻，并非常喜欢这样的教学方式(二)在思想政治教学中运用信息技术能提高学生自主学习的能力 新时期的教育是交给学生 学习方法 ，通过一段时间的培养让学生学会自己学习，找到获取知识的途径和手段，在发现中学习，在探索中学习，再把获得的知识运用到实际中去。教学中运用信息技术正好能做到这一点，学生在上网找资料的同时就是在搜集、筛选，根据自己的需要学习知识，体现了自主学习，在与别人交流过程中，去异求同，也是合作学习的一种。 时代呼唤创新，多媒体技术的发展为创新的实施提供了有利条件。应该充分利用多媒体信息展示的丰富性、多媒体超文本链接的选择性、多媒体高速传输的便捷性和多媒体人机的交互性等优势，实现思想政治课的创新。让现代信息技术为思想政治课插上腾飞的翅膀。 参考文献： 1.《中学思想政治课教学论》欧阳超2002年08月第1版 2.《思想政治(品德)教学论》刘天才2006年11月第1版 3.《信息技术教学论》邬家炜2008年01月第1版看了"教师信息技术论文题目"的人还看: 1. 2017年信息技术论文题目 2. 2017小学教育技术论文题目 3. 浅谈初中信息技术教学中存在的问题和改进措施论文 4. 大专计算机毕业论文题目 5. 小学数学课堂信息技术的分析 技术论文
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