Часть дипломной работы на тему Применение алгоритмов машинного обучения к задачам кластеризации в обнаружении разрывов ДНК клеток

Содержание:

ГЛАВА I
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 3

1.1 Применение
искусственного интеллекта в автоматизации обработки и анализа биометрических
данных. 3

1.2 Основные
алгоритмы, применяемые в машинном обучении. 6

1.3 Алгоритмы
кластеризации. 9

1.4 Задачи
кластеризации в обнаружении разрывов ДНК-клеток. 11

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 14

Введение:

Заключение:

Фрагмент текста работы:

16.0pt;mso-bidi-font-size:14.0pt;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;
color:windowtext’>ГЛАВА&nbsplang=EN-US&nbspstyle=’font-size:16.0pt;mso-bidi-font-size:14.0pt;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;
color:windowtext;mso-ansi-language:EN-US’>Istyle=’mso-bookmark:_Toc99645200’>mso-bidi-font-size:14.0pt;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;color:windowtext’>
16.0pt;mso-bidi-font-size:14.0pt;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;
color:windowtext’>ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ&nbspЧАСТЬmso-bidi-font-size:14.0pt;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;color:windowtext’>0cm;mso-add-space:auto;text-align:justify;text-indent:0cm;mso-list:l2&nbsplevel2&nbsplfo1’>name=»_Toc99645201″>mso-bidi-font-size:13.0pt;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»;color:windowtext’>1.1style=’font:7.0pt&nbsp»Times&nbspNew&nbspRoman»‘> 13.0pt;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;color:windowtext’>Применение
искусственного&nbspинтеллекта&nbspв&nbspавтоматизации&nbspобработки&nbspи&nbspанализа&nbspбиометрических
данныхfont-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;color:windowtext’>150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Современный&nbspанализ&nbspданных&nbsp–&nbspэто&nbspбыстро
развивающаяся&nbspдисциплина,&nbspкоторая&nbspвключает&nbspв&nbspсебя&nbspмножество&nbspзнаний,&nbspполученных
исторически&nbspв&nbspразных&nbspпредметных&nbspобластях.&nbspЗадачей&nbspанализа&nbspданных&nbspкак&nbspдисциплины
является&nbspполучение&nbspновых&nbspзнаний&nbspдля&nbspпринятия&nbspуправленческих&nbspрешений&nbspв&nbspрассматриваемой
предметной&nbspобласти.&nbspПо&nbspсути,&nbspанализ&nbspданных&nbspявляется&nbspключевым&nbspопределением
понятия&nbspнауки&nbspо&nbspданных&nbsp–&nbspэто&nbspдисциплина,&nbspкоторая&nbspзанимается&nbspдобычей,
обработкой,&nbspанализом&nbspинформации,&nbspпоступаемой&nbspв&nbspнеимоверно&nbspбольших&nbspколичествах
каждый&nbspдень&nbspпо&nbspвсему&nbspмиру.&nbspЗадачей&nbspнауки&nbspо&nbspданных&nbspв&nbspданном&nbspслучае&nbspбудет
являться&nbspразбить&nbspинформацию&nbspна&nbspопределенные&nbspпорции&nbspтаким&nbspобразом,&nbspчтобы&nbspее
можно&nbspбыло&nbspвоспринимать&nbspудобным&nbspдля&nbspчеловека&nbspспособом&nbsp–&nbspсжато&nbspи&nbspпо&nbspсуществу,&nbspне
теряя&nbspглавной&nbspидеи,&nbspкоторую&nbspэта&nbspинформация&nbspнесет.150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>На&nbspрисунке&nbsp1.1&nbspпредставлена&nbspобщая&nbspмодель,
по&nbspкоторой&nbspбыла&nbspсформирована&nbspнаука&nbspо&nbspданных:150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-language:RU;mso-no-proof:yes’>src=»file:///C:/Users/mwu309/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png»
v:shapes=»Рисунок_x0020_2″>mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>line-height:150%’>line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Рис.&nbsp1.1&nbsp–&nbspНаука&nbspо&nbspданных
исторически&nbspсложилась&nbspиз&nbspразных&nbspдисциплин150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Говоря&nbspоб&nbspавтоматизации&nbspданных,&nbspочень
важную&nbspроль&nbspв&nbspпроцессе&nbspиграет&nbspструктуризация&nbspданных.&nbspИзначально
подразумевается,&nbspчто&nbspданные&nbsp«живут»&nbspв&nbspподходящей&nbspдля&nbspэтого&nbspструктуре&nbspили
иерархии,&nbspс&nbspпомощью&nbspкоторой&nbspможно&nbspзаниматься&nbspих&nbspактивной&nbspобработкой.&nbspНа
качество&nbspструктуры&nbspвлияет&nbspвид&nbspданных&nbspи&nbspуровень&nbspдоступа&nbspк&nbspним.150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Способ&nbspструктуризации&nbspданных&nbspвлияет&nbspна
время&nbspвыполнения&nbspалгоритмов.&nbspВ&nbspсвою&nbspочередь,&nbspпонятие&nbspалгоритма&nbspтесно&nbspсвязано&nbspс
искусственным&nbspинтеллектом,&nbspкоторый&nbspи&nbspявляется&nbspконечным&nbspпродуктом&nbspдля&nbspрешения
вопроса&nbspавтоматизации.&nbspНо&nbspпрежде&nbspдадим&nbspпонятие&nbspалгоритма.150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Предположим,&nbspнам&nbspнужно&nbspнаучить&nbspробота
делать&nbspбутерброд&nbspс&nbspсемгой.&nbspНаши&nbspкоманды&nbspможно&nbspнаписать&nbspтак:text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l0&nbsplevel1&nbsplfo2’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>1. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Открыть
холодильник.text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l0&nbsplevel1&nbsplfo2’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>2. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Взять&nbspсемгу&nbspи
вынуть&nbspее&nbspиз&nbspхолодильника.text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l0&nbsplevel1&nbsplfo2’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>3. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Закрыть
холодильник.text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l0&nbsplevel1&nbsplfo2’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>4. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Открыть&nbspящик&nbspс
ножами,&nbspдостать&nbspиз&nbspнего&nbspнож.text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l0&nbsplevel1&nbsplfo2’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>5. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Держа&nbspсемгу&nbspв
левой&nbspруке,&nbspправой&nbspрукой&nbspнарезать&nbspее&nbspкусочками,&nbsp4&nbspштуки&nbspи&nbspт.д.150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Это&nbspпрограмма:&nbspмы&nbspобозначили&nbspкаждое
действие,&nbspи&nbspмашина&nbspобязана&nbspего&nbspсделать,&nbspи&nbspперечислили&nbspвсе&nbspнеобходимое,&nbspчто
требуется&nbspмашине&nbspдля&nbspрешения&nbspкаждой&nbspподзадачи.&nbspОднако&nbspпредставим,&nbspчто&nbspмы
объясняем&nbspчеловеку,&nbspкак&nbspсделать&nbspбутерброд&nbspс&nbspсемгой.&nbspНаши&nbspинструкции&nbspбудут
следующими:text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l1&nbsplevel1&nbsplfo3’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>1. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Достаньте&nbspхлеб&nbspи
семгу.text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l1&nbsplevel1&nbsplfo3’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>2. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Достаньте&nbspнож,&nbspи&nbspс
помощью&nbspножа&nbspнарежьте&nbspсемгу&nbspна&nbsp4&nbspровных&nbspкуска.text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l1&nbsplevel1&nbsplfo3’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>3. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Разрежьте&nbspножом
хлеб&nbspна&nbspтакое&nbspже&nbspколичество&nbspчастей,&nbspкак&nbspи&nbspсемгу:&nbspна&nbsp4.text-indent:35.45pt;line-height:150%;mso-list:l1&nbsplevel1&nbsplfo3’>style=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif;mso-fareast-font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»‘>style=’mso-list:Ignore’>4. 11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>На&nbspкаждый&nbspломтик
хлеба&nbspположите&nbspкусочек&nbspсемги.&nbspГотово!150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Это&nbspалгоритм:&nbspцепочка&nbspкоманд,&nbspнеобходимых
для&nbspвыполнения&nbspчтобы&nbspдостичь&nbspцели&nbsp(&nbspв&nbspчастности,&nbspприготовить&nbspбутерброд&nbspс&nbspсемгой).
Заметим,&nbspчто&nbspалгоритм&nbsp–&nbspвещь&nbspкуда&nbspабстрактней,&nbspчем&nbspпрограмма.&nbspПрограмма&nbspговорит
роботу,&nbspчто,&nbspоткуда&nbspи&nbspкуда&nbspнужно&nbspчто&nbspположить&nbspи/или&nbspразрезать,&nbspчтобы&nbspвсе&nbspэто
приготовить&nbspи&nbspудовлетворить&nbspнужды&nbspзаказчика;&nbspтакже&nbspона&nbspприменима&nbspк&nbspконкретной
кухне.&nbspАлгоритм&nbspже,&nbspв&nbspотличие&nbspот&nbspпрограммы,&nbspможно&nbspприменить&nbspна&nbspлюбой&nbspдругой
кухне&nbspс&nbspразными&nbspнаборами&nbspэлементов&nbsp(колбаса&nbspэто,&nbspили&nbspсемга)[9].150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Таким&nbspобразом,&nbspnormal’>алгоритм&nbsp–&nbspэто&nbspсовокупность&nbspпоследовательных&nbspшагов,&nbspсхема&nbspдействий,
приводящих&nbspк&nbspжелаемому&nbspрезультату.150%’>mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Программаstyle=’font-size:14.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:150%;font-family:
«Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>&nbsp–&nbspэто&nbspсовокупность&nbspмашинных&nbspинструкций,&nbspкоторые
понимает&nbspкомпьютер,&nbspблагодаря&nbspчему&nbspспособно&nbspвыполнять&nbspвычисления,&nbspуправлять
программами,&nbspвыполнять&nbspсинхронизацию&nbspпроцессов,&nbspсоздавать&nbspмногопоточные&nbspкоманды
и&nbspпр.150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Говоря&nbspна&nbspязыке&nbspсхемы&nbspданных,&nbspалгоритм
имеет&nbspсвязь&nbsp«один&nbspко&nbspмногим»&nbsp-&nbspодин&nbspалгоритм&nbspможет&nbspвыполнять&nbspмножество&nbspпрограмм
или&nbspлюдей,&nbspа&nbspпрограмма,&nbspчаще&nbspвсего,&nbspимеет&nbspсвязь&nbsp«один&nbspк&nbspодному»&nbsp-&nbspкаждому
аппаратному&nbspобеспечению&nbspсоответствует&nbspсвоя&nbspпрограмма,&nbspоно&nbspписалось&nbspпод&nbspнее.150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Далее&nbspследует&nbspпояснить&nbspвопрос&nbspанализа
биометрических&nbspданных.&nbspИзвестно,&nbspчто&nbspбиометрия&nbsp–&nbspэто&nbspспособ&nbspраспознавания
человека&nbspпо&nbspего&nbspиндивидуальным&nbspсвойствам:&nbspфизическим,&nbspповеденческим,
психическим.&nbspБиометрия&nbspполучила&nbspстоль&nbspширокое&nbspраспространение&nbspпо&nbspпричине&nbspтого,
что&nbspс&nbspпомощью&nbspбиометрии&nbspможно&nbspуправлять&nbspинформационными&nbspтехнологиями,&nbspимея&nbspпри
себе&nbspидентификатор&nbspдоступа&nbsp(который&nbspи&nbspгенерируется&nbspиз&nbspсовокупности&nbspопределенных
человеческих&nbspхарактеристик).150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Данная&nbspобласть&nbspразработки&nbspявляется
относительно&nbspновой&nbspдля&nbspведущих&nbspстран&nbspЕвропы&nbspи&nbspСША&nbspи&nbspабсолютно&nbspновой&nbspдля&nbspРоссии.
Анализ&nbspинформации,&nbspсвязанной&nbspс&nbspбиометрическими&nbspданными&nbspнапрямую&nbspсвязан&nbspс&nbspанализом
той&nbspинформации,&nbspкоторая&nbspпоступает&nbspнепосредственно&nbspиз&nbspрезультатов&nbspбиометрической
идентификации&nbsp(биометрической&nbspаутентификации).&nbspОтметим,&nbspчто&nbspдля&nbspграмотного
прохождения&nbspбиометрической&nbspаутентификации&nbspнужна&nbspбольшая&nbspбаза&nbspданных.&nbspЧем&nbspбольше
база&nbspданных,&nbspтем&nbspвыше&nbspпроцент&nbspтого,&nbspчто&nbspданные&nbspсоответствуют&nbspизначально
заявленным&nbspкритериям.&nbspДругими&nbspсловами,&nbspкаждый&nbspиз&nbspобразцов&nbspдолжен&nbspиметь&nbspсопоставление
«один&nbspко&nbspмногим».150%’>font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Способы&nbspаутентификации&nbspв&nbspосновном&nbspделятся
на&nbsp3&nbspтипа:&nbspфакторы&nbspзнания&nbsp(то,&nbspчто&nbspможно&nbspзапомнить&nbspсвоим&nbspумом),&nbspфакторы
признака&nbsp(уникальный&nbspидентификатор&nbspчеловека)&nbspи&nbspфакторы&nbspвладения&nbsp(материальные
блага)(рисунок&nbsp1.2):line-height:150%’>&nbspsrc=»file:///C:/Users/mwu309/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg»
&nbspv:shapes=»Рисунок_x0020_1″>style=’mso-ignore:vglayout’&nbspclear=ALL>
font-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>Рис.&nbsp1.2&nbsp–&nbspОсновные&nbspспособы&nbspаутентификации150%’>Системы
биометрической&nbspаутентификации&nbspмогут&nbspбыть&nbspлибо&nbspстатическими&nbsp(основанные&nbspна
физиологических&nbspсвойствах&nbspчеловека),&nbspлибо&nbspдинамическими&nbsp(основанные&nbspна
свойствах,&nbspопределяющих&nbspповедение&nbspи&nbspпсихику&nbspиндивидуума).150%’>mso-bidi-font-weight:bold’>К&nbspстатической&nbspгруппе&nbspхарактеристик&nbspотносят&nbspтакие
характеристики&nbspкак&nbspfont-family:»Times&nbspNew&nbspRoman»,serif’>отпечатки&nbspпальцев,&nbspсвойства&nbspглаза
(радужная&nbspоболочка,&nbspсетчатка),&nbspиндивидуальный&nbspрисунок&nbspвен,&nbspрасположение&nbspлиний
на&nbspруках&nbspи&nbspладонях,&nbspДНК,&nbspгеометрия&nbspлица&nbspв&nbspцелом&nbspи&nbspпо&nbspотдельности&nbspи&nbspт.д.150%’>mso-bidi-font-weight:bold’>К&nbspдинамической&nbspгруппе&nbspхарактеристик&nbspможно&nbspотнести:
почерк&nbspи&nbspформат&nbspподписи,&nbspсердечный&nbspритм,&nbspголос&nbspчеловека,&nbspего&nbspтембр,&nbspчастота,
сила,&nbspвысота&nbspи&nbspпр.,&nbspтакже&nbspраспознавание&nbspязыка&nbspжестов&nbspи&nbspдаже&nbspскорость&nbspнабора
символов&nbspна&nbspкомпьютере[2].