Topological data analysis tutorial

概要

本チュートリアルでは,非専門家向けにHomCloudを用いたパーシステントホモロジーと,kmapperを用いたMapperのトポロジカルデータ解析について講演を行います.基礎理論の講義とソフトウェアの具体的な使用方法を紹介します.

開催日程

11月28日 13:00~16:30

11月29日 09:30~13:00

会場

理研AIP日本橋オフィス(日本橋一丁目三井ビルディング 15階)会議室1~4

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プログラム

11月28日(理論セッション)

13:00~14:30,大林 一平,パーシステントホモロジーの基礎と応用例の紹介

15:00~16:30,エスカラ・エマーソン,Mapperの基礎と応用例の紹介

~17:00,自由討論

11月29日(計算セッション)

09:30~11:00,大林 一平,HomCloud体験チュートリアル

11:30~13:00,エスカラ・エマーソン,Mapperでデータの「形」を見ましょう!

~13:30,自由討論

参考文献

  • HomCloud
  1. HomCloudチュートリアル集
  2. 平岡 裕章. タンパク質構造とトポロジー ―パーシステントホモロジー群入門. 共立出版 (2013)
  3. Nina Otter, et al. "A roadmap for the computation of persistent homology." EPJ Data Sci. (2017) 6: 17.
  • Mapper
  1. Singh, Gurjeet, Facundo Mémoli, and Gunnar E. Carlsson. "Topological methods for the analysis of high dimensional data sets and 3d object recognition." SPBG. 2007.
  2. Lum, Pek Y., et al. "Extracting insights from the shape of complex data using topology." Scientific reports 3 (2013): 1236.
  3. Rizvi, Abbas H., et al. "Single-cell topological RNA-seq analysis reveals insights into cellular differentiation and development." Nature biotechnology 35.6 (2017): 551.

注意事項

  • 旅費の補助を部分的に行う予定です。補助する場合は先着順で学生を優先します
  • 2日目に、以下のソフトをインストールしたノートPCを持参頂ければ、実演を同時に体験できます。

インストール

  1. HomCloud
    • 結構HomCloudのインストールがうまくいかない人が多くてすいませんでした.HomCloud 2.7.2で問題は解決してあるはずです.是非アップグレードしてください.
    • HomCloud 2.7.0をリリースしました!様々な改善が入ったりWindows版のインストールが簡単になったりしたので利用をお勧めします
    • HomCloudHomCloudインストールガイドを参照してインストールしてください。OSXLInux(Ubuntuなど)Windows,が利用可能です.
    • HomCloudの計算セッションでは、Jupyter notebookを利用する予定です。これらもインストールして使えるかどうか試しておいてください。
      • jupyter notebookの簡単な使いかたなどはHomCloudの解説ページにあります.このページからpython-tutorial.zipをダウンロードして適当なnotebook(pointcloudが良いでしょう)を一通り動かして動作確認しておいてください.
    • 計算セッションで利用するnotebookです.ファイルサイズが大きいのであらかじめダウンロードしておいてください.
  2. Mapper
    • python3のpipを使って、以下のパッケージをインストールしてください:numpy, scipy, pandas, sklearn, networkx, matplotlib, kmapper, trimesh. 上記のHomCloudのインストールガイドにpipの使い方が参考になれます。
      • 例:(コマンドラインで)pip3 install numpy scipy pandas sklearn networkx matplotlib kmapper trimesh
      • 注:OSによりますが、pip3ではなくて、pipの方が正しい場合があります。
    • https://github.com/emerson-escolar/mapper_tutorialをダウンロードして、mapperutilsをインストール:
      • ダウンロードしたmapperutilsのフォルダー(setup.pyのあるフォルダー)に移動して、以下のコマンドを実行してください。
      • pip3 install .
      • 注:OSによりますが、pip3ではなくて、pipの方が正しい場合があります。
    • kmapperの基本出力以外に、Mapperグラフの可視化と更なる解析のために、Cytoscape(https://cytoscape.org/)を使う予定です。

スライド

Mapperスライドの限定公開(複製、改変、転載、再配布及び転送等 禁止):link

アクセス

会場:理化学研究所AIPセンター日本橋オフィス(日本橋一丁目三井ビルディング 15階)会議室1~4

講演者

エスカラ・エマーソン(理化学研究所AIPセンター)

大林 一平(理化学研究所AIPセンター)

世話人

平岡 裕章(京都大学高等研究院/理化学研究所AIPセンター)

齋藤 俊輔(理化学研究所AIPセンター)

吉脇 理雄(理化学研究所AIPセンター)

連絡先:michio.yoshiwaki (at) riken.jp

共催

  • 理化学研究所AIPセンター(トポロジカルデータ解析チーム)
  • JST CREST「ソフトマター記述言語の創造に向けた位相的データ解析理論の構築(代表:平岡裕章)」
  • JST 未来社会創造事業「包括的トポロジカルデータ解析共通数理基盤の実現(代表:坂上貴之)」
  • 京都大学高等研究院ヒト生物学高等研究拠点(ASHBi)