Biological Database Modeling

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出版者:Artech House Publishers
作者:Chen, Jake 编
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:2007-10-31
价格:USD 123.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9781596932586
丛书系列:
图书标签:
  • Database
  • 生物数据库
  • 数据库建模
  • 生物信息学
  • 数据管理
  • 数据挖掘
  • 生物统计学
  • 计算机科学
  • 信息技术
  • 生命科学
  • 数据分析
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具体描述

Modern biological research in areas like drug discovery produces a staggering volume of data, and the right modeling tools can help scientists apply it in ways never before imaginable. This collection of next-generation biodata modeling techniques combines innovative concepts, methods, and applications with case studies in genome, microarray, proteomics, and drug discovery projects to help bioinformatics professionals develop ever-more powerful data management systems in any domain. Breaking new ground at the intersection of life sciences and data management, the book introduces practitioners to core biodata modeling techniques, biological database resources, and ontology concepts. It explains the latest envelope-pushing methods and software applications for processing, integrating, and managing biodata.

好的,这是一份关于一本名为《生物数据库建模》的图书的详细内容介绍,该介绍力求详尽,且不包含任何关于人工智能或自动化生成过程的痕迹。 --- 《生物数据库建模:从数据结构到高级系统设计》 图书简介 在当代生物科学研究中,数据已成为驱动创新的核心动力。基因组学、蛋白质组学、代谢组学以及系统生物学等领域的海量、多源异构数据对传统的管理和分析方法提出了严峻的挑战。有效地组织、存储和检索这些复杂数据,是实现高效生物信息学分析和生物医学突破的关键。本书《生物数据库建模》,正是为应对这一挑战而精心撰写的一部权威指南。它系统地阐述了构建高效、可扩展且符合生物学逻辑的数据库系统的核心原理、方法论和实践技术。 一、 基础理论与生物数据特性 本书的第一部分奠定了理解生物数据库建模的理论基础,并深入剖析了生物学数据的内在复杂性。 1. 生物信息学的数据库需求分析: 首先,本书详细探讨了当前生物信息学研究面临的主要数据挑战,包括数据的多样性(序列、结构、功能、通路、临床表型等)、异构性(关系型、非关系型、图形结构)、动态性(数据不断更新和注释)以及规模的指数级增长。我们强调了对数据质量、可追溯性和互操作性的严格要求。 2. 核心数据模型回顾与选择: 传统的关系型数据库(RDBMS)在处理结构化数据方面依然占据重要地位,本书回顾了范式理论在生物数据建模中的应用,如序列数据表的规范化。然而,面对生物学中普遍存在的复杂关联和网络结构,本书重点介绍了非关系型数据库(NoSQL)的优势,包括文档数据库(如MongoDB)用于存储灵活的实验记录,键值存储(如Redis)用于缓存高频查询的中间结果,以及图形数据库(如Neo4j)在描绘蛋白质相互作用网络、代谢通路和遗传调控网络方面的强大能力。 3. 本体论与数据标准化: 现代生物数据库建模必须超越简单的表结构设计,深入到语义层面。本书投入大量篇幅讲解如何应用生物本体论(Ontology)——如GO (Gene Ontology)、ChEBI、SNOMED CT等——来构建一致、无歧义的数据模型。我们指导读者如何利用本体论定义数据实例之间的严格关系,确保数据在不同系统和研究团队间的语义一致性,从而实现真正意义上的数据集成和知识发现。 二、 关系型数据库的高级建模实践 尽管新兴技术不断涌现,关系型数据库在需要高度事务性和数据完整性的核心功能(如物种鉴定、实验元数据管理)中仍不可或缺。 1. 基因与序列数据建模: 传统的FASTA格式和GenBank记录的复杂性要求精细的关系建模。本书提供了一套优化的方案来存储基因组、转录本和蛋白质序列数据。我们探讨了如何平衡数据冗余和查询性能,例如,通过合理的索引策略和视图设计来高效处理大规模序列比对结果和变异信息(如dbSNP的结构)。 2. 实验元数据与实验设计(MIAME/MIAPE): 实验的背景信息(样本来源、处理条件、测序平台、分析流程)是数据可重复性和可信度的基石。本书详细演示了如何根据MIAME(微阵列数据)、MIAPE(蛋白质组学数据)等行业标准,设计出可灵活扩展的元数据模型,确保实验的完整记录和审计追踪能力。 3. 数据库规范化与反规范化策略: 针对生物数据查询的特点,本书教授了何时以及如何应用反规范化技术来优化读取性能,尤其是在涉及跨表连接(JOIN)成本高昂的大型数据库环境中。这包括预计算派生数据、使用物化视图等高级RDBMS特性。 三、 进阶模型:NoSQL与图数据库的应用 生物数据的非结构化和网络化特性,使得NoSQL解决方案成为现代生物数据库架构中不可或缺的一部分。 1. 文档数据库(MongoDB)在临床数据和表型记录中的应用: 临床和表型数据往往具有高度的非结构化和可变字段特征。本书展示了如何利用JSON/BSON文档模型来灵活存储患者记录、疾病表型描述和复杂的自由文本注释,避免传统关系模型中僵硬的列结构。 2. 图数据库(Neo4j)在生物网络建模中的核心地位: 这是本书的重点之一。生物学本质上是关于连接性的学科。我们详细介绍了如何将基因调控网络、蛋白质相互作用(PPI)、药物靶点网络、以及疾病关联网络映射为图结构。本书提供了从构建属性图(Property Graph)到执行复杂路径查询(如最短路径、中心性分析)的完整案例分析,展示了图数据库在发现潜在生物学关联和预测新功能方面的优越性。 3. 混合架构与数据联邦: 现实世界的生物信息系统很少只依赖单一技术。本书探讨了如何设计混合数据库架构(Polyglot Persistence),例如,使用关系型数据库存储核心引用数据,使用图数据库处理网络分析,并使用文档数据库管理用户上传的实验数据。同时,我们讨论了数据联邦(Data Federation)和数据虚拟化技术,以实现跨异构数据源的统一查询视图。 四、 性能、集成与数据治理 优秀的模型设计必须辅以高效的实现和严格的治理流程。 1. 数据库性能优化与扩展性: 针对生物数据查询的特点,本书提供了深入的性能调优指南,包括分区策略(Partitioning)以应对基因组数据的纵向和横向扩展需求,以及缓存层的设计以加速高频查询。 2. 数据集成与互操作性: 我们讨论了如何设计API层和数据导出格式,以确保数据库内容能够被下游的分析工具和计算流程无缝消费。内容涵盖了RESTful API设计、GraphQL的应用潜力,以及如何遵循 FAIR 原则(可查找、可访问、可互操作、可重用)来设计模型结构。 3. 安全性、隐私与数据治理: 尤其在涉及人类遗传数据和临床数据的场景中,数据的安全性和隐私保护至关重要。本书详细介绍了数据脱敏(Anonymization)、访问控制(RBAC/ABAC)的数据库层面实现,以及审计日志的设计,确保数据库系统符合如 HIPAA 或 GDPR 等相关法规的要求。 目标读者 本书面向生物信息学家、生物医学研究人员、数据科学家、生物技术公司的系统架构师以及希望深入理解生物数据基础设施构建的计算机科学专业学生。掌握本书内容,读者将能够从根本上提升设计和管理复杂、大规模生物数据库系统的能力,从而为下一代生物科学发现奠定坚实的数据基础。 ---

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读后感

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拿到这本书的时候,我首先被它沉甸甸的质感所吸引,这通常意味着内容的丰富和扎实。封面设计简洁而富有深意,暗蓝色的背景衬托着抽象的基因链和数据流的意象,恰如其分地展现了本书的主题。翻开内页,印刷清晰,纸张的触感也非常舒适,这对于需要长时间沉浸在阅读中的读者来说,是非常重要的考量。我深信,生物数据库建模是生物信息学领域一个至关重要的支撑性学科,没有高效的模型,再多的数据也只是冰冷的数字。我迫切地希望书中能够系统地梳理生物数据库建模的理论体系,从数据模型的基础概念,如实体、属性、关系,到关系模型、面向对象模型、图数据库模型等在生物学领域的具体应用。此外,我特别期待书中能够探讨如何有效地对异构的生物数据进行整合和建模,以及如何设计能够支持复杂生物查询和分析的数据库结构。希望作者能够提供一些实际的建模案例,例如如何为蛋白质相互作用网络构建一个高效的数据库,或者如何为临床基因组学数据设计一个灵活可扩展的建模方案。

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我一直对生物信息学领域充满好奇,尤其是如何将海量的生物学数据转化为有意义的知识。这本书的出现,恰好填补了我在这方面的知识空白。“Biological Database Modeling”这个书名,听起来就充满了挑战性,也让我看到了解决生物学研究中数据瓶颈的希望。我猜测书中会深入探讨生物学数据的多样性和复杂性,例如基因序列、蛋白质结构、表达谱、相互作用网络等等,并且分析不同类型数据在建模时所面临的独特挑战。我特别期待作者能够详细讲解各种数据库模型(如关系型、NoSQL、图数据库等)在生物学领域的适用性,以及如何根据具体的研究问题选择最合适的模型。我希望能看到具体的建模步骤和原则,例如如何进行数据抽象、概念设计、逻辑设计和物理设计,以及如何进行数据库的性能优化和维护。如果书中还能包含一些最新的生物数据库建模技术和前沿研究方向,那将是对我最大的帮助。

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我是在一个偶然的机会得知这本书的,当时正在寻找能够提升我在基因组学研究中数据处理能力的资料,无意中看到了它的名字。 “Biological Database Modeling”,这个书名本身就充满了力量,它暗示着一种将生物学数据转化为结构化、可操作的信息资产的艺术。我一直在思考,我们积累的如此庞大的生物学数据,究竟应该如何才能真正地发挥出它们的价值?仅仅是存储起来是不够的,我们需要有智慧的方式来组织它们,以便能够从中挖掘出新的科学洞见。我非常希望这本书能够详细阐述构建生物数据库的各个环节,从数据采集、清洗、标准化,到概念模型、逻辑模型、物理模型的选择与设计。特别是,我关注的是如何根据不同的生物学研究目标,来设计出最适合的数据库模型。例如,一个用于药物研发的数据库,和一个用于物种进化研究的数据库,它们在结构和查询方式上肯定会有很大的差异。这本书能否提供一套通用的指导原则,又能否针对不同应用场景提供具体的解决方案,这正是我所期待的。

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我是在一次偶然的机会了解到这本书的,当时我正在寻找关于如何更有效地管理和分析生物学数据的解决方案。 “Biological Database Modeling” 这个书名立刻吸引了我,因为它直接触及了我目前研究中最棘手的问题之一。我设想这本书会深入探讨生物学数据的独特性,例如其异构性、多尺度性以及动态变化性,并在此基础上提出相应的建模策略。我非常期待书中能够详细讲解各种数据库模型,包括关系型数据库、NoSQL数据库,尤其是图数据库在生物学领域的应用。图数据库尤其让我感兴趣,因为生物学数据本身就充满了丰富的关系,比如基因调控网络、蛋白质相互作用网络等等,用图模型来表示它们似乎是天然的选择。我希望这本书能够提供具体的建模方法和工具,帮助我将我所拥有的生物学数据转化为能够支持复杂分析和洞察的结构化信息。

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这本书的装帧设计相当考究,封面采用哑光质感,触感温和,色彩搭配既有科技感又不失生物学领域的沉静。书脊上的书名清晰醒目,侧边裁剪整齐,一看就是出自一家印刷精美的出版社。我之所以对这本书产生兴趣,是因为我在研究中经常会遇到各种生物数据的管理和分析难题,如何将零散的数据整合起来,形成一个有机的整体,并能高效地进行查询和挖掘,是困扰我的一个重要问题。我猜这本书会从根本上解决这个问题,通过讲解数据库建模的原理和方法,帮助我构建出更科学、更实用的生物数据库。我尤其期待书中能够详细阐述概念模型、逻辑模型和物理模型的设计过程,以及如何根据生物数据的特点,选择合适的实体、属性和关系。同时,我也希望书中能够提供一些关于数据集成、数据质量控制和数据库性能优化的实用技巧,让我在实际操作中能够得心应手。

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当我第一次看到这本书的标题时,就立刻被它深深吸引了。“Biological Database Modeling”——这不仅仅是一个技术术语,它更像是一种解决生物学研究中复杂数据问题的钥匙。在当下这个生物学研究蓬勃发展的时代,海量数据的产生是必然的,而如何有效地组织、存储、管理和分析这些数据,已经成为科学探索的瓶颈。我渴望这本书能够提供一套系统化的方法论,指导我如何将生物学中的各种数据,从基因序列到蛋白质结构,再到复杂的生物通路,有效地建模,并构建出既有扩展性又易于查询的数据库。我尤其期待书中能深入探讨不同数据库模型(如关系型、非关系型、图数据库等)在生物学领域的适用性,以及如何根据具体的生物学问题选择最合适的建模策略。希望作者能够通过清晰的解释和丰富的案例,帮助我掌握生物数据库建模的核心技术,从而更好地推动我的研究。

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这本书的装帧设计真是令人眼前一亮,纸质的触感温润而厚实,封面上的图案既抽象又富有科技感,仿佛预示着书中内容将带领读者遨游在信息与生命的交织领域。从书脊处就能感受到它的分量,这通常意味着内容上的充实和深度。迫不及待地翻开第一页,印刷的字体大小和行间距都恰到好处,即使长时间阅读也不会感到疲劳。封底的简介勾勒出了本书探讨的核心——生物数据库建模,这个主题本身就充满了吸引力,它将计算机科学的严谨逻辑与生物学的前沿探索巧妙地结合在一起。我尤其期待书中能够深入浅出地解释如何构建高效、可扩展的生物数据库,以及如何利用这些数据库解决复杂的生物学问题。想象一下,那些庞大而复杂的基因组数据,蛋白质结构信息,以及微生物群落的生态网络,究竟需要怎样精妙的模型来管理和分析?这本书是否能提供清晰的框架和实用的方法论,帮助我理解其中的奥秘?我希望作者能够循序渐进地引导读者,从基础概念讲起,逐步深入到高级建模技术,并且最好能提供一些真实的案例研究,让我能够更直观地感受到理论知识的实践价值。读这本书,我不仅仅是想获取知识,更希望能够激发我对这一领域的思考和探索欲望。

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初次接触这本书,我便对其严谨的标题和深邃的主题产生了浓厚的兴趣。生物数据库建模,这是一个连接了计算机科学的严谨逻辑与生命科学的奥秘的交叉学科领域,其重要性不言而喻。如今,生物学研究已经进入了大数据时代,海量的基因组、蛋白质组、代谢组等数据如潮水般涌来,如何有效地组织、管理和分析这些数据,已经成为制约科学进步的关键瓶颈。我期望这本书能够提供一套系统而全面的理论框架,指导读者如何构建高质量、高性能的生物数据库。我尤其关注书中对于不同数据模型(如关系模型、面向对象模型、图数据库模型等)在生物学领域的应用分析,以及如何根据具体的研究需求进行选择和优化。此外,我希望作者能够通过详细的案例研究,例如如何为基因组变异数据建模,或者如何为药物靶点数据库设计最优模型,来生动地展示建模过程中的关键技术和注意事项。

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在我看来,生物信息学的发展离不开强大的数据管理和分析能力,而数据库建模正是这一切的基石。这本书的出现,对我而言,就像是打开了一扇通往更深层理解的大门。我之所以对它充满期待,是因为我深知,没有科学严谨的数据库模型,我们所收集到的海量生物学数据,将很难转化为有价值的科学发现。我猜想书中会系统地介绍生物数据库建模的理论知识,从基础的数据模型概念,到各种高级建模技术,都会有详尽的阐述。我特别关注书中是否能涵盖如何处理和整合不同来源的生物数据,例如基因序列数据、蛋白质结构数据、文献数据以及临床数据等,以及如何构建能够支持复杂生物学查询和分析的数据库模式。如果书中能提供一些实际的案例,比如如何为代谢通路数据库进行建模,或者如何设计一个能支持药物发现的数据仓库,那将是极大的帮助。

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这本书的作者在生物信息学领域似乎有着深厚的造诣,从我初步的浏览来看,他/她的写作风格兼具学术的严谨性和对复杂概念的驾驭能力。虽然我还没有深入阅读每一个章节,但仅从其对生物数据库建模这一主题的选题上,就能感受到其前瞻性和重要性。在当今生物学研究日新月异的时代,海量数据的产生是必然的,如何有效地组织、存储、管理和分析这些数据,成为了阻碍科学突破的关键瓶颈之一。这本书的出现,恰恰弥补了这一领域的知识空白。我设想书中会详细探讨不同类型的生物数据库,例如基因数据库、蛋白质数据库、代谢组数据库等等,并且深入剖析它们各自的特点和建模需求。更重要的是,我期待书中能够提供一套行之有效的建模方法论,能够帮助研究者们构建出既能满足当前需求,又能适应未来数据增长的数据库系统。这不仅仅是技术的堆砌,更是一种思维方式的转变。希望作者能够巧妙地将理论知识与实践应用相结合,通过具体的例子和清晰的图示,让读者能够真正理解生物数据库建模的精髓,从而能够独立地进行相关的设计和开发工作。

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