健康与生命数据可视化

在高通量测序技术完善的背景下，生命科学的研究越来越以大数据为核心。相比于高能物理等学科的数据，健康与生命数据常常缺乏组织。除了基因测序以外，生命科学领域的学者们会使用各种实验方式追踪不同的细胞或分子成分。不同的机构或实验途径也往往依赖不同的参数标注、存储结构。而随着新一代基因测序技术的不断发展，全球各个实验室积累的数据又在成倍增长。日益复杂与庞大的数据逐渐成为了生命科学领域研究的瓶颈。

可视化与可视分析在探索、分析与展现科学数据中有着重要的地位。通过可视化手段对生物数据可以进行良好、直观的展示，揭示数据内在错综复杂的关系。以基因组测序数据为例，测序技术能够获得生命体中的DNA、RNA等丰富的序列资料。可视化系统能够处理不同类型的基因组数据，高效地展示任意部位的基因组，并提供基因组的比对、标注等功能。以UCSC Genome Browser为例，它提供了以染色体位置为索引的基因组数据视图，并参考基因组为标准提供位置坐标轴。以Gitools为代表的可视分析工具集成了统计功能，如对基因组进行聚类，并通过热力图等进行展示。此外，可视化的手段可以帮助研究人员检测、识别和分析基因组中的结构变异。对分子结构数据的研究聚焦于复杂结构与功能的关系，如蛋白质大分子的功能由许多因素（包括其构成、空间排列和动态行为）决定。研究这些因素有助于生物化学家和生物学家更好地了解蛋白质行为和设计具有特殊性质的蛋白质。这些研究最常见的方法之一是比对不同分子之间的相似性和差异。可视化系统需要对大量的数据集快速建立3D视图模型，并减少3D视图中的遮挡。以可视分析工具ParaView为例，它不仅实现了对分子结构的3D还原，还实现了分布式存储计算的方法分析大规模的分子数据。使用现代虚拟现实（VR）设备来呈现分子结构或显微镜提供详细的3D数据也是目前的趋势。通过完全沉浸式手眼跟踪可以进行丰富的交互。这可以用于进行生物显微镜中的重要分析，提供最直观的界面。