[发明专利]肠道菌群配型的多组学数据优化方法、系统、设备及介质

权利要求书

1.一种肠道菌群配型的多组学数据优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

采集菌群移植供体与菌群移植受体的多组学数据；

分别对所述菌群移植供体和菌群移植受体的多组学数据进行预处理，得到待配型多组学数据；所述待配型多组学数据包括待配型供体多组学数据和待配型受体多组学数据；

构建自编码器，并根据所述自编码器对所述待配型多组学数据进行降维、压缩处理，得到多组学数据优化特征；所述自编码器包括编码器和解码器；所述多组学数据优化特征包括供体多组学数据优化特征和受体多组学数据优化特征。

2.如权利要求1所述的肠道菌群配型的多组学数据优化方法，其特征在于，所述构建自编码器的步骤包括：

根据肠道菌群配型需求，构建菌群移植配型多组学数据集；

根据所述菌群移植配型多组学数据集，分别搭建所述待训练编码器和待训练解码器，并设定对应的损失函数；

根据所述损失函数，采用反向传播算法对所述待训练编码器和待训练解码器进行训练更新，得到所述自编码器。

3.如权利要求1所述的肠道菌群配型的多组学数据优化方法，其特征在于，所述根据所述自编码器对所述待配型多组学数据进行降维、压缩处理，得到多组学数据优化特征的步骤包括：

将所述所述待配型多组学数据输入所述编码器进行特征压缩，得到对应的潜在空间表征；所述潜在空间表征表示为：

z＝f(X)＝σ(w₁X+b₁)

其中，X和z分别表示待配型多组学数据和对应的潜在空间表征；f(·)表示编码器的模型；σ(·)表示激活函数；w₁和b₁表示编码器的参数；

将所述潜在空间表征输入所述解码器进行特征重构，得到所述多组学数据优化特征；所述多组学数据优化特征表示为：

X′＝g(z)＝σ(w₂z+b₂)

其中，X′表示多组学数据优化特征；g(·)表示解码器的模型；w₂和b₂表示解码器的参数。

4.如权利要求2所述的肠道菌群配型的多组学数据优化方法，其特征在于，所述损失函数为均方方差函数；所述均方方差函数表示为：

其中，X_i和X′_i分别表示待配型多组学数据和多组学数据优化特征的第i个分量；N表示待配型多组学数据和多组学数据优化特征的分量总数；w₁和b₁表示编码器的参数；w₂和b₂表示解码器的参数。

5.如权利要求2所述的肠道菌群配型的多组学数据优化方法，其特征在于，所述自编码器为稀疏自编码器。

6.如权利要求5所述的肠道菌群配型的多组学数据优化方法，其特征在于，所述损失函数由均方方差函数与L1正则化函数组合得到；所述损失函数表示为：

其中，λ表示一个正数，用来控制稀疏化程度；X_i和X′_i分别表示待配型多组学数据和多组学数据优化特征的第i个分量；N表示待配型多组学数据和多组学数据优化特征的分量总数；|h_j|表示第j层输入和输出的L1范数；w₁和b₁表示编码器的参数；w₂和b₂表示解码器的参数。