Computational methods for large-scale single-cell RNA-seq and multimodal data

Emerging single cell genomics technologies such as single cell RNA-seq (scRNA-seq) and single cell ATAC-seq provide new opportunities for discovery of previously unknown cell types, facilitating the study of biological processes such as tumor progression, and delineating molecular mechanism differences between species. Due to the high dimensionality of the data produced by the technologies, computation and mathematics have been the cornerstone in decoding meaningful information from the data. Computational models have been challenged by the exponential growth of the data thanks to the continuing decrease in sequencing costs and growth of large-scale genomic projects such as the Human Cell Atlas. In addition, recent single-cell technologies have enabled us to measure multiple modalities such as transcriptome, protome, and epigenome in the same cell. This requires us to establish new computational methods which can cope with multiple layers of the data. To address these challenges, the main goal of this thesis was to develop computational methods and mathematical models for analyzing large-scale scRNA-seq and multimodal omics data. In particular, I have focused on fundamental single-cell analysis such as clustering and visualization. The most common task in scRNA-seq data analysis is the identification of cell types. Numerous methods have been proposed for this problem with a current focus on methods for the analysis of large scale scRNA-seq data. I developed Specter, a computational method that utilizes recent algorithmic advances in fast spectral clustering and ensemble learning. Specter achieves a substantial improvement in accuracy over existing methods and identifies rare cell types with high sensitivity. Specter allows us to process a dataset comprising 2 million cells in just 26 minutes. Moreover, the analysis of CITE-seq data, that simultaneously provides gene expression and protein levels, showed that Specter is able to incorporate multimodal omics measurements to resolve subtle transcriptomic differences between subpopulations of cells. We have effectively handled big data for clustering analysis using Specter. The question is how to cope with the big data for other downstream analyses such as trajectory inference and data integration. The most simple scheme is to shrink the data by selecting a subset of cells (the sketch) that best represents the full data set. Therefore I developed an algorithm called Sphetcher that makes use of the thresholding technique to efficiently pick representative cells that evenly cover the transcriptomic space occupied by the original data set. I showed that the sketch computed by Sphetcher constitutes a more accurate presentation of the original transcriptomic landscape than existing methods, which leads to a more balanced composition of cell types and a large fraction of rare cell types in the sketch. Sphetcher bridges the gap between the scalability of computational methods and the volume of the data. Moreover, I demonstrated that Sphetcher can incorporate prior information (e.g. cell labels) to inform the inference of the trajectory of human skeletal muscle myoblast differentiation. The biological processes such as development, differentiation, and cell cycle can be monitored by performing single cell sequencing at different time points, each corresponding to a snapshot of the process. A class of computational methods called trajectory inference aims to reconstruct the developmental trajectories from these snapshots. Trajectory inference (TI) methods such as Monocle, can computationally infer a pseudotime variable which serves as a proxy for developmental time. In order to compare two trajectories inferred by TI methods, we need to align the pseudotime between two trajectories. Current methods for aligning trajectories are based on the concept of dynamic time warping, which is limited to simple linear trajectories. Since complex trajectories are common in developmental processes, I adopted arboreal matchings to compare and align complex trajectories with multiple branch points diverting cells into alternative fates. Arboreal matchings were originally proposed in the context of phylogenetic trees and I theoretically linked them to dynamic time warping. A suite of exact and heuristic algorithms for aligning complex trajectories was implemented in a software Trajan. When aligning single-cell trajectories describing human muscle differentiation and myogenic reprogramming, Trajan automatically identifies the core paths from which we are able to reproduce recently reported barriers to reprogramming. In a perturbation experiment, I showed that Trajan correctly maps identical cells in a global view of trajectories, as opposed to a pairwise application of dynamic time warping. Visualization using dimensionality reduction techniques such as t-SNE and UMAP is a fundamental step in the analysis of high-dimensional data. Visualization has played a pivotal role in discovering the dynamic trends in single cell genomics data. I developed j-SNE and j-UMAP as their generalizations to the joint visualization of multimodal omics data, e.g., CITE-seq data. The approach automatically learns the relative importance of each modality in order to obtain a concise representation of the data. When comparing with the conventional approaches, I demonstrated that j-SNE and j-UMAP produce unified embeddings that better agree with known cell types and that harmonize RNA and protein velocity landscapes

SƠN TRUYỀN THỐNG TRÊN NGHỆ THUẬT TRANG TRÍ THỜI NGUYỄN, THỰC TRẠNG, GIẢI PHÁP VÀ HƯỚNG BẢO TỒN

Sơn truyền thống trên trang trí di tích thời Nguyễn là những đồ sơn có giá trị thẩm mỹ độc đáo. Trải qua hơn một thế kỷ, sơn truyền thống trên trang trí vẫn tồn tại, có tính dân dã và tính tâm linh. Ngoài ra, nó còn  có ý nghĩa nhân văn Chân –Thiện –Mỹ. Những sắc màu cổ kính của chất liệu sơn truyền thống hòa quyện với hoạ tiết trang trí, biểu hiện rõ nét trên các công trình kiến trúc, mỹ thuật cung đình thời Nguyễn như Điện Thái Hoà, Thế Miếu, Hưng Miếu, Hiển Lâm Các... và một số lăng tẩm khác. Qua khảo sát, trao đổi với các chuyên gia và dựa trên các tư liệu thu thập được, chúng tôi trình bày vai trò và thực trạng của việc sử dụng Sơn truyền thống trong nghệ thuật tạo hình trang trí tại một số công trình di tích ở Thừa Thiên Huế. Từ đó, đưa ra những kiến nghị và giải pháp đối với việc bảo tồn Sơn truyền thống trên nghệ thuật trang trí thời Nguyễn

GIẢI PHÁP THƯƠNG MẠI HÓA SÁNG CHẾ CHO DOANH NGHIỆP Ở MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN, VIỆT NAM

The stage of invention from establisment to application in production life is a difficult and challenging process for enterprises with patented inventions. Understanding of inventions and commercialization of inventions will help ensure absolute rights in the process of exploitation, transfer and use of inventions in enterprises with higher efficiency. Objective of this paper is to learn about inventions, the form of steps to commercialize inventions of some enterprises in the Central and Central Highlands. In addtion, the present of commercializing inventions in some typical fields from company is also studied. The paper gives somes solutions to commercialize inventions in order to contribute to creating a strong development for enterprises. Keywords: Model, invented commercialization, enterprise, Central and Central Highland.Giai đoạn sáng chế ra đời đến ứng dụng vào đời sống sản xuất là một quá trình khó khăn và thử thách đối với danh nghiệp có sáng chế được cấp bằng độc quyền (patent). Việc hiểu biết về sáng chế và thương mại hóa sáng chế sẽ giúp bảo đảm được quyền lợi tuyệt đối trong quá trình khai thác, chuyển giao, sử dụng sáng chế trong các doanh nghiệp đạt hiệu quả cao hơn. Mục tiêu của bài báo là tìm hiểu về sáng chế, hình thức các bước thương mại hoá sáng chế của một số doanh nghiệp ở miền Trung và Tây nguyên. Bên cạnh đó, thực tiễn hoạt động thương mại hoá sáng chế ở một số lĩnh vực tiêu biểu từ các doanh nghiệp cũng được nghiên cứu. Bài báo đưa ra một số giải pháp thương mại hóa sáng chế nhằm góp phần vào việc tạo ra sự phát triển vững mạnh cho các doanh nghiệp. Từ khoá: Mô hình; Thương mại hoá sáng chế; Doanh nghiệp; miền Trung và Tây Nguyê

17-19世紀フエの歴史変遷におけるタインハー港町とバオヴィン港町

VĂN HÓA - LỊCH SỬ HUẾ QUA GÓC NHÌN LÀNG XÃ PHỤ CẬN VÀ QUAN HỆ VỚI BÊN NGOÀI 　フエの文化と歴史：周辺集落と外部との関係からの視点より　Session 1: Huong Vinh Land with town-harbour Thanh Ha-Bao Vin

THE STRUCTURE OF GRAPHS ON n VERTICES WITH THE DEGREE SUM OF ANY TWO NONADJACENT VERTICES EQUAL TO n-2

Let G be an undirected simple graph on n vertices and sigma2(G)=n-2 (degree sum of any two non-adjacent vertices in G is equal to n-2) and alpha(G) be the cardinality of an maximum independent set of G. In G, a vertex of degree (n-1) is called total vertex. We show that, for n>=3 is an odd number then alpha(G)=2 and G is a disconnected graph; for n>=4 is an even number then 2=<alpha(G)<=(n+2)/2, where if  alpha(G)=2 then G is a disconnected graph, otherwise  G is a connected graph, G contains  k total vertices and n-k vertices of degree delta=(n-2)/2, where 0<=k<=(n-2)/2. In particular, when k=0 then G is an (n-2)/2-Regular graph

Old architectures in Thanh Ha - Bao Vinh area

VĂN HÓA - LỊCH SỬ HUẾ QUA GÓC NHÌN LÀNG XÃ PHỤ CẬN VÀ QUAN HỆ VỚI BÊN NGOÀI 　フエの文化と歴史：周辺集落と外部との関係からの視点より　Session 1: Huong Vinh Land with town-harbour Thanh Ha-Bao Vin

Tái cơ cấu hệ thống các ngân hàng Việt Nam gắn với xử lý nợ xấu – Một số khuyến nghị chính sách

Bài viết đánh giá thực trạng hoạt động hệ thống ngân hàng Việt Nam trong bối cảnh thực hiện đề án cơ cấu lại hệ thống các tổ chức tín dụng (TCTD). Kết quả nghiên cứu cho thấy, hoạt động tái cấu trúc ngân hàng đã diễn ra mạnh mẽ với chỉ đạo quyết liệt của Chính phủ và Ngân hàng nhà nước, đặc biệt trong phê duyệt chủ trương chuyển giao bắt buộc 4 ngân hàng diện kiểm soát đặc biệt nhằm lành mạnh và ổn định hệ thống ngân hàng. Tuy nhiên, với thực trạng nền kinh tế suy thoái, những vấn đề về nợ xấu gia tăng vượt qua ngưỡng an toàn 3%, tỷ lệ bao phủ nợ xấu giảm xuống dưới 100%, tín dụng tăng trưởng chậm, biên lợi nhuận thu hẹp đang trở thành nguy cơ dẫn dến rủi ro hoạt động của hệ thống ngân hàng Việt Nam. Trước thực trạng đó, tác giả đưa ra một số khuyến nghị chính sách nhằm nâng cao hiệu quả tái cơ cấu hệ thống ngân hàng

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ SỤC KHÍ CỦA QUÁ TRÌNH THU HỒI VI TẢO BẰNG KĨ THUẬT LỌC MÀNG

Nghiên cứu này tiến hành áp dụng kĩ thuật lọc màng để thu hoạch vi tảo. Trong quá trình lọc, màng bị tắc do vi tảo bám dính lên bề mặt màng lọc. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống sục khí có vai trò quan trọng để hạn chế vi tảo bám lên bề mặt màng. Cường độ sục khí ảnh hưởng lớn đến năng suất lọc và áp suất hút. Cường độ sục khí được xác định tỉ lệ nghịch với diện tích bề mặt được sục khí. Kết quả khảo sát cho thấy khi cường độ sục khí nhỏ hơn 0,189 l/cm2.phút, năng suất lọc giảm và áp suất hút tăng rất nhanh, khi cường độ sục khí lớn hơn 0,189 l/cm2.phút, áp suất hút tăng không đáng kể và ổn định dần. Vì vậy, trong quá trình thiết kế hệ thống cần tính toán hợp lí để diện tích bề mặt bé nhất sao cho cường độ sục khí tối ưu, vừa tiết kiệm năng lượng, vừa giải quyết vấn đề tắc màng hiệu quả nhất

THỬ NGHIỆM VIỆC MỞ RỘNG BÀI TOÁN NGƯỢC XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU ĐÁY BỂ TRẦM TÍCH ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU CỦA MÓNG CÓ CẤU TRÚC DẠNG VÒM

ATEMPT THE IMPROVEMENT OF GRAVITY INVERSION OF SEDIMENTARY BASIN DEPTH TO DETERMINE THE DEPTH TO BASEMENT OF DOM STRUCTURES In this paper the improvement of gravity inversion of sedimentary basin depth is presented to determine the depth to basement of dom structures. Based on this method, a computer programme is made a code to atempt in bouth two and three dimensional models. Received results of  the modelling shows  highly exact  and stable of the the methods.

THIẾT KẾ CÁC MẪU MÁNG HÉO ỨNG DỤNG CHO NGÀNH SẢN XUẤT CHÈ VIỆT NAM

SUMMARYSuccess in researching on designing withering tea trough helps small and medium companies to apply easily to their producing condition. Depend on specific scale and producing condition, producer can choose for them the suitable side and composition of the withering tea trough. When using these kinds of withering tea trough, the product quality is considerably improved; this may create good condition to curling and fermenting afterwards. From that point, using these kinds of withering tea trough can make the black tea quality advanced and stable. Besides, withering tea trough also helps producers to save energy, reduce environment pollution which is the big problem of our society and all countries in the world.SUMMARYDESIGNING STYLE OF WITHERING TEA TROUGH FOR TEA MANUFACTURING INDUSTRY OF VIETNAMSuccess in researching on designing withering tea trough helps small and medium companies to apply easily to their producing condition. Depend on specific scale and producing condition, producer can choose for them the suitable side and composition of the withering tea trough. When using these kinds of withering tea trough, the product quality is considerably improved; this may create good condition to curling and fermenting afterwards. From that point, using these kinds of withering tea trough can make the black tea quality advanced and stable. Besides, withering tea trough also helps producers to save energy, reduce environment pollution which is the big problem of our society and all countries in the world