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“统计大讲堂”系列讲座第五十四讲
时间:2018-10-25

2018年10月19日,我院“统计大讲堂”系列学术报告第五十四讲在明主1016会议室成功举行。本次报告邀请南开大学统计与数据科学学院邹长亮教授向我院师生分享关于近期change-points问题的最新研究成果,还有Brigham and Women`s Hospital and Harvard Medical School的田亮老师分享他的研究成果。我院许王莉教授和孙怡帆副教授分别主持了本次学术报告,尹建鑫副院长和我院硕博学生,参加了本次学术报告会议。

报告首先由许王莉教授介绍了邹长亮教授的学术经历。邹长亮教授08年于南开大学获博士学位,随后留校任教。研究方向是统计学、质量科学及其与数据科学领域的交叉研究和实际应用。研究兴趣也包括:高维数据统计推断、大规模数据分析、统计过程控制、变点和异常点检测等。在统计学和质量科学领域杂志发表论文几十篇,获得国家“万人计划”首批青年拔尖人才,教育部“青年长江学者”,国家优秀青年科学基金支持。对于自己获得的荣誉,邹教授非常谦虚的作出回应,并表示还是要从事物的本质出发做研究。

邹教授的报告题目是:Consistent estimation of the number of change-points。本次报告是以变点问题为基本研究点,通过简单的数据例子,邹教授解释了变点问题的主要研究和模型假定,也阐明了变点问题和异常点检测的不同。其次在参数模型的框架下,邹教授系统介绍了目前变点研究中的一个关键问题是,如何精确的确定变点的数目。从模型选择的角度,介绍了一系列以BIC为拓展的带惩罚的选择方法。也指出这些方法针对不同问题惩罚不同,以及实际实现的困难。为此,邹教授提出了一种基于CV的具有普遍性的data driven 的方法,利用2-fold的CV进行变点数的确定,并且从理论上说明该方法选择的一致性;进一步的,邹教授还将该方法拓展到semi parametric的模型。最后邹教授从数据模拟的角度,验证了其方法的稳定性。

邹教授深入浅出的报告使得在场的每一位老师和同学受益匪浅,会后,老师和同学们进行了深入的讨论,并对change-points问题的进一步研究可能性进行了探讨。

田亮老师研究领域广泛,包括统计物理学、系统生物学等,目前主要研究方向为人体微生物的功能及动态性。其研究成果已发表在Nature Communications(Nature子刊), Physical Review E, Europhysis Letter 等诸多刊物上。

田老师此次报告的主题是“Deciphering Functional Redundancy in the Human Microbiome”。本次报告主要围绕人体微生物群的“功能冗余性”,通过剖析基因网络结构,探究人体微生物群功能冗余性存在的原因、功能冗余性在人体内的建立过程,及其在医学上的诊断和治疗意义等。

一个正常成年人的细胞数量是40-60万亿,而人体内外生活的微生物是其10倍。微生物的世界是怎样的?田老师通过一个生动的视频开始了本期的报告。接着,田老师由现象到本质逐一揭示了他关于该主题的研究。通过分析相关的微生物公开数据,田老师发现,不同健康人体内的微生物群组成差别非常大,而在微生物的基因表达或功能上,不同人之间的表现却相对一致。这一现象揭示了人体微生物群落的一个生态特性,即“功能冗余性”:多个微生物具有相同功能,灭活其中一种微生物不影响其功能的实现。这保证了微生物生态系统的“稳定性”。与功能冗余性相对的是“功能多样性”(Functional Diversity)。而微生物系统功能冗余性的出现与什么相关?其在人体内是如何构建的?它可以给相关疾病带来怎样的治疗意义?田老师逐一对这些问题展开报告。通过构建微生物群与其基因组中的基因片段的双边网络图,田老师发现,该网络呈现典型的拓扑特征,即“highly-nested structure”,这一特征与微生物群功能冗余性的形成密切相关。另外,通过研究人体肠道微生物群发现,肠道微生物展现了一个特殊的结构:core-periphery structure。该结构使得肠道微生物群的功能冗余性大大高于人体其他部位微生物的功能冗余性,而这也使得人体内肠道环境更加稳健。

此外,田老师还详细阐述了微生物系统功能冗余性及功能多样性在婴儿体内的建立过程。整个研究对于治疗某些急性肠道疾病具有较大意义。

最后,在场师生针对本次报告提出了自己的见解与疑问,与田老师进行了热切的讨论。