Inhaltsverzeichnis
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Titel
Danksagung
1 Einführung
1.1 Zielsetzung und Gliederung der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Visualisierung
2.1.1 Wissenschaftliche Visualisierung - Eine Definition
2.1.2 Die Visualisierungspipeline
2.1.3 Dreidimensionale Visualisierungstechniken
2.1.3.1 Pseudo-3D-Visualisierung
2.1.3.2 3D-Visualisierung
2.1.3.3 Virtual Reality-Verfahren
2.2 Internet-Techniken
2.2.1 Multipurpose Internet Mail Extension (MIME)
2.2.2 Plugins
2.2.3 JavaScript
2.2.4 Java
2.2.5 VRML und X3D
2.2.6 Java3D
2.3 Verwendete Programme
2.3.1 Das chemische Managementsystem CACTVS
2.3.1.1 Zielsetzung
2.3.1.2 Die Architektur
2.3.2 Der 3D-Strukturgenerator CORINA
2.3.3 Das semiempirische MO-Programm VAMP
3 Visualisierung chemischer Datenobjekte
3.1 Molekulare Modelle und ihre Repräsentation
3.1.1 Ein historischer Rückblick
3.1.2 Struktur-Modelle
3.1.2.1 Wireframe-Modell
3.1.2.2 Ball & Stick-Modell
3.1.2.3 Space filling-Modell
3.1.2.4 Capped Sticks-Modell
3.1.2.5 Modelle für biologische Makromoleküle
3.1.2.6 Kristallographische Modelle
3.1.3 Molekulare Oberflächen
3.1.3.1 Van der Waals-Oberfläche
3.1.3.2 Connolly-Surface
3.1.3.3 Solvent Accessible Surface (SAS)
3.1.3.4 Solvent Excluded Surface (SES)
3.1.3.5 Bindungstaschen-Oberflächen
3.1.3.6 Isowert-basierte Elektronendichte-Oberflächen
3.1.3.7 Experimentell ermittelte Oberflächen
3.1.4 Molekulare Eigenschaften
3.1.4.1 Molekülorbitale (Isowert-basierte Eigenschaften)
3.1.4.2 Skalare Eigenschaften
3.1.4.3 Vektorielle Eigenschaften
3.1.4.4 Volumetrische Eigenschaften
3.1.5 Animationen
3.2 Internetbasierte Applikationen in der Chemie
3.2.1 Die frühen Jahre: 1970 - 1993
3.2.2 Vom Durchbruch bis zum Stand der Technik
3.3 Client-Server-Ansätze zur chemischen Visualisierung
3.3.1 Datentransfer
3.3.2 Softwaretransfer
3.3.3 Graphiktransfer
4 Client-Server-basierte Visualisierung
4.1 Hybride Strategien
4.1.1 Definition
4.1.2 VRML-Generator für chemische Austauschdateien
4.1.2.1 Zielsetzung
4.1.2.2 Funktionsbeschreibung
4.1.2.3 Implementierung
4.1.2.4 Diskussion
4.1.3 VRML-Animationsgenerator
4.1.3.1 Zielsetzung
4.1.3.2 Funktionsbeschreibung
4.1.3.3 Implementierung
4.1.3.4 Diskussion
4.1.4 ComSpec3D
4.1.4.1 Zielsetzung
4.1.4.2 Funktionsbeschreibung
4.1.4.3 Implementierung
4.1.4.4 Diskussion
4.1.5 MolSurf
4.1.5.1 Zielsetzung
4.1.5.2 Funktionsbeschreibung
4.1.5.3 Implementierung
4.1.5.4 Diskussion
4.1.6 Weitere hybride Ansätze
4.2 Client-seitige Strategien
4.2.1 Definition
4.2.2 OrbVis
4.2.2.1 Zielsetzung
4.2.2.2 Funktionsbeschreibung
4.2.2.3 Implementierung
4.2.2.4 Diskussion
4.2.3 Weitere Client-seitige Ansätze
4.3 Server-seitige Strategien
4.3.1 Definition
4.3.2 Server-seitige Anwendungen
4.4 Diskussion der Strategien
5 Data Mining und Datenvisualisierung
5.1 Data Mining und Knowledge Discovery in der Chemie
5.2 Data Mining-Methoden in der Chemie
5.2.1 Mulivariate Statistikmethoden
5.2.1.1 Principal Component Analysis (PCA)
5.2.1.2 Multi-Dimensional Scaling (MDS)
5.2.2 Neuronale Netze
5.2.2.1 Kohonen-Netzwerke
5.2.2.2 Counterpropagation-Netzwerk
5.2.3 Genetische Algorithmen
5.2.4 Weitere Data Mining-Methoden
5.2.5 Datenvisualisierung
5.3 Visuelles Data Mining - Eine Einführung
5.3.1 Visualisierung von Data Mining-Ergebnissen
5.3.2 Visualisierung von Zwischenergebnissen
5.3.3 Visualisierung von (Roh-)Daten
5.4 Methoden der Informationsvisualisierung
5.4.1 Datentypen und Dimensionalität
5.4.1.1 Eindimensionale Datensätze
5.4.1.2 Zwei- und dreidimensionale Datensätze
5.4.1.3 Multidimensionale Datensätze
5.4.1.4 Spezielle Datentypen
5.4.2 Die Visualisierungstechniken
5.4.2.1 Geometrie-basierte Ansätze
5.4.2.2 Icon- und Glyph-basierten Techniken
5.4.2.3 Pixel- und Voxel-orientierte Techniken
5.4.2.4 Hierarchische und Graph-basierte Techniken
5.4.2.5 Hybride Ansätze
5.4.3 Techniken zur Interaktion und Verzerrung
5.4.3.1 Dynamische Projektionstechniken
5.4.3.2 Interaktive Filter-Techniken
5.4.3.3 Interaktives Zooming
5.4.3.4 Interaktive Distortion-Techniken
5.4.3.5 Interaktive Linking- und Brushing-Techniken
6 Visuelle Data Mining-Applikationen
6.1 NCI Antitumor-Datenbank-Interface
6.1.1 Motivation und Zielsetzung
6.1.2 Funktionsbeschreibung
6.1.3 Implementierung
6.1.4 Diskussion
6.2 Das InfVis-Programm
6.2.1 Zielsetzung
6.2.2 Übersicht
6.2.3 Daten-Integration und -Management
6.2.4 Datenvisualisierung
6.2.5 Visuelles Mapping
6.2.5.1 Orthogonale Raumachsen
6.2.5.2 Größe
6.2.5.3 Farbe
6.2.5.4 Form
6.2.6 Interaktive und dynamische Techniken
6.2.6.1 Navigationswerkzeuge
6.2.6.2 Filterwerkzeuge (Dynamic Queries)
6.2.6.3 Selektionswerkzeuge
6.2.6.4 Detailwerkzeuge
6.2.7 Implementierung
6.2.8 Diskussion
6.3 NCI Screening Data 3D Miner
6.3.1 Zielsetzung
6.3.2 Funktionsbeschreibung
6.3.3 Implementierung
6.3.4 Diskussion
6.4 Ausblick
7 Anwendungsbeispiele
7.1 ChemCodes-Reaktionsdatenbank
7.1.1 Zielsetzung und Aufbau der Datenbank
7.1.2 Reaktionsoptimierung
7.1.2.1 Zielsetzung
7.1.2.2 Datenaufbereitung
7.1.2.3 Visuelles Data Mining
7.1.2.4 Diskussion
7.1.3 Reaktionsplanung
7.1.3.1 Zielsetzung
7.1.3.2 Datenaufbereitung
7.1.3.3 Visuelles Data Mining
7.1.3.4 Diskussion
7.2 NCI Antitumor-Screening-Datenbank
7.2.1 Zielsetzung und Aufbau der Datenbank
7.2.2 QSAR-Studien mit Platin-Verbindungen
7.2.2.1 Zielsetzung
7.2.2.2 Datenaufbereitung
7.2.2.3 Visuelles Data Mining
7.2.2.4 Auswertung und Diskussion
8 Zusammenfassung
9 Literaturverzeichnis
Anhang
A Farbabbildungen
B Hyperlinksammlung
C Krebszelllinien im NCI In Vitro Screen
D Platinverbindungen im NCI In Vitro Screen
E Publikationsliste
F Lebenslauf