R言語 CRAN Task View：ケモメトリックスと計算物理学

CRAN Task View: Chemometrics and Computational Physicsについて、機械翻訳を交えて日本語化し掲載しております。

概要

Maintainer:	Katharine Mullen
Contact:	katharine.mullen at stat.ucla.edu
Version:	2024-01-29
URL	https://CRAN.R-project.org/view=ChemPhys
Source:	https://github.com/cran-task-views/ChemPhys/
Contributions:	このタスクビューに対する提案や改良は、GitHubのissueやpull request、またはメンテナのアドレスに電子メールで送ってください。詳しくはContributing guideをご覧ください。
Installation:	このタスクビューからのパッケージは、ctvパッケージを使用して自動的にインストールすることができます。例えば、ctv::install.views(“ChemPhys”, coreOnly = TRUE)は全てのコアパッケージをインストールし、ctv::update.views(“ChemPhys”)はまだインストールしていない全てのパッケージと最新のものをインストールします。詳細については、CRAN Task View Initiativeを参照してください。

Chemometrics and Computational Physicsは、物理化学実験のほか、物理化学システムのシミュレーションに関連するデータの分析にも関わっています。base Rの多くの関数は、これらの目的に役立ちます。

Ron WehrensによるChemometricswith R：Multivariate Data Analysis in the Natural and Life Sciences、ISBN 978-3-662-62027-4、Springer、2020の第2版では、ライフサイエンスにおける多変量統計の概要と、ケモメトリックスの分野からのいくつかの特定のトピックについて説明します。 関連するパッケージChemometricsWithRは、本の例の複製を容易にします。

エリック・D・ファイゲルソンとG・ジョゲシュ・バブによる「Rアプリケーションを使用した天文学の現代統計手法」（ISBN-13：9780521767279、ケンブリッジ、2012年）は、 Rの例で示されている天文学者の統計の概要と、天文学分析で使用されている最も重要な手法の概要を示しています。

書籍「ケモメトリクスでの多変量統計分析入門（共著Kurt VarmuzaとPeter Filzmoser、ISBN 978-1-420-05947-2、CRC Press、2009）」は、パッケージchemometricsに関連しています。

R in Chemistryの特集号が2006年8月に発行されました。2007年1月にSpectroscopy and Chemometrics in Rに特化したJournal of Statistical Software（JSS）が発行されました。

もし、重要なことが抜けていたり、新しいパッケージや機能をここで紹介すべき場合は、メンテナへのメール、上記リンク先のGitHubリポジトリでのissueやpull requestの提出をお願いします。

線形回帰モデル

• 線形モデルは、（statsの）lm()と（OLSを介して）取り付けることができます。Ax = bの中のxの最小二乗解はまたcoef（qrを（A）、b）のように計算することができます。
• nnlsは、非負又は非正の値は、xを拘束する手段を提供します。
  • bvlsは、X上の他の境界が適用されることを可能にします。
• 等張回帰の機能は、Isoで使用可能であり、最小二乗基準で与えられたベクトルxに最も近い単峰ベクトルを決定するのに有用です。
• 分散不均一線形モデルは、nlmeのgls()を使用してフィットさせることができます。

非線形回帰モデル

• （statsの）nls()だけでなく、lmは、非線形最小二乗問題の解を可能にします。
• nlmeのgnls()を使用して、およびnlregによって、相関および/または不等分散をモデル化できます。

曲線分解

• PTAkは、Kモードの元本テンソル解析のための機能を提供します。PCAN（タッカー-n）とPARAFAC/CANDECOMP：パッケージには、いくつかの他のマルチウェイメソッドが含まれています。
• ALSは、多変量曲線分解交互最小二乗法（MCR-ALS）が実装されています。
• alsaceは、ピークの位置合わせや識別のための機能を備え、多くの注射でフォトダイオードアレイ検出（LC-DAD）のデータとの液体クロマトグラフィー用MCR-ALSのサポートを提供します。
• drcは、濃度反応、用量反応および時間-反応データのモデルを中心とした1または複数の非直線曲線の分析のための機能を提供します。
• mdatoolsは、SIMPLISMAに類似した制約条件と純度ベースのメソッドを持つMCR-ALS用の関数を提供します。
• pcvは、PCA、主成分回帰、部分最小二乗回帰モデルに対するProcrustesクロスバリデーション法を実装しています。
• LearnPCAは、PCAを説明する一連のビネットを提供します。

部分最小二乗法

• plsは、部分最小二乗回帰（PLSR）と主成分回帰（PCR）を実装しています。
• lsplsは、最小二乗-部分最小二乗（LS-PLS）メソッドを実装しています。
• splsは、スパースPLSを実装しています。
• gplsは、反復に基づいた一般化部分最小二乗、最小二乗ブライアン・マルクスの（IRWLS）メソッドの再重み付けを実装しています。
• enplsは、アンサンブル部分最小二乗、特徴の重要性、異常値検出、および（スパース）部分最小二乗回帰に基づくアンサンブルモデリングを測定するためのフレームワークを実装しています。
• mdatoolsは、PLS回帰と判別分析（PLSDA）の両方に対応する関数を提供し、多数のプロット、回帰係数のJack-Knifing推論、その他多くの補助ツールを備えています。

主成分分析

• 主成分分析（PCA）は、princomp()としてパッケージの統計です。いくつかのグラフィカルなPCA表現は、psyに記載されています。
• homalsは、非線形主成分分析を提供し、定義するセット、非線型正準相関分析（Gifiファミリーのモデル）によって。
• ロバストな主成分の数は、所望のpcaPPを使用して計算することができます。
  • elasticnetは、スパースPCAを適用することができます。
• subselectは、完全なデータセットのサロゲートとして変数サブセットの品質を評価する関数のコレクションを提供します。
• mdatoolsは、PCA解析のための関数を提供します。これらの関数は，通常のデータセットだけでなく、スペクトル画像を含む画像でも動作します。PCAのランダム化バージョンは、大規模なデータセットの計算を高速化するために使用することができます。また、このパッケージはPCAに基づく分類法、Soft Independent Modelling of Class Analogy (SIMCA)を実装しています。

因子分析

• factanal()として因子分析（FA）は、パッケージステータスです。拡張機能の詳細については、Psychometricsタスクビューを参照してください。

組成データ解析

• compositionsは、組成データの一貫性の分析のための機能（例えば物質の部分）と正の数（例えば濃度）を提供します。書籍も参照してください。Analyzing Compositional Data with R by K. Gerald von den Boogaart und Raimon Tolosana-Delgado, ISBN: 978-3-642-36808-0, Springer, 2013.

独立成分分析

• fastICAは、独立成分分析（ICA）を計算することができます。

クラスタリング

• Clusterタスクビューは、クラスタ化の問題のために使用することができるパッケージのリストを提供しています。

変数選択

• AICを用いた線形モデルのための段階的な変数選択は、関数step()で提供されています。
  • leapsは、マローのCpとを使用して、デフォルトでは、飛躍・アンド・バウンド変数選択を実装しています。
  • stepPlrは、罰則付きロジスティック回帰のための段階的な変数選択を提供しています。
• varSelRFは、ランダムフォレストのための変数選択の方法が用意されています。
  • clustvarselは、モデルベースのクラスタリングのための変数選択を実装しています。
• BioMarkは、変数選択のための2つのメタメソッドを実装します。データの異なるサブセット、および統計的検定における有意性のカットオフのデータ駆動型の選択肢を提供して高等批評、に対する安定性の選択（t検定、VIP値またはPLSDA回帰係数のような一次選択法を適用）。
• mdatoolsは、VIPスコア、選択性比（SR）、および区間PLSに基づく方法を実装しています。

自己組織化マップ

• kohonenは、自己組織化マップだけでなく、教師付きパターン認識やデータ融合のためのいくつかの拡張機能を実装しています。
  • somは、自己組織化マップするための関数が用意されています。

微分方程式

• 微分方程式を扱うDifferentialEquationsタスクビューを参照してください。

度量衡学

• unitsは、ユニットメタデータをベクトル、行列、配列に添付し、ユニットの自動伝播、変換、導出、単純化を提供します。
• errorsは、ベクトル、行列、配列に不確定性のメタデータを付加し、自動伝搬と報告を提供します。
• quantitiesは、unitsとerrorsのパッケージを統合し、ベクトル、行列、配列の数量計算システムを提供します。
• constantsは、国際理事会の学際的委員会である科学技術に関するデータ委員会（CODATA）によって報告された値に基づいて基本的な物理定数の値を提供します。
• NISTunitsは、基本的な物理定数の値も提供します。それに含まれる値は、国立標準技術研究所（NIST）によって報告された値に基づいています。
• measurementsは、メトリック単位と帝国単位の間で変換する機能や、他の寸法の測定値からの寸法の未知の値を計算する機能など、物理的測定を扱いやすいツールが含まれています。
• metRologyは、測定の不確かさの推定や実験室間の計測比較の研究など、計測アプリケーションのサポートを提供します。

キャリブレーション

• investrは、線形および非線形回帰モデルによるキャリブレーション/逆推定を容易にします。
• chemCalは、リニア校正機能をプロットし、測定のための標準誤差を推定するための機能を提供します。
• nlregは、非線形キャリブレーションモデルに便利です。

セルオートマトン

• simecolは、セルオートマトンのモデリングのための関数が含まれています。

熱力学

• CHNOSZは、標準ギブスエネルギーと他の熱力学特性、および熱力学データベースに含まれている種の間の反応の化学的親和性を計算するための関数を提供します。
• IAPWS95は、International Association for Properties of Water and Steam (IAPWS) 1995 formulationsに従って、水の熱力学的特性を計算する関数を提供します。

外部ライブラリへのインターフェース

• rcdkは、ユーザがChemistry Development Kit (CDK),ケムインフォマティクスのためのJavaフレームワークの機能にアクセスすることができます。これにより、ユーザは分子をロードし、フィンガープリントを評価し（fingerprintを介して）、分子記述子を計算することができる。さらに、CDK APIを使用すると、2Dで構造を表示することができます。
  • rcdklibsは、Rの使用のためのCDKライブラリを提供します。
• ChemmineRは、Rに小分子を分析するためのケムインフォマティクスツールキットです。パッケージのアドオンが、加速構造類似性検索のためのeiR、ミスマッチ寛容最大共通部分構造マッチングにfmcsRを含みます。RからOpenBabelなどの機能にアクセスするための生物活性のデータを分析するためbioassayR、およびChemmineOB。
• webchemは、ユーザがウェブ上のさまざまなソースからの化学物質情報を取得し、さまざまなAPIと対話することができます。次が含まれています。
  • Chemical Identifier Resolver
  • ChemSpider
  • PubChem
  • Chemical Translation Service
  • PAN Pesticide Database
  • Alan Wood’s Compendium of Pesticide Common Names
  • PHYSPROP Database
  • ETOX
  • PPDB
  • ChemIDplus
• standartoxは、生態毒性試験データのStandartoxデータベースにアクセスすることができます。

分光学

• ブライアン・ハンソンは広範囲のFree and Open Source Software (FOSS) for Spectroscopyをコンパイルしましたが、その多くはRパッケージの形式です。
• spectralAnalysisを使用すると、分光データを前処理、視覚化、分析することができます。非負行列分解解析が含まれています。
• ChemoSpecは、スペクトルのプロット（NMR、IRなど）、HCA、PCA、モデルベースのクラスタリングなどのトップダウンの探索的データ解析を実行するためのユーザーフレンドリーな機能を収集します。
• HyperChemoBridgeは、ChemoSpec（とhyperSec）オブジェクトを相互変換します。
• speaqは、階層的クラスタベースピークアライメント（CluPA）を実装し、NMRスペクトルを整列させるために使用することができます。
• TIMPは、物理学と化学のアプリケーションで分離可能な非線形モデルを当てはめるための問題解決環境を提供し、広範囲に時間分解分光データに適用されています。
• ChemoSpec2Dは、COSY（相関分光法）およびHSQC（異核単一量子コヒーレンス）2D NMR（核磁気共鳴）スペクトルなどの2D分光データセットの予備的ケモメトリックスを可能にします。
• spectrinoは、スペクトルの表示と整理のためのツールを提供します。
• NIRStatは、近赤外分光法（NIRS）の時系列を用いた輸血関連の差分検査を提供します。
• serrsBayesは、ラマン分光データのベイジアンモデリングを可能にします。

クロマトグラフィー

• chromConverterは、クロマトグラフィーデータをRに読み込むためのパーサーを提供します。現在、Agilent ChemstationとMasshunterのファイルをサポートしており、テキストベースのフォーマットも増えつつあります。
• GCalignRは、ピークの保持時間に基づいてピークを整列させ、サンプル間で相同ピークをマッチングさせます。
• LCMSQAは、液体クロマトグラフ/質量分析（LC/MS）実験の品質をチェックするためのツールを提供します。
• RGCxGCは、二次元ガスクロマトグラフィーデータを解析するためのツールボックスです。
• RpeakChromは、クロマトグラフィーカラムの特性評価とクロマトグラフィーのピークをモデリングするツールを含んでいます。

質量分析法

• MSnbaseは、処理および定量をプロットする、質量分析に基づくプロテオミクスデータ処理のためのインフラストラクチャを定義します。
• MALDIquantは、ベースライン補正、ピーク検出および質量スペクトルのプロットするための支援を受けて、MALDI-TOF質量分析データの定量分析のためのツールを提供します。
  • MALDIquantForeignは、「MALDIquant」オブジェクトに/からデータをインポートします。
• OrgMassSpecRは、グラフィカルな表示、安定同位体希釈を使用して定量化し、タンパク質の水素/重水素交換実験を中心とした、有機的/生物学的質量分析用です。
• バイオコンダクターはMassSpecWavelet、PROcessをパッケージ化し、xcmsは、質量分析データの分析用に設計されています。
• apLCMSは、LC/MSベースのメタボロミクスデータの処理のために設計さます。
• xMSanalyzerは、他の機能の中でのパラメータ設定の複数のセットから合流apLCMSサンプル処理結果を可能にします。
• MSPrepは、反復試験の要約、フィルタリング、帰属、および正規化を含むメタボロームデータの後処理のためです。
• metaMSは、MSベースメタボロミクスデータ処理と複合注釈パイプラインです。
  • RaMSは、質量分析データをフォーマットし、可視化する機能を提供します。
• readMzXmlDataは、mzXML 形式のデータを取り込みます。
• readBrukerFlexDataは、Bruker *flex フォーマットのデータを取り込みます。
• MSboxは、質量分析データ解析のためのツール群を提供します。
• enviPatは、質量分析における同位体パターン、プロファイル、セントロイドの計算を可能にします。
• HaDeXは、質量分析計による水素・重水素交換実験（HDX-MS）の処理、解析、可視化のための機能を提供します。

磁気共鳴イメージング、磁気共鳴スペクトロスコピー

• MedicalImagingタスクビューでは、fMRI、MRI、および関連データで使用できるパッケージのリストを提供します。

蛍光寿命イメージング顕微鏡法

• 蛍光寿命イメージング顕微鏡法（FLIM）データセットの可視化と分析のための機能は、TIMPで提供されています。

蛍光ゆらぎ分光法

• FCSlibは、蛍光ゆらぎ分光法のデータ解析のための関数を提供します。

放射性炭素年代測定

• Bchronは、放射性炭素と非放射性炭素日付の深さに基づいて年表を作成します。
• rcarbonは、放射性炭素年代測定の校正と解析を可能にします。
• ISRaDは、International Soil Radiocarbon Database (ISRaD)の開発、維持、分析、展開のためのデータとツールを提供します。
• nimbleCarbonは、放射性炭素年代をベイズ法で解析するための機能を提供します。
• rcarbonは、放射性炭素年代を校正・解析するためのパッケージです。
• spDatesは、放射性炭素年代における空間的勾配の解析を可能にします。

天文学と天体物理学

• astrodatRは、現代の天文学の研究から19のデータセットを収集しており、その多くは前述の教科書「Rアプリケーションとの天文学のための近代的な統計的方法」で説明されています。
• RobPerは、光の曲線に（確実に）フィッティング周期関数に基づいて、ピリオドグラムを計算します。
• snapshotは、宇宙論的N体/ SPHシミュレーションのためのガジェットコードからN体のスナップショットを読み書きするための関数が含まれています。
• UPMASKは、教師なし測光メンバーシップ例えば使用して恒星のクラスタ内の割り当て、測光、空間的な位置を実行します。
• solaRは、地球から太陽の動きを決定し、入射太陽放射を決定する機能を提供します。
• FITSioは、FITS（フレキシブル・イメージ・交通システム）形式、天文学で標準形式のファイルを読み書きするためのユーティリティが用意されています。
• stellaRは、ピサ低質量のデータベースから恒星トラックや等時線を管理し、表示します。
• astroFnsは、その他の天文学の機能、ユーティリティ、およびデータを提供します。
• cosmoFnsは、距離および時間、光度、分子線観測を含む観測宇宙学で有用な他の量の標準式が含まれています。
• celestialは、多くの一般的な天文変換ルーチン、特にHMSとdegreesスキームが含まれています。
• SCEPtERは、有効温度、[Fe / H]、および天体変動のパラメータの観測データを用いて、星の質量および半径を推定するために使用されます。
• liraは、天文学でベイジアン線形回帰と予測を実行し、データのすべての種類のエラーと相関を考慮します。
• SPADARは、オンザフライ方式の変換を含め、広く使用されている天文座標系（赤道、黄道、銀河）の全天グリッドプロットとこれらのシステムのデータの散布図を作成する関数が用意されています。
• SCEPtERbinaryは、実効温度、金属性[Fe / H]、質量、および2つの星の半径から採用された、二重線の離散二元系の星の年齢を推定することを可能にします。
• Astrostatistics and Astroinformatics Portalは、天文学における統計分析に関するR中心の情報収集です。
• Hans Werner Borchersは、Astronomy modules and links for R, Python, and Juliaがあります。

エネルギーのモデリング

• solaRは、太陽光発電などの太陽エネルギーの捕捉および使用に関連するシステムをシミュレートし、モデル化するための機能が用意されています。

水、土壌の化学

• AquaEnvは、（海の）酸性化とCO2、空気と水の交換に焦点を当てた水生化学モデリングのためのツールボックスです。
• 水と土壌の化学的性質に関連するさらなる関連したEnvironmetricsタスク・ビューを参照してください。

滴定曲線

• titrationCurvesは、酸/塩基、錯体形成、酸化還元、及び沈殿滴定曲線をプロットする機能を提供します。

電気化学

• eChemは、ボルタンメトリー、クロノアンペロメトリー、クロノクーロメトリー実験をシミュレートする機能を提供します。これは分析化学のコースで有用です。

健康物理学

• radsaferは、放射線安全のための機能を提供します。
  • RadDataは、国際放射線防護委員会からの線量計算のための核崩壊データを提供します。
  • AeroSampleRは、エアロゾルサンプリングの理想的な効率性を推定することができます。