383 lines
10 KiB
TeX
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10 KiB
TeX
\documentclass{beamer}
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\usepackage{xcolor}
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\usepackage{listings}
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\usepackage{pgf}
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%\usepackage{pgf,pgfarrows,pgfnodes,pgfautomata,pgfheaps,pgfshade}
|
|
%\usepackage{multimedia}
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\usepackage[english]{babel}
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|
\usepackage{movie15}
|
|
\usepackage[latin1]{inputenc}
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|
\usepackage{times}
|
|
\usepackage{amsmath}
|
|
\usepackage{bm}
|
|
\usepackage[T1]{fontenc}
|
|
\usepackage[scaled=.90]{helvet}
|
|
\usepackage{scalefnt}
|
|
\usepackage{tikz}
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|
\usepackage{ textcomp }
|
|
\usepackage{soul}
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|
\usepackage{hyperref}
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|
\definecolor{lightblue}{rgb}{.7,.7,1.}
|
|
\definecolor{mygreen}{rgb}{0,1.,0}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\mode<presentation>
|
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{
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\usetheme{Singapore}
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\setbeamercovered{opaque}
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\usecolortheme{tuebingen}
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\setbeamertemplate{navigation symbols}{}
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|
\usefonttheme{default}
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|
\useoutertheme{infolines}
|
|
% \useoutertheme{miniframes}
|
|
}
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|
\AtBeginSection[]
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|
{
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\begin{frame}<beamer>
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\begin{center}
|
|
\Huge \insertsectionhead
|
|
\end{center}
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|
% \frametitle{\insertsectionhead}
|
|
% \tableofcontents[currentsection,hideothersubsections]
|
|
\end{frame}
|
|
}
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|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%5
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|
\setbeamertemplate{blocks}[rounded][shadow=true]
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|
\title[]{Scientific Computing -- Grundlagen der Programmierung }
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|
\author[]{Jan Grewe\\Abteilung f\"ur Neuroethologie\\
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Universit\"at T\"ubingen}
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|
\institute[Wissenschaftliche Datenverarbeitung]{}
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\date{12.10.2015 - 06.11.2015}
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|
%\logo{\pgfuseimage{../../resources/UT_BM_Rot_RGB.pdf}}
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|
\subject{Einf\"uhrung in die wissenschaftliche Datenverarbeitung}
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\vspace{1em}
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|
\titlegraphic{
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|
\includegraphics[width=0.5\linewidth]{../../resources/UT_WBMW_Rot_RGB}
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|
}
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|
%%%%%%%%%% configuration for code
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|
\lstset{
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|
basicstyle=\ttfamily,
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numbers=left,
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|
showstringspaces=false,
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|
language=Matlab,
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|
commentstyle=\itshape\color{darkgray},
|
|
keywordstyle=\color{blue},
|
|
stringstyle=\color{green},
|
|
backgroundcolor=\color{blue!10},
|
|
breaklines=true,
|
|
breakautoindent=true,
|
|
columns=flexible,
|
|
frame=single,
|
|
captionpos=b,
|
|
xleftmargin=1em,
|
|
xrightmargin=1em,
|
|
aboveskip=10pt
|
|
}
|
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
|
\newcommand{\mycite}[1]{
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|
\begin{flushright}
|
|
\tiny \color{black!80} #1
|
|
\end{flushright}
|
|
}
|
|
|
|
\input{../../latex/environments.tex}
|
|
\makeatother
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|
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|
\begin{document}
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|
\begin{frame}[plain]
|
|
\frametitle{}
|
|
\vspace{-1cm}
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|
\titlepage % erzeugt Titelseite
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\end{frame}
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|
|
|
\begin{frame}[plain]
|
|
\frametitle{Rekapitulation}
|
|
\begin{enumerate}
|
|
\item Was ist ein Programm\pause
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|
\item Skripte\pause
|
|
\item Funktionen\pause
|
|
\item Vom Problem zum Algorithmus
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|
\end{enumerate}
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|
\end{frame}
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|
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|
|
|
\begin{frame}
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|
\frametitle{Grundlagen der Programmierung}
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|
\frametitle{Tagesmen\"u}
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|
\begin{enumerate}
|
|
\item Graphische Darstellung von Daten I
|
|
\item Fortgeschrittene Datenstrukturen und Navigation im
|
|
Dateisystem.
|
|
\item Spiketrain Analyse I
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|
\item \"Ubungen, \"Ubungen, \"Ubungen.
|
|
\end{enumerate}
|
|
\end{frame}
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|
\begin{frame}[plain]
|
|
\huge{1. Graphische Darstellung von Daten}
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\end{frame}
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|
\begin{frame}[fragile]
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|
\frametitle{Graphische Darstellung von Daten}
|
|
\framesubtitle{Plotting Interface}
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|
Es gibt zwei Wege Graphen zu bearbeiten:
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\begin{enumerate}
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|
\item Klickibunti \"uber das \textit{graphische User Interface}\pause
|
|
\item Die Kommandozeile bzw. in Skripten und Funktionen.\pause
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|
\end{enumerate}
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|
Beides hat seine Berechtigung und seine eigenen Vor- und Nachteile. Welche?
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\end{frame}
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\begin{frame} [fragile]
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|
\frametitle{Graphische Darstellung von Daten}
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|
\framesubtitle{Ver\"andern von Eigenschaften \"uber die Kommandozeile}
|
|
\vspace{-0.75em}
|
|
\scriptsize
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|
\begin{lstlisting}
|
|
fig = figure();
|
|
set(gcf, 'PaperUnits', 'centimeters', 'PaperSize', [11.7 9.0]);
|
|
set(gcf, 'PaperPosition',[0.0 0.0 11.7 9.0], 'Color', 'white')
|
|
hold on
|
|
plot(time, neuronal_data, 'color', [ 0.2 0.5 0.7], 'linewidth', 1.)
|
|
plot(spike_times, ones(size(spike_times))*threshold, 'ro', 'markersize', 4)
|
|
line([time(1) time(end)], [threshold threshold], 'linestyle', '--',
|
|
'linewidth', 0.75, 'color', [0.9 0.9 0.9])
|
|
ylim([0 35])
|
|
xlim([0 2.25])
|
|
box('off')
|
|
xlabel('time [s]', 'fontname', 'MyriadPro-Regular', 'fontsize', 10)
|
|
ylabel('potential [mV]', 'fontname', 'MyriadPro-Regular', 'fontsize', 10)
|
|
title('pyramidal cell', 'fontname', 'MyriadPro-Regular', 'fontsize', 12)
|
|
set(gca, 'TickDir','out', 'linewidth', 1.5, 'fontname', 'MyriadPro-Regular')
|
|
saveas(fig, 'spike_detection.pdf', 'pdf')
|
|
\end{lstlisting}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame} [fragile]
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|
\frametitle{Graphische Darstellung von Daten}
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|
\framesubtitle{Ver\"andern von Eigenschaften \"uber die Kommandozeile}
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|
\begin{figure}
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\centering
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|
\includegraphics[width=0.75\columnwidth]{./images/spike_detection}
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|
\end{figure}
|
|
\end{frame}
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|
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|
\begin{frame} [fragile]
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|
\frametitle{Graphische Darstellung von Daten}
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|
\framesubtitle{Welche Art Plot wof\"ur?}
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|
\url{http://www.mathworks.de/discovery/gallery.html}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame} [fragile]
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|
\frametitle{Graphische Darstellung von Daten}
|
|
\framesubtitle{Was macht einen guten Plot aus?}
|
|
\begin{figure}
|
|
\centering
|
|
\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{./images/convincing}
|
|
\end{figure}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame} [fragile]
|
|
\frametitle{Graphische Darstellung von Daten}
|
|
\framesubtitle{Was macht einen guten Plot aus?}
|
|
\begin{enumerate}
|
|
\item Klarheit.
|
|
\item Vollstaendige Beschriftung.
|
|
\item Deutliche Unterscheidbarkeit von Kurven.
|
|
\item Keine suggestive Darstellung.
|
|
\item Ausgewogenheit von Linienst\"arken Schrift- und Plotgr\"o{\ss}e.
|
|
\end{enumerate}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
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|
\begin{frame}[plain]
|
|
\huge{2. Fortgeschrittene Datenstrukturen}
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|
\end{frame}
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|
|
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|
|
|
|
\begin{frame}[fragile]
|
|
\frametitle{Fortgeschrittene Datenstrukturen}
|
|
\framesubtitle{Strukturen}
|
|
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame}[fragile]
|
|
\frametitle{Fortgeschrittene Datenstrukturen}
|
|
\framesubtitle{Strukturen}
|
|
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
\begin{frame}[fragile]
|
|
\frametitle{Fortgeschrittene Datenstrukturen}
|
|
\framesubtitle{Navigieren im Dateisystem}
|
|
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame}
|
|
\frametitle{Fortgeschrittene Datenstrukturen}
|
|
\framesubtitle{Cell Arrays}
|
|
\begin{enumerate}
|
|
\item Matrizen k\"onnen nur rechtwinklig sein.\pause
|
|
\item Manchmal hat man aber unterschiedlich viele Datenpunkte, die
|
|
dennoch logisch zusammengeh\"oren.\pause
|
|
\item Z.B. Wenn man Zeitpunkte von Neuronalen- oder Verhaltensereignissen hat.
|
|
\end{enumerate}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame}[fragile]
|
|
\frametitle{Fortgeschrittene Datenstrukturen}
|
|
\framesubtitle{Cell Arrays}
|
|
\scriptsize
|
|
\begin{lstlisting}
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|
>> % create a cell array
|
|
>> cell_array = {};
|
|
>>
|
|
>> % assignment of arbitrary content
|
|
>> cell_array{1} = ones(100,1);
|
|
>> cell_array{2} = ones(10000,100);
|
|
>> cell_array{3} = 'das ist ein Test';
|
|
>> cell_array{4} = {};
|
|
>>
|
|
>> % accessing of content
|
|
>> size(cell_array{1})
|
|
ans =
|
|
100 1
|
|
>>
|
|
\end{lstlisting}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame}[plain]
|
|
\huge{3. Spiketrain Analyse I}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame}
|
|
\frametitle{Spiketrain Analyse I}
|
|
\framesubtitle{Rasterplot}
|
|
\begin{figure}
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|
\centering
|
|
\includegraphics[width=0.375\columnwidth]{images/rasterplot}
|
|
\end{figure}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame}
|
|
\frametitle{Spiketrain Analyse I}
|
|
\framesubtitle{Rasterplot}
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|
\"Ubung:
|
|
\begin{enumerate}
|
|
\item Ladet die Datei: electrorecptor\_spike\_times.mat aus dem
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|
Ilias Ordner.
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|
\item Der Datensatz enth\"alt die Zeiten von Aktionspotentialen.
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\item Schaut euch den Inhalt und skizziert wie das Problem gel\"ost
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|
werden k\"onnte.
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|
\item Erzeugt einen Rasterplot.
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|
\end{enumerate}
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|
\end{frame}
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|
|
|
\begin{frame}
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\frametitle{Spiketrain Analyse I}
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\framesubtitle{Feuerrate \"uber
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die Zeit}
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|
\begin{enumerate}
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|
\item Die Feuerrate kann aus dem Abstand zwischen zwei
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|
aufeinanderfolgenden Aktionspotentialen
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|
(\textbf{Interspikeinterval}) berechnet werden. \pause
|
|
\item Auch als \textbf{Instantane Feuerrate} bezeichnet.
|
|
\end{enumerate}
|
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\begin{figure}
|
|
\centering
|
|
\includegraphics[width=0.5\columnwidth]{images/isi}
|
|
\end{figure}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
\begin{frame}
|
|
\frametitle{Spiketrain Analyse I}
|
|
\framesubtitle{Feuerrate \"uber
|
|
die Zeit}
|
|
\begin{enumerate}
|
|
\item Z.B. das \textbf{P}eri- \textbf{S}timulus - \textbf{T}ime -
|
|
\textbf{H}istogram, \textbf{PSTH}
|
|
\item Wird berechnet indem die Zeit in ``bins'' geteilt wird die
|
|
Anzahl Spikes pro bin gezaehlt werden.
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|
\item Die Anzahl wird dann in eine Feuerrate umgerechnet.
|
|
\end{enumerate}\pause
|
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\begin{figure}
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\centering
|
|
\includegraphics[width=0.5\columnwidth]{images/binning}
|
|
\end{figure}
|
|
\end{frame}
|
|
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|
|
|
\begin{frame}[fragile]
|
|
\frametitle{Spiketrain Analyse I}
|
|
\framesubtitle{Feuerrate \"uber die Zeit}
|
|
\begin{enumerate}
|
|
\item Z.B. das \textbf{P}eri- \textbf{S}timulus - \textbf{T}ime -
|
|
\textbf{H}istogram, \textbf{PSTH}
|
|
\item Wird berechnet indem man die Aktivit\"at bin\"ar ausdr\"uckt.
|
|
\item Jede 1 wird dann duch einen ``Kern'' ersetzt.
|
|
\item Der Vorgang heisst Faltung (\verb+conv+).
|
|
\end{enumerate}\pause
|
|
\begin{figure}
|
|
\centering
|
|
\includegraphics[width=0.5\columnwidth]{images/conv}
|
|
\end{figure}
|
|
\end{frame}
|
|
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|
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|
\begin{frame} [fragile]
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|
\frametitle{Spiketrain Analyse I}
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|
\framesubtitle{\"Ubung}
|
|
\begin{enumerate}
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|
\item Berechnet die Feuerrate eines Neurons mit einer der drei Methoden.
|
|
\item Die Abbildung soll f\"ur eine einspaltige Abbildung im
|
|
\textit{Journal of Neuroscience} geeignet sein
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|
(\url{http://www.jneurosci.org/site/misc/ifa_illustrations.xhtml}).
|
|
\item Erzeugt/ver\"andert/erweitert das Programm zum plotten so, dass
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|
die Abbildung automatisch erstellt und gespeichert wird.
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|
\item Speichert die Abbildung als pdf.
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|
\item Ladet den Stimulus aus dem Ilias Ordner und benutzt die
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|
\verb+subplot+ Funktion um den Stimulus zu der neuronalen
|
|
Aktivit\"at zu plotten.
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|
\end{enumerate}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
\begin{frame}[fragile]
|
|
\frametitle{Spiketrain Analyse}
|
|
\framesubtitle{Spike-Triggered-Average}
|
|
\begin{enumerate}
|
|
\item Der \textbf{STA} ist der mittlere Stimulus, der zu einem Aktionspotential f\"uhrt.
|
|
\item F\"ur jeden Spike wird ein entsprechender Abschnitt um die Zeit des Spikes herausgeschnitten.
|
|
\item Die einzelen Stimulussegmente werden gemittelt.
|
|
\end{enumerate}\pause
|
|
\begin{figure}
|
|
\centering
|
|
\includegraphics[width=0.5\columnwidth]{images/sta}
|
|
\end{figure}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
|
|
\end{document}
|