"コンピュータを動作させて状態機械を表すデータの組をデコードすることにより、前記状態機械の最も可能性の高い隠れ状態および前記隠れ状態間の遷移を推定する方法であって、前記隠れ遷移は、速度を含み、前記方法は、前記状態機械の観測を表すデータを記憶するステップであって、前記データは、1つ以上の観測された状態、観測された状態間の遷移、および、観測された状態遷移間の連続状態滞在時間を含む、ステップと、異なるコードを各観測された状態に割り当てるステップであって、前記コードは、各観測された状態の独自の特性を表し、各観測された状態を全ての他の観測された状態から区別する、ステップと、初期観測グラフを識別するステップであって、前記初期観測グラフは、各々が独自に発生し、複数の発生が区別不可能である観測された状態の組を有し、かつ、各々が同様に独自に発生し、観測された状態間の観測された終了および開始のみを含む、観測された状態間の観測された遷移の組を有している、ステップと、その前のグラフから、各および全ての可能性のあるインスタンスにおける1つの追加の双方向性遷移を有する導出されたグラフの組を生成するステップ、すなわち、前記その前のグラフにおける既存の状態を接続された新しい状態の対に変換することによって、第1の導出されたグラフを生成するステップであって、両方の新しい状態は、前記既存の状態のコードを有する、ステップ、および、新しい状態の前記対のうちの前記既存の状態の1つまたは複数の既存の遷移を任意の可能性のある方法で再配分するステップと、前記その前のグラフにおける既存の状態を接続された新しい状態の対に変換することによって、第2の導出されたグラフを生成するステップであって、一方の新しい状態は、前記既存の状態のコードを有し、他方の新しい状態は、別の異なる観測された状態の異なるコードを有する、ステップ、および、新しい状態の前記対のうちの前記既存の状態の前記1つまたは複数の既存の遷移を任意の可能性のある方法で再配分するステップと、遷移が存在しなかった前記その前のグラフの既存の状態間に、任意の可能性のある方法で新しい双方向性遷移を追加することによって、第3の導出されたグラフを生成するステップと、同型グラフを導出されたグラフの前記組から除去するステップと、各残っている導出されたグラフの全ての遷移の速度を最適化することにより、結果として生じる導出されたグラフの各々が前記記憶されたデータを生成した尤度を最大化するステップと、前記結果として生じる導出されたグラフの尤度を検査することにより、その内在する導出されたグラフが、前記記憶されたデータに対応する可能性が最も高いものを識別するステップであって、各結果として生じる導出されたグラフは、少なくとも1つの隠れ状態遷移を含む、ステップとを含む、方法。初期観測グラフを識別するステップは、各々が独自に発生し、複数の発生が区別不可能である観測された状態の前記組のみから成り、かつ、各々が同様に独自に発生し、前記観測された状態間の観測された終了および開始のみを含む、前記観測された状態間の観測された遷移の前記組から成る、請求項1に記載の方法。前記コードは、色である、請求項2に記載の方法。次の最も可能性の高いグラフを上回る尤度の差が収穫逓減を示すまで請求項1に記載のステップを繰り返し、最良グラフを見つけるステップをさらに含み、前記グラフの比較は、前記観測されたデータの尤度を最大化する最も単純な可能性のあるグラフを見つけるために、常時、同一数の遷移または自由度を有するグラフ間で行われ、それによって、前記方法は、前記状態機械の隠れ状態および遷移の最も正当化された推定を生成する、請求項1に記載の方法。隠れマルコフモデルを観測の組からさらに識別し、観測の異なる組から識別された別の隠れマルコフモデルと比較される、請求項4に記載の方法。対応する状態が対応する遷移によってリンクされるように、各グラフ、候補、および/またはマルコフモデルをディスプレイ上に提示するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。コンピュータを動作させて状態機械を表すデータの組をデコードすることにより、前記状態機械の最も可能性の高い隠れ状態および前記隠れ状態間の遷移を推定する方法であって、前記隠れ遷移は、速度を含み、前記方法は、前記状態機械を表すデータを経時的に記憶するステップであって、前記データは、1つ以上の状態および状態間の遷移を含む、ステップと、異なるコードを各状態に割り当てるステップであって、前記コードは、各状態の独自の特性を表し、各状態を全ての他の状態から区別する、ステップと、前記状態機械を表す初期グラフを識別するステップであって、前記初期グラフは、実験証拠によって正当化されたそれらの状態および遷移のみを含む、ステップと、その前のグラフから、導出されたグラフの組を生成するステップであって、各導出されたグラフは、前記その前のグラフに関する動作の組のうちの1つの動作から生じ、前記動作は、1つのみの状態または1つのみの遷移に関して1度に1つの方法、かつ、全ての可能性のある方法で行われ、その結果、各動作は、前記その前のグラフに対して、遷移または自由度の総数において1つのみの変化を有する導出されたグラフをもたらし、前記導出されたグラフの組は、そのような単一変化の各およびすべての可能性のあるインスタンスを含む、ステップと、同型グラフを前記導出されたグラフの組から除去するステップと、各残っている導出されたグラフの全ての遷移の速度を最適化することにより、結果として生じる導出されたグラフの各々が前記記憶されたデータを生成した尤度を最大化するステップと、前記結果として生じる導出されたグラフの尤度を検査することにより、その内在する導出されたグラフが、前記記憶されたデータに対応する可能性が最も高いものを識別するステップであって、各結果として生じる導出されたグラフは、少なくとも1つの隠れ状態遷移を含む、ステップとを含む、方法。そのような変化の前記可能性のあるインスタンスのうちの1つは、前記その前のグラフにおける各既存の状態のうちの1つを双方向性に接続された新しい状態の対に変換することによって、前記その前のグラフに関して、1度に1つの方法、かつ、全ての可能性のある方法で動作することにより、導出されるグラフを生成することを含み、1両方の新しい状態は、前記既存の状態のコードを有し、2前記既存の状態の1つまたは複数の既存の遷移は、1度に1つの方法、かつ、全ての可能性のある方法で新しい状態の前記対の間で再配分されている、請求項7に記載の方法。そのような変化の前記可能性のあるインスタンスのうちの1つは、前記その前のグラフにおける各既存の状態のうちの1つを双方向性に接続された新しい状態の対に変換することによって、前記その前のグラフに関して、1度に1つの方法、かつ、全ての可能性のある方法で動作することにより、導出されるグラフを生成することを含み、1一方の新しい状態は、前記既存の状態のコードを有し、他方の新しい状態は、別の異なる観測された状態の異なるコードを有し、2前記既存の状態の1つまたは複数の既存の遷移は、1度に1つの方法、かつ、全ての可能性のある方法で新しい状態の前記対の間で再配分されている、請求項7に記載の方法。そのような変化の前記可能性のあるインスタンスのうちの1つは、遷移が存在しなかった、前記その前のグラフの既存の状態間に単一の新しい双方向性遷移を追加することによって、前記その前のグラフに関し、1度に1つ、かつ、全ての可能性のある方法で動作して導出されるグラフを生成することを含む、請求項7に記載の方法。初期観測グラフを識別するステップは、各々が独自に発生し、複数の発生が区別不可能である観測された状態の前記組のみから成り、かつ、各々が同様に独自に発生し、前記観測された状態間の観測された終了および開始のみを含む、前記観測された状態間の観測された遷移の前記組から成る、請求項7に記載の方法。前記コードは、色である、請求項11に記載の方法。次の最も可能性の高いグラフを上回る尤度の差が収穫逓減を示すまで請求項7に記載のステップを繰り返し、最良グラフを見つけるステップをさらに含み、前記グラフの比較は、前記観測されたデータの尤度を最大化する最も単純な可能性のあるグラフを見つけるために、常時、同一数の遷移または自由度を有するグラフ間で行われ、それによって、前記方法は、前記状態機械の隠れ状態および遷移の最も正当化された推定を生成する、請求項7に記載の方法。隠れマルコフモデルを観測の組からさらに識別し、観測の異なる組から識別された別の隠れマルコフモデルと比較される、請求項13に記載の方法。対応する状態が対応する遷移によってリンクされるように、各グラフ、候補、および/またはマルコフモデルをディスプレイ上に提示するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。コンピュータに、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読コンピュータプログラム製品。本発明は、改善された閲読、分析、および/または解釈用データの提示のデータ改良方法を対象とする。したがって、本発明は、データ可読性、分析能力、および/または解釈能力を改善し、ユーザが、そのタスクをより効率的に行うことを可能にするように、データを提示するという課題を対象とする。さらに、本発明は、認知コンテンツが、どのように読者、分析器、および/またはインタープリタに伝達されるかにも関する。特に、本発明は、先行技術の前述の問題を克服し、調査者が、ルールの組に従うことによって、隠れマルコフモデルを見つけることを可能にする。ルールは、調査者が、各反復において、最良例えば、最も可能性の高い隠れマルコフモデルにつながる、一連の繰り返しステップを行うように、所与のデータセット内のデータを採用し、それに従う。ステップのルールの各反復の終了時、最良候補モデルが、記憶され、そのスコア例えば、尤度は、次の最良候補モデルのものと比較される。スコアの差異が、有意である場合、最良候補のさらなる複合性が、正当化される。本発明は、統計確率およびマルコフモデル構造の組み合わせに基づき、その構築およびその修正は、検査下のデータによって推進される。本発明は、同型同じまたは冗長モデルを識別し、ステップの反復の間、1つのみの同型モデルを分析する。ルールは、その適用において、すなわち、開始時、初期モデルの選択に伴って、および途中で、および問題に遭遇する場合、ある程度の変動をもたらす。ルールは、同一の結果が、通常、異なるルールの適用例えば、途中での等しく最良候補の異なる選択または開始モデルの異なる選択によって得られるという点において、ロバストである。加えて、本発明は、見つけられたマルコフモデルをユーザに視覚化することができ、各マルコフモデルの状態および遷移は、画面上に項目または、画像として配列されるか、印刷等される。すなわち、状態は、項目または記号例えば、長方形ボックスによって視覚化され、遷移は、状態を接続する矢印によって視覚化され、遷移確率は、数字によって可視化され得る。したがって、隠れマルコフモデルの使用によって、データに関する情報が、ユーザに伝達される。認知テキストに関する情報を伝達するこの特定の様式は、ユーザが、そのタスクをより効率的に行うことを可能にする。本発明は、とりわけ、種々の有機体の生理学を特徴化および可視化するためのツールを提供する、すなわち、本発明は、対応する有機体の物理、化学、生物、生化学、および/または心理学的機能ならびにプロセスを決定可能にする。有機体は、分子、生体分子、細胞、器官、または同等物等の生体システムであることができる。さらに、有機体は、有機体の任意の生物学的プロセスを表すことができる。しかしながら、また、本発明を医薬品または薬物等の非生体システムに適用可能である。この場合、本発明は、医薬品/薬物の有効性および/または機能性を決定し、見つけられた決定に対応して、これらの実体を適応させるために使用することができる。例えば、本発明によって、調査者は、試験データをシステム内の新しい製品とより迅速に区別し得る。異なる薬物投与計画下、生理学的システムの隠れマルコフモデルを把握することによって、科学者は、具体的状態におけるシステムに影響を及ぼし、薬物の有益な効果を最大化する薬物を見つけることが可能となり、それによって、薬物類および生理学的システム自体の両方を解明する。本方法は、コンピュータ上にインストールされたプログラムソフトウェア等のコンピュータ実装発明として理解される。プログラムは、医薬品または薬物等の物理的実体を表すデータを処理し得る。任意のマルコフ過程P、およびPの観測がMによってもたらされる尤度を最大化する、マルコフモデルMの遷移速度のための任意の最適化方法に対して、我々は、本発明が、それらの観測を生成した最も可能性の高いグラフとともに、モデルMを構築し、十分な観測データによって、多くの場合、M=Pとなることを主張する。本実証のために、我々は、最適化方法およびhttp://www.qub.buffalo.edu.からダウンロードして利用可能なソフトウェアパッケージQUBにおいて利用可能なI/Oを使用する。本発明は、以下によって具現化される。1QUBによって提供される便利なインターフェースにおいて実行する、Pythonスクリプトである、ModelGrower.py。本プログラムのためのソースコードのコピーは、本特許に添付される。2NAUTY22ディレクトリ内のgeng.exe、allpermg.exe、shortg.exe、およびlistm.exeと、色区分を適切に処理するためのBrendanMcKayのオープンソースソフトウェアパッケージNAUTYの当業者にとって分かりやすい関連付けられた拡張/修正とであって、オリジナルは、オンラインで取得され、マルコフモデルに内在するグラフの同型重複を計数および排除するために使用される。3NAUTY22ディレクトリ内のchecklist、countgraphs、およびcountgraphjobと、cygwinディレクトリ内のcountjob.batおよびcountjobs.bat。全て、プログラム2を1から読み出すためのスクリプトを接続する。cygwin環境は、PC上で2をコンパイルし、3を起動するために必要とされる。cygwin環境のための便利なセットアップツールは、http://www.Cygwin.comから利用可能である。最尤法が、長い間、仮想的隠れマルコフモデルの遷移速度を観測データに適合させるために使用されている。これらの方法の弱点は、その他の点では固定式であるモデルにおいて、いくつかのパラメータしか、最適化することができないことである。本発明は、任意の推測的仮定を伴わずに、データによって、モデルがどのようなものであるべきか、すなわち、最も可能性の高い内在グラフがどのようなものであるかを把握するためのある方法を提供する。最先端技術は、グラフが、既知であるか、推量されるか、または許容されるノードおよびエッジの数に伴って、組み合わせ的に成長する、いくつかの可能性のあるグラフから試行錯誤によって見つけられなければならないものである。区別不可能状態への観測されていない遷移、すなわち、隠れエッジおよびノードが、許容される場合、可能性のあるノードおよびエッジの数に制限はない。明らかに、隠れノードおよびエッジは、我々が観測データから推察したい微妙な現象に正に対応する。本発明は、データによって、モデルへの最も可能性の高い追加が、どのようなものであるべきかを把握することによって、本問題を解決する。我々は、電位エネルギー超曲面の離散化としてモデルを捉え、モデルにおいて、各状態は、極小であって、各遷移は、エネルギー障壁を克服し、ある極小から別の極小に遷移するための全ての可能性のある方法を表す。この類推法は、本方法を促すが、必ずしも、それを制限するものではない。例えば、我々は、電位エネルギーの明白な定義がなく、明らかに平衡から外れているサイクルの不可逆的方法のため睡眠サイクルをモデル化するための方法を使用した。実際、定常状態システムに対して、ピアソンによって予期される区別不可能尤度の縮退モデルの数が、モデル成長の各段階で大幅に減少されるという点において、非平衡、不可逆的、または別様に、非理想的システムからのデータに関して本方法を使用する利点がある。我々は、観測データを説明する最も単純なモデルから開始する多くの場合、単純に、1つの遷移を伴う2状態モデル。本開始モデルは、隠れ状態および遷移が合体されている場合、本データに対して、過度の単純化となり得る。ここで、全ての可能性のある方法に1つの遷移を追加し、それらの各々を最適化し、最大対数尤度最良LLを伴うものを選択することは、モデルに追加するための次の最も可能性の高い自由度を見つけることになる。より具体的には、初期条件としての現在のモデルの遷移速度とともに、2つの新しい速度に対する合理的推測を使用して、我々は、全ての可能性のある方法に、1既存の状態間、または2全ての可能性のある方法において再配分された既存の接続を伴う分裂状態間の新しい遷移を追加する。これは、全ての可能性のある方法における電位エネルギー表面の離散モデルをより自由度を伴うモデルに緩和するための自然な方法である。開始モデルは、各々が2つの追加された自由度を有する、各新しい初期モデルの合体されたサブモデルであるので、最高尤度を達成するこれらの新しい初期モデルから最適化されたモデルを選択することは、公平な比較である。新しいモデルのいずれも、有意により高い対数尤度を達成しない場合すなわち、差分LLが小さい場合、データは、追加された自由度を正当化しない。したがって、我々は、アルゴリズムに対する我々の停止基準および最も単純なモデルを選択するための組込赤池情報量規準を設ける。また、各次のより大きな試行モデルにおいて、初期条件として、最適化速度を使用することによって、我々は、データによって、グラフを成長させる最良方法を把握することに留意されたい。これは、迅速に、不良グラフの全てを考慮から排除することになる。本実証の一実施例である、8つのエッジの接続されたグラフを伴うマウス睡眠モデルのDKO1ight8において、それ以上の自由度を伴わない、候補グラフの数は、3つの別個の観測可能クラス色からの最大8つのエッジおよび最大9つの状態の全ての接続されたグラフから成る。以下のように、762,291のそのような別個の非同型モデルが存在するスクリプトNAUTY22/countgraphjobによって算出。しかしながら、本モデルをデータから抽出するために、その遷移速度に対して、368のモデルのみ、最適化されるために必要であって、これらのうち、1度に最大88が、並行して行われ得る第6の成長段階において。本合計数368は、第7の成長段階で最適化された91モデルを含み、そのいずれも、正当化されないことが分かった。以下に提示されるデータは、2組のマウスに依拠する。一方の組は、遺伝子組み換えが行われなかった通常またはいわゆる野生型マウスを含む。他方の組は、2つの遺伝子を除去するために、遺伝子組み換えが行われたマウスを含む。後者は、ダブルノックアウトDKOマウスと呼ばれる組である。我々は、DKO1ight8モデルおよびそのデータにおいて見つけられた遷移速度すなわち、自由度の数から、762,291の可能性のあるグラフの我々の母集団の範囲を計算し、最大接続グラフ次数9をもたらすが、アルゴリズム内のいずれも、本限界を把握することに依存しないことに留意されたい。最後に、本アルゴリズムは、ある成長行程が、ある困難に陥る場合でも、グラフを最終最良グラフに成長させるための多くの方法が存在するため、ロバストである。睡眠状態モデル化への適用我々は、U.TexasSouthwesternMedicalCenterDallas,TXのRolfJohoから、マウス睡眠状態の観測結果を入手した。これらのEEGベースのデータは、13の個々の野生型WTおよび13の個々のKv3.1/Kv3.3ダブルノックアウトDKOマウスに対する12/12照明/暗闇サイクルにおけるスペクトル的に割り当てられた24時間間の睡眠状態の観測結果であるファイルMouseSleepKineticsWT.dwtおよびMouseSleepKineticsDKO.dwtならびに対応する照明および暗闇選択リスト参照。各15秒の観測間隔が、コード1=REM睡眠黒色、正方形、2=徐波睡眠またはSWS赤色、円形、または3=覚醒青色、六角形に割り当てられる。照明および暗闇期間の間に差異を有するように、DKOマウスとWTマウスの睡眠/覚醒サイクルの大きな差異が、観測されたSeverelyDisorderedSleep/WakeCycleinKV3.1/KV3.3-DeficientMice,F.Espinosa,G.A.Marks,R.H.Joho,Abstract580.AinSLEEP,Vol.25,AbstractSupplement2002,pp.A411-412参照、本明細書では、Joho。本発明は、我々が開発したモデルにおいて既に明白であるように、これらの差異の生理学を明確かつ詳細に特性評価するためのツールを提供する。例えば、照明および暗闇の間の野生型マウス睡眠サイクルは、図1および2に示されるように、非常に類似しており、主に、睡眠サイクルが開始および終了する覚醒状態の反応速度が異なる状態の番号付与は、モデルへのその追加の順序のみを示す。各色の状態は、区別不可能な集計状態である。これらは、それぞれ、WT暗闇9に対する野生型暗闇データに関する7つのステップおよびWT照明7に対する野生型照明データに関する5つのステップ後の最も可能性の高い候補のHMMを表す。一方、ダブルノックアウトマウスは、図3および4に示されるように、野生型と、さらに暗闇と照明でも、根本的に異なる睡眠モデルを有する。これらは、それぞれ、DKO暗闇8に対するDKO暗闇データに関する6つのステップおよびDKO照明9に対するDKO照明データに関する7つのステップ後の最も可能性の高い候補のHMMを表す。図1-4の4つのHMMは、図5に示される集計状態モデルから展開または成長されたものである。4つのデータセットの各々は、図5と同一の開始モデルを有する。図5の基礎モデルは、次いで、本発明のルールを使用して進化し、図1-4に示される最終モデルに到達した。図1-4は、本発明の方法によって見つけられたHMMを示す。HMMは、図1-4に示されるように、画面上に視覚化されるか、または紙に印刷される。本発明の結果は、4組のデータの各々が、異なるHMMを有することを示す。野生型暗闇および照明は、互に類似する。しかしながら、DKO暗闇および照明は、互に、かつ暗闇および照明に対する対応する野生型データとも異なる。したがって、本発明は、容易に、野生型とDKOの睡眠パターンを区別することができる。既存の方法は、ダブルノックアウトなしに差異を区別し得ないが、それは、各単独ノックアウトが、本方法が見つけたであろう睡眠サイクルにおける変化を引き起こし、したがって、ノックアウトされたKV3.1/KV3.3カリウムチャネルの機能を解明する可能性が高いと考えられる。本発明は、コンピュータ上で1つ以上のプログラムを動作させることによって行われる。結果は、ディスプレイ上に提示されるか、または物理的実体上に印刷され、自動的に、処理データによって提示される、システム内で優先する条件に関する視覚的指標を与える。本発明のステップに従うために、以下の注意が、提供される。インストール時の注意:1デフォルトcygwinインストールは、標準的bashshellに加え、tcshを含むように修正されなければならない。スクリプトは、より柔軟なtcshコマンド環境用に書かれる。2ModelGrower.py、countjob.bat、およびecho.batファイル内のパスは、正しい区分をポイントしなければならない[c-f]:を検索3NAUTY22ディレクトリは、再コンパイルされる必要はない。4ModelGrower.pyは、Pythonスクリプトディレクトリ内のModelBuilder.pyと置換されるはずである。実行時の注意:1我々は、秒をミリ秒として解釈し、したがって、時間尺度は、そのためにQUBが設計されたイオンチャネル反応速度にほぼ対応する。故に、最適化モデルにおける遷移速度は、1000秒あたりである。2我々は、不感時間=データサンプリング差分tマウス睡眠データに対して15ミリ秒を使用する。3理想化の前に、我々は、モデル内のデフォルトイオンチャネル電流振幅を黒色に対して1、赤色に対して2、および青色に対して3に変更し、睡眠状態コードに対応させる必要があった。デフォルト値は、0から始まる整数であった閉鎖の間。本変化は、.dwt滞在時間ファイルに反映される。4その最適化が失敗するグラフは、候補である可能性は低い。したがって、単に、多くのエラーボックスメッセージからOKを行い、スクリプトに次のグラフ候補に継続させる。5最適化は、前述のQUBプログラムまたは当業者に利用可能な任意の他の好適なマルコフ最適化プログラムを使用して達成される。QUBおよび他のそのようなプログラムは、局所最適のみを見つけることによってモデルを最適化し、この方法が最良または次の最良モデルを見つけ得ないことを示唆し、識別されたグラフおよび停止基準に関する疑問を生ずる。これらの不確実性を軽減するために、最適化は、doHypercubeofstartingrates:にチェックされたYesボックスによって実行され得る。本選択肢は、4つの最適化を各モデルに関して行わせ、新しい遷移の2つの開始速度を定義する、正方形領域の4つの角から開始する。これは、全開始速度の周囲の超立方体の角からの開始速度の使用より遥かに経済的選択肢である。この選択肢は、ほんの時折、任意の段階において、最良または次の最良モデルを変化させる。6識別されたグラフの最適性を保証する、別の明白であるが、高価な方法は、異なる方法において、既存の接続を再配分することによって到達した同型モデルを最適化することであろう。本能力は、多くの問題となるグラフ最適化をやり直すことになるであろうため、実装されなかった。7時として、QUBは、特定のモデル最適化に関してクラッシュし、それに伴って、ModelGrowerスクリプトを削除し得る。病理学モデルは、異なるデフォルト開始速度、doHypercubeofstartingrates:に関するNo対Yes、異なる立方体半径等を伴うスクリプトを再始動することによって、回避することができる。最適化が、それらを全てスキップしないように、必ずNAUTY22ディレクトリ内の試行されたモデルのリストファイル名[0-9].を除くことに留意されたい。我々は、QUBが、HMMを見つけるために必須ではない、ヒストグラムプロット化ステップに由来する、1つ以上の未処理浮動小数点例外をもたらし得ることを見出した。我々は、非必須ヒストグラムプロット化を無効にするか、または浮動小数点例外を処理するようにQUBを書き換えることのいずれかを推奨する。8新しい速度に対する最も合理的デフォルト開始値は、恐らく、既存の最適化速度の平均であるが、我々は、本設定をユーザに任せるQUBモデルウィンドウ内の速度を右クリックする。開始速度が遅いほど、より良好に動作すると考えられる。9最適化プロセスの間、本発明の方法によって抽出された任意のHMMは、視覚化され、画面上に配列されるか、または紙に印刷され、オペレータ/ユーザにオンラインで通知することができる。マウスの睡眠モデル成長の概要上記データは、本発明のHMMアルゴリズムの4組の反復を示す。別個の最適化グラフは、可能性のある状態の総数が、NAUTYプログラムによって減少された後、本発明によって提供される非同型状態の数を示す。例えば、第1のデータセットにおける第1のステップ後、非同型すなわち、一意かつ互に異なるである15の候補が存在し、それらの各々は、グラフが次のステップを受ける前に、その尤度に関して、QUBによって評価される。第1のステップの最も可能性の高い候補のみ、第2のステップにおいて動作される。これは、QUB評価のための44の同型体を生成するであろう。第1の組のデータは、さらなる改善の可能性低い、最終ステップに到達する前に、7つのステップを通過する。各組のデータは、超立方体によって、およびそれによってではなく、処理される。各ステップの各要素の対数尤度LLは、QUBプログラムによって提供される。最良および次の最良のみ、前の表に示される。データは、開始値の超立方体によって、およびそれによってではなく、試験される。非超立方体欄下の空白セルは、非超立方体に対する結果が、超立方体に対する結果と同一であることを示す。結果が異なるとき、結果は、非超立方体欄に示される。差分LLは、別個のグラフの最良のものと、グラフの各ステップに対する次の最良のものとの間の差異を示す。第1の2組のデータは、収穫逓減に到達し、これは、それらそれぞれの差分LLによって示され、それぞれ、1.64および0.88まで減少する。各々に対して、尤度にほとんど改善がなくなった後、最後の組の最良グラフが、最も可能性の高いHMMとして選択されるこれらの例では、第4のステップにおいて。上記データに関する観測結果:1尤度は、無限小であって、したがって、その対数は、負となるであろうが、QUBは、定数によって、対数尤度を変換し、正にする。2DKO照明4->5から閉鎖するループは、不可逆的ゼロ速度遷移を識別し、これは、ある意味、追加の自由度ではなく、したがって、本モデルが、本段階において、他との不公平な比較を受けたという理由から、小差分LL0.17が、容認された。3DKO暗闇7->8からの成長のための大差分LL18.32は、DKO暗闇4->5およびDKO暗闇6->7の段階における2つの小差分LL成長プロセスを外れさせ得るの後に続き、不確かであるとして、無視された。4これらのモデルは、データによって正当化されるもののみである。遥かにより複雑な睡眠モデルは、より多くのデータとともに考えられる。モデルが大きいほど、可能性のあるモデルの数が、組み合わせ的に増加するにつれて我々が、単純に、8つのエッジの代わりに、最大9つを可能にする場合、6,003,931の別個のモデルまで、本方法をさらにより説得力のあるものにする。あるマウスの睡眠モデルの成長ステップの詳細暗闇下の野生型マウスの睡眠データに対して、我々は、図5に示されるように、観測可能状態遷移の大部分を記述する、モデルから開始することにする。図5は、野生型暗闇に対してラベル化されるが、他のデータセットの各々も、観測された状態に対して、同一の開始モデルを有する。観測された状態は、他の低可視性状態を隠し得る集計状態と見なされる。第1のインスタンスでは、観測または集計状態は、図中において、黒色が割り当てられ、正方形として示される、REM状態1と、赤色が割り当てられ、卵形によって指定される、徐波状態2と、青色が割り当てられ、六角形によって指定される、覚醒状態3とを含む。我々は、REM状態1と覚醒状態3との間の遷移を含み得るが、実際には、データにおいて、覚醒からREMの遷移はなく、したがって、我々は、本段階において、いずれの方向においてもこのような遷移を含まないように選択することに留意されたい。本発明は、ModelGrowerプログラムを使用して、可能性のある候補をオリジナルまたは集計モデルから生成する。NAUTYプログラムは、候補に動作し、同型モデルを識別かつ排除する。QUBプログラムは、次いで、残っている非同型候補に動作し、その候補の速度を最適化する例えば、データが、それらの速度を伴うモデルに由来した尤度を最大化することによって、データに最も一致する候補を識別する。第1の段階の最適化候補は、次の段階に対する開始候補であって、そこで、ModelGrower、NAUTY、およびQUBが、再び、動作する。本発明は、ユーザによって定義される端点、好ましくは、差分LLを減少させることによって決定される閾値を伴う端点において終了する。ModelGrowerプログラムは、もう1つの遷移を伴う全ての可能性のあるモデルを表す、候補モデルへと基礎モデルを成長させるプロセスを行う。ModelGrowerプログラムは、図5の基礎観測モデルから開始し、状態を分裂させる、またはオリジナルの接続されていない状態を接続することによって、それを成長させる。図5のモデルの全ての可能性のある改良のうち、NAUTYは、候補の数を1つの追加の遷移を伴う15の非同型候補まで減少させる。QUBは、次いで、15の候補を検証し、ModelGrowerは、データに最も一致する、1つの候補を選択する。段階1の最良候補は、段階2に対する新しい開始点となり、それは、隠れ状態および隠れ遷移に対して検証される。より具体的には、プログラムModelGrowerは、最初に、既存の集計状態を同一の色の2つの状態に分裂させることによって、全ての可能性のある方法において、候補を成長させる。NAUTYは、同型体を除去する。次いで、ModelGrowerは、各状態を2つの状態に分裂させ、一方の分裂された状態は、オリジナル状態と同一の色であって、他方の分裂された状態は、異なる色である。色の数は、観測された集計状態の初期数に対応する。NAUTYは、それらの状態に動作し、同型体を除去する。最後に、ModelGroweは、全ての接続されていない状態を接続し、NAUTYは、再度、動作する。第1の段階の終了時、15の候補が存在する。QUBは、それらを最適化することによって、15の候補を評価し、ModelGrowerは、候補の最良のものを識別する。最適化候補は、次いで、段階2に対する開始候補となり、そこで、候補は、再び、ModelGrowerによって、より多くの候補に成長され、それらの候補は、NAUTYによって、同型体に対して検証され、多数の可能性のある組み合わせを44まで減少され、それらの44の候補は、QUBによって最適化される。プロセスは、端点に到達するまで、7回、繰り返される。任意の好適な閾値に端点を設定し得る。野生型暗闇データに対して、端点は、次の差分LLが5.16であるように選択された。これは、モデルに対するデータ内の改善が少量であることを示す。図6および7は、新しい遷移を追加する2つの方法を例示する。図6は、赤色の以前の状態2卵形が、どのように同一の色赤色、卵形の別の状態4および同一の色の新しい状態2赤色、卵形に分離され得るかを示す。図7は、遷移が、どのように以前の状態3、青色六角形と状態1、黒色正方形との間に追加されるかを示す。WT暗闇2モデルに基づく、これらの作用モデルは、命名または保存されておらず、したがって、開始モデル、WT暗闇2の作業名を維持する。図6のモデルは、SWS状態2が、新しい遷移に伴いそこから分裂したSWS状態4を有し、その既存の遷移のうちの1つ覚醒状態3を伴うものが、新しいSWS状態4に配分されることを示す。状態4は、任意の睡眠状態の色であり得、SWS状態2の既存の遷移のうちの任意のサブセットが配分され得るまたは、いずれも配分され得ないことに留意されたい。図7における他のモデルは、新しい遷移によって接続された既存のREM状態1および覚醒状態3を示す。図6モデルの遷移を追加する方法は、区別不可能集計状態を伴うモデルが、それによって合体されているかもしれないグラフ縮約を反転させ、図7のモデルの方法は、省略されているかもしれない遷移を追加する。このように、集計状態の任意の補正モデルが、全ての観測可能遷移を考慮する、最も単純なモデルから、段階ずつ復元されることができる。これらの新しい遷移に対する、図6における状態2と4との間および図7における状態1と3との間の開始速度は、この場合、1.0であったデフォルト開始速度に中心がある、倍数的半径10の超立方体正方形の2つの角、すなわち10,10および0.1,10に由来する。図6および7は、図5の一次またはオリジナル集計モデルの15の可能性のある非同型進化のうちの2つにすぎない。これらの開始速度は、例示であって、他の開始速度が使用され得る。全ての他の遷移速度は、これらの作用モデルのQUBによる最適化に対する開始値として維持されていることに留意されたい。15の非同型グラフは、次の最大モデルを見つけるために、QUBによる最適化のための開始推量として、このように構築される。それらの15のモデルは、QUBによって最適化され、ModelGrowerが、15の初期モデルのうちの最良のものを選択し、そのモデルは、本発明の次の反復のための新しいモデルとなる。ステップ2に対する開始推量および次の最良LL=4721.55を達成するステップ2における最適化モデルは、それぞれ、図8および9に示される。ステップ3に対する開始推量および最良LL=4823.34を達成する最適化モデルは、それぞれ、図10および11に示される。差分LL=101.79を伴う最良モデルが、容認、保存され、図11としてラベル化される。WT暗闇3->4からの差分LL=142.85およびWT暗闇4->5からの差分LL=8.59を伴う、成長の次の2つのステップは、図12および13である。各ステップにおける最良または最適化モデルは、次のステップのモデルを生成するために使用される。それらのモデルは、NAUTYによって除去されるその同型体を有し、非同型体は、QUBによって最適化され、したがって、ModelGrowerは、次のステップに対する最良モデルを選択し得る。前述のプロセスは、殆どまたは全く改善がなくなるまで、繰り返される。本発明は、野生型暗闇に対して7回、野生型照明に対して5回、DKO暗闇に対して6回、DKO照明に対して7回動作した。最終最適化モデルは、図1-4に示される。図1-13に示される任意のコンテンツは、画面上において、ユーザ/オペレータに表示される。表示されるHMMは、処理されるデータ内の関係を提示する。種々の状態は、整数を伴う記号正方形、円形、...によって視覚化され、これらの状態間の遷移は、矢印によって視覚化され、遷移確率は、矢印の他に、浮動小数点数によって視覚化される。したがって、ユーザは、明確に配列されるように、本発明の方法によって、入力データから抽出された結果に関して通知される。本発明は、ユーザによってシステムに入力されたデータを処理するためのコンピュータ実装システムに関する。システムは、データを処理し、HMMを生成する。HMMは、2桁以上を備える数字から成り、状態および遷移確率を識別する。ユーザは、これらのHMMからの情報/認知コンテンツを使用して、調査下のその有機体を適応させることができる。すなわち、ユーザは、有機体を特徴化する単一パラメータを変更することによって、修正された有機体を表す新しい観測データを抽出することによって、および再処理のために、新しいデータを本発明のシステムに送信することによって、有機体を修正する観点から応答することができる。返信データは、修正された有機体を識別するコードならびにコード桁数によって識別される修正を表す文字から成るワードまたは、ワードの一部を含む。本発明はまた、コンピュータに、前述の方法またはプロセスを実行させるコンピュータ実行可能命令を伴う、コンピュータ可読コンピュータプログラム製品に関する。コンピュータプログラム製品は、その上に記録された好適なソフトウェアプログラムを伴う、CD、DVD、HDD、USBスティック、メモリカードCF、SD、MicroSD、MiniSD、SDHC、...、または同等物であることができる。添付の付属は、それらそれぞれのプログラムを動作させるための詳細なステップを提供する。QUBおよびNAUTYプログラムは、本発明との使用のために利用可能であって、それらは、参照することによって本明細書に組み込まれる。前述の参考文献のデータおよび他の開示もまた、参照することによって組み込まれる。概要として、本発明は、最も単純な観測されたデータが、1つ以上の隠れ状態または隠れ状態間の遷移を含むと仮定することによって、HMMを見出す。本発明は、複合データ、特に、生物学的プロセスを表すデータからHMMを生成するために使用され得る。本発明は、そのようなプロセスの構造および動作を調査するための貴重なツールおよびプロセスを提供する。多数の用途が存在する。一実施例は、イオンチャネル通信である。生理学者は、細胞内のイオンチャネルが、細胞間および細胞内通信を制御すると考える。しかしながら、それらのイオンチャネルのオペレーションは、非常に複雑であって、それらに関して殆ど分かっていない。本発明を使用して、イオンチャネルオペレーションのためのHMMを見出し得る。状態機械の構造が、既知であるとき、1つ以上の薬剤、電位、あるいは電流または物理的摂動を使用して、状態または状態間の遷移を改変することによって、疾患を治療可能であり得る。例えば、疾患が、免疫応答の過多によって特徴付けられ、身体が、過剰なサイトカインを産生し、そのような過剰な産生が、有害であると仮定する。HMMを使用することによって、化学、電気、機械、または他の手段によって操作され、状態または遷移を改変し、それによって、応答を抑制する、重要な状態または重要な遷移を見出すことが可能であり得る。別の実施例は、身体が、その免疫応答を欠いているHIVに関する反対の例である。本発明を使用して、免疫応答を増幅させるように操作され得る、隠れ状態または隠れ遷移を識別することが可能であり得る。"