JAL-1620 version bump and release notes
[jalview.git] / help / html / calculations / pca.html
index b48dae6..7b7b935 100755 (executable)
-<html>\r
-\r
-<body>\r
-<p><strong>Principal Component Analysis</strong></p>\r
-<p>This is a method of clustering sequences based on the method developed by G. \r
-  Casari, C. Sander and A. Valencia. Structural Biology volume 2, no. 2, February \r
-  1995 . Extra information can also be found at the SeqSpace server at the EBI. \r
-  <br>\r
-  The version implemented here only looks at the clustering of whole sequences \r
-  and not individual positions in the alignment to help identify functional residues. \r
-  For large alignments plans are afoot to implement a web service to do this 'residue \r
-  space' PCA remotely. </p>\r
-<p>When the Principal component analysis option is selected all the sequences \r
-  ( or just the selected ones) are used in the calculation and for large numbers \r
-  of sequences this could take quite a time. When the calculation is finished \r
-  a new window is displayed showing the projections of the sequences along the \r
-  2nd, 3rd and 4th vectors giving a 3dimensional view of how the sequences cluster. \r
-</p>\r
-<p>This 3d view can be rotated by holding the left mouse button down in the PCA \r
-  window and moving it. The user can also zoom in and out by using the up and \r
-  down arrow keys. </p>\r
-<p>Individual points can be selected using the mouse and selected sequences show \r
-  up green in the PCA window and the usual grey background/white text in the alignment \r
-  and tree windows. </p>\r
-<p>Different eigenvectors can be used to do the projection by changing the selected \r
-  dimensions in the 3 menus underneath the 3d window. <br>\r
-</p>\r
-</body>\r
-</html>\r
+<html>
+<!--
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.8.2b1)
+ * Copyright (C) 2014 The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
+ * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
+ * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ -->
+<head>
+<title>Principal Component Analysis</title>
+</head>
+<body>
+<p><strong>Principal Component Analysis</strong></p>
+<p>This calculation creates a spatial representation of the
+similarities within a selected group, or all of the sequences in an
+alignment. After the calculation finishes, a 3D viewer displays the set
+of sequences as points in 'similarity space', and similar sequences tend
+to lie near each other in the space.</p>
+<p><em>Caveats</em><br/>The calculation is computationally expensive, and may fail
+for very large sets of sequences - usually because the JVM has run out
+of memory. A future release of Jalview will be able to avoid this by
+executing the calculation via a web service.</p>
+
+<p><strong>About PCA</strong></p>
+<p>Principal components analysis is a technique for examining the
+structure of complex data sets. The components are a set of dimensions
+formed from the measured values in the data set, and the principal
+component is the one with the greatest magnitude, or length. The sets of
+measurements that differ the most should lie at either end of this
+principal axis, and the other axes correspond to less extreme patterns
+of variation in the data set.</p>
+
+       <p>
+               <em>Calculating PCAs for aligned sequences</em><br />Jalview can
+               perform PCA analysis on both proteins and nucleotide sequence
+               alignments. In both cases, components are generated by an eigenvector
+               decomposition of the matrix formed from the sum of substitution matrix
+               scores at each aligned position between each pair of sequences -
+               computed with one of the available score matrices, such as
+               <a href="scorematrices.html#blosum62">BLOSUM62</a>, <a
+                       href="scorematrices.html#pam250">PAM250</a>, or the <a
+                       href="scorematrices.html#simplenucleotide">simple single
+                       nucleotide substitution matrix</a>. The options available for
+               calculation are given in the
+               <strong><em>Change Parameters</em></strong> menu.</p>
+       <p>
+       <em>PCA Calculation modes</em><br/>
+               The default Jalview calculation mode
+               (indicated when <em><strong>Jalview PCA Calculation</strong></em> is
+               ticked in the <strong><em>Change Parameters</em></strong> menu) is to
+               perform a PCA on a matrix where elements in the upper diagonal give
+               the sum of scores for mutating in one direction, and the lower
+               diagonal is the sum of scores for mutating in the other. For protein
+               substitution models like BLOSUM62, this gives an asymmetric matrix,
+               and a different PCA to a matrix produced with the method described in the
+               paper by G. Casari, C. Sander and A. Valencia. Structural Biology
+               volume 2, no. 2, February 1995 (<a
+                       href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=7749921">pubmed</a>)
+               and implemented at the SeqSpace server at the EBI. This method
+               preconditions the matrix by multiplying it with its transpose, and can be employed in the PCA viewer by unchecking the <strong><em>Jalview
+                               PCA Calculation</em></strong> option in the <strong><em>Change
+                               Parameters</em></strong> menu.
+       </p>
+       <img src="pcaviewer.gif">
+       <p><strong>The PCA Viewer</strong></p>
+<p>This is an interactive display of the sequences positioned within
+the similarity space, as points in a rotateable 3D scatterplot. The
+colour of each sequence point is the same as the sequence group colours,
+white if no colour has been defined for the sequence, and green if the
+sequence is part of a the currently selected group.</p>
+<p>The 3d view can be rotated by dragging the mouse with the <strong>left
+mouse button</strong> pressed. The view can also be zoomed in and out with the up
+and down <strong>arrow keys</strong> (and the roll bar of the mouse if
+present). Labels will be shown for each sequence if the entry in the
+View menu is checked, and the plot background colour changed from the
+View&#8594;Background Colour.. dialog box. The File menu allows the view
+to be saved (<strong>File&#8594;Save</strong> submenu) as an EPS or PNG
+image or printed, and the original alignment data and matrix resulting
+from its PCA analysis to be retrieved. The coordinates for the whole PCA
+space, or just the current view may also be exported as CSV files for
+visualization in another program or further analysis.<p>
+<p>Options for coordinates export are:</p>
+<ul>
+<li>Output Values - complete dump of analysis (TxT* matrix computed from sum of scores for all pairs of aligned residues from from i->j and j->i, conditioned matrix to be diagonalised, tridiagonal form, major eigenvalues found)</li>
+<li>Output Points - The eigenvector matrix - rows correspond to sequences, columns correspond to each dimension in the PCA</li>
+<li>Transformed Points - The 3D coordinates for each sequence as shown in the PCA plot</li></ul>
+
+<p>A tool tip gives the sequence ID corresponding to a point in the
+space, and clicking a point toggles the selection of the corresponding
+sequence in the associated alignment window views.<!-- Rectangular region
+based selection is also possible, by holding the 'S' key whilst
+left-clicking and dragging the mouse over the display. --> By default,
+points are only associated with the alignment view from which the PCA
+was calculated, but this may be changed via the <strong>View&#8594;Associate
+Nodes</strong> sub-menu.</p>
+<p>Initially, the display shows the first three components of the
+similarity space, but any eigenvector can be used by changing the
+selected dimension for the x, y, or z axis through each ones menu
+located below the 3d display. The <strong><em>Reset</em></strong> button will reset axis and rotation settings to their defaults.</p>
+<p>
+<p>
+<em>The output of points and transformed point coordinates was added to the Jalview desktop in v2.7.</em>
+<em>The Reset button and Change Parameters menu were added in Jalview 2.8.</em>
+<em>Support for PAM250 based PCA was added in Jalview 2.8.1.</em>
+</body>
+</html>