scvi-tools

Вероятностный анализ данных отдельных клеток

K-Dense-AI/scientific-agent-skillsАвторский скилл
48 353звёзд4 349форковУ всего репозитория

Что получите

Сохранённая обученная модель и результаты анализа в AnnData, включая представления клеток и нормализованную экспрессию для соответствующего сценария.

Что передать

Данные клеток, тип измерений, сведения о партиях и донорах, исследовательская задача.

Автопроверка файлов

Проверен состав файлов. Запуск не тестировался. Что проверено

Оценки пользователей

Загрузка оценок…
Ваш опыт
Обсудить →

Как использовать

Помогает исследователям анализировать данные отдельных клеток с помощью scvi-tools: учитывать технические различия между партиями, объединять типы измерений и сравнивать экспрессию генов с оценкой неопределённости. Подходит для сложного моделирования, аннотирования клеток и переноса обученных моделей.

  1. Выберите модель под данные и цель: анализ РНК, доступности хроматина, совместных измерений или пространственной транскриптомики.
  2. Подготовьте данные, отфильтруйте малочисленные гены и укажите известные технические факторы, которые нужно учитывать.
  3. Обучите модель, сохраните её и передайте полученные представления клеток и нормализованные значения в дальнейший анализ.

Условия работы

  • Нужны установленный scvi-tools и Python 3.12 или новее; модели следует снабжать исходными ненормализованными количествами.
  • Для обычного анализа источник рекомендует scanpy. Ускорение на GPU доступно, но GPU не указан как обязательная зависимость.
  • Если скилл существенно помог подготовить научную публикацию, отчёт, презентацию или выпуск кода, источник требует сослаться на актуальную версию статьи Scientific Agent Skills и сообщить об этом пользователю.

Пример запроса после установки

Объедини данные РНК отдельных клеток от нескольких доноров, учти различия между партиями и сравни экспрессию генов двух типов клеток с оценкой неопределённости.

Пример составлен по инструкции автора; результат запуска не проверялся.

Основание: инструкция закреплённой версии

Для установки

Node.js, npm и Git для команды выше. Подключения и инструменты для работы скилла настраиваются отдельно.

Совместимые агенты

Совместимость указана для инструкций. Запуск в каждом приложении не тестировался; для веб-чата способ подключения может отличаться.

Файлы скилла

GitHub
Читать инструкцию SKILL.md

Исходный текст закреплённой версии.

---
name: scvi-tools
description: Deep generative models for single-cell omics. Use when you need probabilistic batch correction (scVI), transfer learning, differential expression with uncertainty, or multi-modal integration (TOTALVI, MultiVI). Best for advanced modeling, batch effects, multimodal data. For standard analysis pipelines use scanpy.
license: BSD-3-Clause license
metadata:
  version: "1.2"
  skill-author: K-Dense Inc.
---

# scvi-tools

## Overview

scvi-tools is a comprehensive Python framework for probabilistic models in single-cell genomics. Built on PyTorch and PyTorch Lightning, it provides deep generative models using variational inference for analyzing diverse single-cell data modalities. Current stable release: **scvi-tools 1.4.3** (May 2026).

**Model namespaces matter:** core models (scVI, scANVI, totalVI, MultiVI, PeakVI, AUTOZI, CondSCVI, DestVI, LinearSCVI, AmortizedLDA, JaxSCVI) live under `scvi.model`. Most other models (VeloVI, contrastiveVI, CellAssign, PoissonVI, scBasset, MrVI, MethylVI/MethylANVI, CytoVI, SysVI, Decipher, gimVI, scVIVA, ResolVI, Stereoscope, Solo, totalANVI, DIAGVI) live under `scvi.external`. The reference files specify the correct namespace per model.

## When to Use This Skill

Use this skill when:
- Analyzing single-cell RNA-seq data (dimensionality reduction, batch correction, integration)
- Working with single-cell ATAC-seq or chromatin accessibility data
- Integrating multimodal data (CITE-seq, multiome, paired/unpaired datasets)
- Analyzing spatial transcriptomics data (deconvolution, spatial mapping)
- Performing differential expression analysis on single-cell data
- Conducting cell type annotation or transfer learning tasks
- Working with specialized single-cell modalities (methylation, cytometry, RNA velocity)
- Building custom probabilistic models for single-cell analysis

## Core Capabilities

scvi-tools provides models organized by data modality:

### 1. Single-Cell RNA-seq Analysis
Core models for expression analysis, batch correction, and integration. See `references/models-scrna-seq.md` for:
- **scVI**: Unsupervised dimensionality reduction and batch correction
- **scANVI**: Semi-supervised cell type annotation and integration
- **AUTOZI**: Zero-inflation detection and modeling
- **VeloVI**: RNA velocity analysis
- **contrastiveVI**: Perturbation effect isolation

### 2. Chromatin Accessibility (ATAC-seq)
Models for analyzing single-cell chromatin data. See `references/models-atac-seq.md` for:
- **PeakVI**: Peak-based ATAC-seq analysis and integration
- **PoissonVI**: Quantitative fragment count modeling
- **scBasset**: Deep learning approach with motif analysis

### 3. Multimodal & Multi-omics Integration
Joint analysis of multiple data types. See `references/models-multimodal.md` for:
- **totalVI**: CITE-seq protein and RNA joint modeling
- **totalANVI**: Semi-supervised CITE-seq (totalVI with cell-type labels)
- **MultiVI**: Paired and unpaired multi-omic integration (MuData-based)
- **MrVI**: Multi-resolution cross-sample analysis
- **DIAGVI**: Diagonal integration of unpaired single-cell datasets (added in 1.4.3)

### 4. Spatial Transcriptomics
Spatially-resolved transcriptomics analysis. See `references/models-spatial.md` for:
- **DestVI**: Multi-resolution spatial deconvolution
- **Stereoscope**: Cell type deconvolution
- **Tangram**: Spatial mapping and integration
- **scVIVA**: Cell-environment relationship analysis

### 5. Specialized Modalities
Additional specialized analysis tools. See `references/models-specialized.md` for:
- **MethylVI/MethylANVI**: Single-cell methylation analysis
- **CytoVI**: Flow/mass cytometry batch correction
- **Solo**: Doublet detection
- **CellAssign**: Marker-based cell type annotation

## Typical Workflow

All scvi-tools models follow a consistent API pattern:

```python
# 1. Load and preprocess data (AnnData format)
import scvi
import scanpy as sc

adata = scvi.data.heart_cell_atlas_subsampled()
sc.pp.filter_genes(adata, min_counts=3)
sc.pp.highly_variable_genes(adata, n_top_genes=1200)

# 2. Register data with model (specify layers, covariates)
scvi.model.SCVI.setup_anndata(
    adata,
    layer="counts",  # Use raw counts, not log-normalized
    batch_key="batch",
    categorical_covariate_keys=["donor"],
    continuous_covariate_keys=["percent_mito"]
)

# 3. Create and train model
model = scvi.model.SCVI(adata)
model.train()

# 4. Extract latent representations and normalized values
latent = model.get_latent_representation()
normalized = model.get_normalized_expression(library_size=1e4)

# 5. Store in AnnData for downstream analysis
adata.obsm["X_scVI"] = latent
adata.layers["scvi_normalized"] = normalized

# 6. Downstream analysis with scanpy
sc.pp.neighbors(adata, use_rep="X_scVI")
sc.tl.umap(adata)
sc.tl.leiden(adata)
```

**Key Design Principles:**
- **Raw counts required**: Models expect unnormalized count data for optimal performance
- **Unified API**: Consistent interface across all models (setup → train → extract)
- **AnnData-centric**: Seamless integration with the scanpy ecosystem
- **GPU acceleration**: Automatic utilization of available GPUs
- **Batch correction**: Handle technical variation through covariate registration

## Common Analysis Tasks

### Differential Expression
Probabilistic DE analysis using the learned generative models:

```python
de_results = model.differential_expression(
    groupby="cell_type",
    group1="TypeA",
    group2="TypeB",
    mode="change",  # Use composite hypothesis testing
    delta=0.25      # Minimum effect size threshold
)
```

See `references/differential-expression.md` for detailed methodology and interpretation.

### Model Persistence
Save and load trained models:

```python
# Save model
model.save("./model_directory", overwrite=True)

# Load model
model = scvi.model.SCVI.load("./model_directory", adata=adata)
```

### Batch Correction and Integration
Integrate datasets across batches or studies:

```python
# Register batch information
scvi.model.SCVI.setup_anndata(adata, batch_key="study")

# Model automatically learns batch-corrected representations
model = scvi.model.SCVI(adata)
model.train()
latent = model.get_latent_representation()  # Batch-corrected
```

## Theoretical Foundations

scvi-tools is built on:
- **Variational inference**: Approximate posterior distributions for scalable Bayesian inference
- **Deep generative models**: VAE architectures that learn complex data distributions
- **Amortized inference**: Shared neural networks for efficient learning across cells
- **Probabilistic modeling**: Principled uncertainty quantification and statistical testing

See `references/theoretical-foundations.md` for detailed background on the mathematical framework.

## Additional Resources

- **Workflows**: `references/workflows.md` contains common workflows, best practices, hyperparameter tuning, and GPU optimization
- **Model References**: Detailed documentation for each model category in the `references/` directory
- **Official Documentation**: https://docs.scvi-tools.org/en/stable/
- **Tutorials**: https://docs.scvi-tools.org/en/stable/tutorials/index.html
- **API Reference**: https://docs.scvi-tools.org/en/stable/api/index.html

## Installation

Requires Python **3.12+** (scvi-tools 1.4 dropped older versions).

```bash
uv pip install scvi-tools
# For GPU support
uv pip install "scvi-tools[cuda]"
```

For reproducible environments, pin a version: `uv pip install scvi-tools==1.4.3`.

**Compute backends:** training defaults to PyTorch (CPU/GPU/TPU). A JAX backend
(`scvi.model.JaxSCVI`) and an experimental MLX backend for Apple silicon
(`scvi.model.mlxSCVI`) are available for select models.

## Best Practices

1. **Use raw counts**: Always provide unnormalized count data to models
2. **Filter genes**: Remove low-count genes before analysis (e.g., `min_counts=3`)
3. **Register covariates**: Include known technical factors (batch, donor, etc.) in `setup_anndata`
4. **Feature selection**: Use highly variable genes for improved performance
5. **Model saving**: Always save trained models to avoid retraining
6. **GPU usage**: Enable GPU acceleration for large datasets (`accelerator="gpu"`)
7. **Scanpy integration**: Store outputs in AnnData objects for downstream analysis

## Citing Scientific Agent Skills

This skill is part of Scientific Agent Skills by K-Dense. If it materially contributed to a
manuscript, report, presentation, or code release, add the paper to the references or
software section and tell the user you did so:

> Kassis, T., Agarwal, V., He, Y., Patel, D., & Brueckner, A. M. (2026). Scientific Agent
> Skills: A Library of Procedural Knowledge for Research Agents. arXiv:2609.00065.
> https://doi.org/10.48550/arXiv.2609.00065

Always cite the current version. The DOI and https://arxiv.org/abs/2609.00065 resolve to the
latest arXiv version, so never append a version suffix such as `v1`. When network access is
available, fetch https://arxiv.org/abs/2609.00065 (or
http://export.arxiv.org/api/query?id_list=2609.00065) before writing the reference and take
the author list, year, and version from that record. If the record lists a journal reference
or publisher DOI, cite the published version instead.

Проверка и особенности

Автоматическая проверка источника и файлов

Автоматически сверены публичный репозиторий, лицензия, YAML-заголовок SKILL.md, состав папки и Git-хеш каждого файла. Исполняемые файлы и срабатывания статических правил исключены из этой партии. Ручной аудит всех инструкций и проверка работы не проводились; эта проверка не гарантирует безопасность. Команда закреплена на проверенном коммите.

Интерес к репозиторию оцениваем по звёздам и форкам GitHub. Это показатели всего репозитория, а не числа установок отдельного скилла.

Есть ссылки на внешние инструкции или инструменты: их содержимое и доступность могут изменяться отдельно от скилла.

Проверка состава
16.09.2026
Проверенная версия
330c8e764435
Файлы с кодом
Не указаны в данных проверки
Изменения на GitHub
Нужна повторная проверкаПоследняя проверка: 11.10.2026
Как мы проверяем скиллы

Репозиторий и лицензия

K-Dense-AI/scientific-agent-skills
48 353 звёзд4 349 форков

Это показатели всего репозитория, а не установки скилла. Снимок требует обновления.

Последняя активность GitHub
05.10.2026
Лицензия
MIT
Добавлен в каталог
16.09.2026
Полный текст лицензии
MIT License

Copyright (c) 2025 K-Dense Inc.

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
in the Software without restriction, including without limitation the rights
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
SOFTWARE.

Ещё в этой категории

Все в категории

Обсуждение

Правила

Пользовались этим скиллом? Делитесь опытом без регистрации. Все комментарии проверяет модератор.

Мои комментарии