最優(yōu)化方法在生物序列比對(duì)中的應(yīng)用與研究.pdf

1、序列比對(duì)是生物信息學(xué)中最重要和最基礎(chǔ)的研究方向，是研究物種間同源性關(guān)系的重要手段。隨著生物序列數(shù)據(jù)的飛速增長(zhǎng)，如何提高序列比對(duì)速度和靈敏度成為生物序列比對(duì)研究需要迫切解決的問(wèn)題。
　　 本文將最優(yōu)化方法應(yīng)用到生物序列比對(duì)中，從而提高序列比對(duì)的效率。主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下：
　　 1．提出基于拉格朗日約束神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(LCNN)的自適應(yīng)生物序列比對(duì)方法。把數(shù)字信號(hào)處理與生物序列分析融入到一起，通過(guò)建立風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)并根據(jù)最優(yōu)原

2、則獲得生物序列相關(guān)性指標(biāo)，得到序列比對(duì)結(jié)果。
　　 2．研究空位種子(Spaced Seed)理論和靈敏度計(jì)算模型，并在此基礎(chǔ)上提出了基于最優(yōu)搜索的空位種子尋找和計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)在有限時(shí)間資源限制條件下以最大概率尋找到具有最高靈敏度的空位種子，從而大大提高空位種子的計(jì)算效率。
　　 3．構(gòu)造與空位種子相關(guān)的重疊有向圖(Overlap Digraph)模型，根據(jù)重疊有向圖權(quán)值函數(shù)提出空位種子優(yōu)劣判斷準(zhǔn)則。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明重疊

3、有向圖模型可以在很短的時(shí)間內(nèi)得到靈敏度最優(yōu)或者接近最優(yōu)的空位種子。
　　 4．在前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)插入-刪除種子進(jìn)行更為深入的研究，并從數(shù)學(xué)上對(duì)插入-刪除種子(In-del Seed)進(jìn)行定義，建立插入-刪除種子靈敏度計(jì)算模型。提出了基于種子重疊復(fù)雜度的計(jì)算方法，并通過(guò)flip函數(shù)對(duì)候選種子進(jìn)行構(gòu)造。該方法能夠在較短時(shí)間內(nèi)找到給定權(quán)值和相似度等參數(shù)下的最優(yōu)插入-刪除種子，并從實(shí)驗(yàn)上證明插入-刪除種子具有更高的靈敏度，同時(shí)