基于DNA链置换与荧光标记的0-1规划问题的计算模型

DNA链置换技术和荧光标记是近年生物计算领域的新兴的方法,并且因为它们都有着操作简单的优势而成为DNA计算的常用方法.DNA自组装算法是以DNA分子作为数据存储和运算的一种新型计算模式.为了提高算法的特异性和检测的灵敏度,在自组装算法的基础上,首次将DNA链置换技术和荧光标记结合引入到自组装模型中,提出了一个解决0-1规划问题的DNA计算新模型.与以往DNA计算模型相比,该模型提高了运算的可靠性和准确性,而且可以逐步缩小解空间,降低运算的复杂度,同时也使检测的方法更加灵活,易于引入到其他自组装算法模型中.     

DNA序列的特征数值及相似性分析

利用2维图表示DNA序列,计算与该图对应的距离矩阵,求出距离矩阵的不变量—距离矩阵主对角线以外的次对角线之和的平均值,进而得到了DNA序列的一种特征数值,利用这种新的特征数值,对DNA序列进行相似性比较,得到了与现有的资料符合很好的结果.     

对称群上Cayley图的DNA计算

有一类图称为Cayley图或群图.猜想每个Cayley图都是Hamilton图.求Cayley图和有向Cayley图中的Hamilton圈和路自然产生在计算科学里.这篇文章研究了对称群上Cayley图的DNA计算和给出了求它的Hamilton圈的DNA算法.     

全错位排列问题的基于芯片的DNA计算模型

全错位排列问题作为组合数学中一个重要的问题,到目前为止还没有好的算法.应用DNA芯片技术,提出了全错位排列问题的基于芯片的DNA计算模型,并对模型进行了简要分析.     

两两序列比对的一种新方法

本文研究DNA的两两序列比时,提出了基于快速沃尔什变换的新方法。经过计算模拟分析可知,比对的时间复杂度和空间复杂度明显降低.     

基于谱分析的DNA序列识别算法研究

对基于谱分析的DNA序列识别中相关问题建立了数学模型,并进行了计算及结果分析.提出了一种基于频数二次型的功率谱快速算法和基于帕斯瓦尔定理的信噪比快速算法,建立了基于模糊逻辑的自适应阈值模型,提出了基于重复序列的边界搜索算法,最后利用谱分析对基因突变中的伪鞍部进行了识别.     

基因识别问题及其算法实现

从大量的DNA序列中获取丰富的生物信息具有重要的理论意义和应用价值.计算得到了Z-curve与Voss两种映射下功率谱与信噪比的理论关系,而且通过核苷酸频数分布快速计算实数映射时的信噪比;提出了4种阈值确定方法和三个评价准则对不同的物种基因阈值进行了分析,累积概率分布交叉阈值法较其他方法最优;分析了固定长度窗口滑动法由于存在"毛刺"问题而造成预测精度下降,在此基础上提出了变步长阶梯平滑滑动法,与固定长度窗口滑动法相比较预测准确率提高了12.16%达到83%,同时还预测了6个未知序列的编码区域.     

基于DNA微阵列数据分析的分级Bayes模型

如何分离出少量区别不同组织类型的特异性基因是DNA微阵列数据分析中的主要问题,特别是构建恰当的统计模型来刻画这些不同组织类型的DNA表达形式尤为重要.为此,基于基因DNA微阵列数据的特点,我们假定对数变换后的微阵列数据服从混合正态分布.我们采用分级Bayesian先验刻画不同基因的相关性,利用分级Bayesian方法构建模型,给出了刻画不同组织基因表达的差异的一个标准,用MCMC迭代计算该标准.模拟计算表明我们的模型具有较好的识别能力.     

DNA序列分类的数学模型

本文从三个不同的角度分别论述了如何对 DNA序列进行分类的问题 ,依据这三个角度分别建立了三类模型 .首先 ,从生物学背景和几何对称观点出发 ,建立了 DNA序列的三维空间曲线的表达形式 .建立了初步数学模型 -积分模型 ,并且通过模型函数计算得到了 1到 2 0号 DNA序列的分类结果 ,发现与题目所给分类结果相同 ,然后我们又对后 2 0个 DNA序列进行了分类 .然后 ,从人工神经网络的角度出发 ,得到了第二类数学模型 -人工神经网络模型 .并且选择了三种适用于模式分类的基本网络 ,即感知机模型 ,多层感知机 ( BP网络 )模型以及 LVQ矢量量化学习器 ,同时就本问题提出了对 BP网络的改进 (改进型多层感知机 ) ,最后采用多种训练方案 ,均得到了较理想的分类结果 .同时也发现了通过人工神经网络的方法得到的分类结果与积分模型得到的分类结果是相同的 (前四十个 ) .最后 ,我们对碱基赋予几何意义 :A.C.G.T分别表示右 .下 .左 .上 .用 DNA序列控制平面上点的移动 ,每个序列得到一个游动曲线 ,提取游动方向趋势作为特征 ,建立起了模型函数 ,同时也得到了后二十个 DNA序列的分类结果 ,而且发现结果与上述两个模型所得到的分类结果几乎相同 (其中有一个不同 ,在本模型中表示为不可分的 ) .此模型保留的信息量更多 ,而且     

双特征参数基因识别算法实现

基因识别问题首要的工作是对数字化后的基因序列利用离散傅里叶变换(DFT)进行频谱分析.对于很长的DNA序列,功率谱或信噪比计算量很大,推导出了DNA序列在Voss映射、Z-curve映射和实数映射下的信噪比快速算法,以及在Voss映射与Z-curve映射下的信噪比的关系.针对阈值确定的问题提出了基于滑动窗口的局部阈值的算法,在分类时达到了很好的效果.另外,实现了基于移动序列信噪比曲线的基因识别方法.最后,由于DNA序列的3-周期性实际上反映了核苷酸在基因序列的三个子序列上分布的"非均衡性",因此引入"方差均值"特征来衡量该非均衡性,提出了基于方差均值的单因素基因识别方法及以信噪比和方差均值作为特征向量,并设计多项式分类器的基因识别算法.     

关于DNA序列分类问题的模型

本文提出了一种将人工神经元网络用于 DNA分类的方法 .作者首先应用概率统计的方法对 2 0个已知类别的人工 DNA序列进行特征提取 ,形成 DNA序列的特征向量 ,并将之作为样本输入 BP神经网络进行学习 .作者应用了 MATLAB软件包中的 Neural Network Toolbox(神经网络工具箱 )中的反向传播 ( Backpropagation BP)算法来训练神经网络 .在本文中 ,作者构造了两个三层 BP神经网络 ,将提取的 DNA特征向量集作为样本分别输入这两个网络进行学习 .通过训练后 ,将 2 0个未分类的人工序列样本和 1 82个自然序列样本提取特征形成特征向量并输入两个网络进行分类 .结果表明 :本文中提出的分类方法能够以很高的正确率和精度对 DNA序列进行分类 ,将人工神经元网络用于 DNA序列分类是完全可行的     

蚕类DNA诱导遗传性变异的研究——家蚕DNA对蓖麻蚕的诱变作用

本文从不同品系的家蚕中提取DNA或DNA蛋白,并分别注入蓖麻蚕幼虫体内,结果后代发生了幼虫皮斑性状的改变,出现了两种变异个体:一种花蚕,一种花白蚕。后者的幼虫5龄以前有皮斑,5龄期皮斑消失呈白蚕。经过20代(F₂₀)的培育花蚕已成为稳定的转化系。杂交的遗传学分析表明,通过外源DNA作用引起的变异性状的遗传不符合正常的遗传规律:将花蚕(转化体)与白蚕(受体)交配的子一代(F₁)幼虫呈现花白蚕的特征。     

图形化模型在亲子鉴定中的应用

利用图形化模型理论,以及DNA数据,研究了一个在法庭上颇有争议的亲子鉴定问题.通过案例中的家谱图,建立Bayesian网络,根据遗传学的孟德尔定律,借助于Hug in软件,计算出网络中各结点的概率.在数学上,给出了一个可供法庭参考的合理推断.     

基于Hash建立索引和Kmp快速匹配算法的DNA序列查找方法

研究了DNA序列片段的查找问题,针对DNA数据量大和DNA序列碱基排列的特点提出了DNA序列检索的问题.在对DNA序列检索中,基于Hash建立了索引表以提高在大数据中检索的速度和效率,同时在平衡树的数据存储模型上使用了改进的Kmp快速匹配算法,提高了在索引上的检索效率.介绍了Hash索引的建立、Kmp的优化以及平衡树的再平衡.利用软件评估实验得出的实验结果表明了该算法的有效性.     

基于贝叶斯统计方法的两总体基因表达数据分类

在疾病的诊断过程中,对疾病的精确分类是提高诊断准确率和疾病治愈率至 关重要的一个环节,DNA芯片技术的出现使得我们从微观的层次获得与疾病分类及诊断 密切相关的基因功能信息．但是DNA芯片技术得到的基因的表达模式数据具有多变量小 样本特点,使得分类过程极不稳定,因此我们首先筛选出表达模式发生显著性变化的基因 作为特征基因集合以减少变量个数,然后再根据此特征基因集合建立分类器对样本进行分 类．本文运用似然比检验筛选出特征基因,然后基于贝叶斯方法建立了统计分类模型,并 应用马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)抽样方法计算样本归类后验概率．最后我们将此模型 应用到两组真实的DNA芯片数据上,并将样本成功分类．     

利用电子计算机辅助汽车设计

南京汽车制造厂设计科,最近在南京大学数学系计算数学专业帮助下,利用电子计算机对新设计的车型的牵引性能进行了计算.计算是对三种主传动比、六种四速变速器传动比方案、二种滚动阻力系数进行的.计算结果,给出了卅六组数据.根据计算机计算结果,与手算结果进行了对比校核,初步选定了较合理的主传动比和变速器传动比方案.在     

基于非参数方法的DNA序列信噪比阈值研究

基于人类、鼠类及其他哺乳动物的基因数据,共计1264个外显子、1553个内含子进行基因预测,对DNA序列信噪比阈值进行判断.提出基于Mann-Whitney检验、符号检验、Wilcoxon符号秩和检验的非参数置信区间法计算信噪比阈值,得到人类的阈值为1.108,鼠类的为1.0971,其他哺乳动物的为1.1754,与均值平均法、带标准差加权平均法、定义阈值为2的方法比较判断的正确率,结果表明利用非参数置信区间法计算的阈值在基因预测中具有最高的正确率.     

化学致癌剂及化学致癌机理的研究——多环芳烃致癌性能的定量分子轨道模型——“双区理论”

本文以微扰分子轨道的离域能作参数,证明了多环芳烃(PAH)分子显示致癌活性的必要和充分条件,是存在着两个亲电活性区域,文中首次得到一定量公式,其计算的致癌性能与实验的符合率近于98％,分析表明,PAH中两亲电碳原子的最优致癌距离近于2.80,这与DNA双螺旋股间负性中心的距离接近,因此,PAH在体内致癌的关键步骤,应是DNA互补碱对间的横向交联;而化学致癌过程的可能机理是DNA股间互补移码变异,以上概念,文中称为“双区理论”(Di-region Theory),这对研究其它化学致癌过程也具有普遍意义。     

无机氧化物玻璃物理性质新的计算体系

本文以结构化学的观点,研究了非硅酸盐玻璃(硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、铝酸盐和碲酸盐)的化学成分和结构与其性质的关系,推导出各系统玻璃物理性质的计算方法,综合已提出的硅酸盐玻璃物理性质计算方法,建立了整个无机氧化物玻璃物理性质统一的计算体系,该计算体系可以应用于包括四十五种氧化物的各种无机玻璃的十一种物理性质的计算,文中还核算了若干工业技术玻璃的性质,并给出了计算误差。     

由核酸诱导所产生的单尾鳍金鱼的子代

经分别注射从鲫鱼卵巢成熟卵子提取并部分纯化的mRNA,及从鲫鱼精巢和肝脏提取并部分纯化的DNA的金鱼受精卵,所产生的单尾金鱼自交的子代,它们的尾鳍有双尾、单尾及变异单尾三种。后两者相加的数量经mRNA处理的占全数的39.6％,经DNA处理的占全数的38.3％。在对照组正常双尾自交的子代单尾及变异单尾相加的数量为全数的3.8％。试验结果表明,注入外源mRNA和DNA对金鱼尾鳍形态的变异,在子代仍有显著的作用。