基于免疫遺傳算法的基序識(shí)別方法的研究.pdf

1、從生物序列中識(shí)別基序是生物信息學(xué)中的一個(gè)熱點(diǎn)問題,也是生物學(xué)中研究基因調(diào)控機(jī)制的基礎(chǔ)計(jì)算問題之一。由于基序長度較短、非百分百保守以及生物數(shù)據(jù)復(fù)雜性高等原因,通過計(jì)算方法識(shí)別基序仍舊是人們研究基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程的一大難點(diǎn)。遺傳算法由于其魯棒性強(qiáng)、隨機(jī)性、全局性以及適于并行處理等優(yōu)點(diǎn),近年來被越來越廣泛地應(yīng)用到基序識(shí)別問題的求解中,并成為重要的發(fā)展方向。
　　 雖然遺傳算法已形成一套較為完善的算法體系,但早熟收斂、隨機(jī)漫游等不足限制了

2、其應(yīng)用。生物學(xué)領(lǐng)域的研究發(fā)現(xiàn),生物免疫系統(tǒng)可以很好地保持種群多樣性,抑制早熟收斂和限制隨機(jī)漫游。因此,利用免疫原理可以有效地改進(jìn)和提高遺傳算法的性能。
　　 針對(duì)遺傳算法缺少種群多樣性保持策略的不足,考慮生物免疫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),本文將濃度調(diào)節(jié)機(jī)制引入到遺傳算法中,提出了一種基于濃度機(jī)制的免疫遺傳算法,并將其應(yīng)用于基序識(shí)別。根據(jù)基序識(shí)別問題定義和基序的表示方式,設(shè)計(jì)了新的抗體親和力和抗體濃度計(jì)算公式,模擬生物體免疫行為,在遺傳算法比例

3、選擇算子的基礎(chǔ)上,添加了濃度調(diào)節(jié)因子來抑制高濃度抗體的繁殖,使提出的算法能夠有效地保持種群多樣性,避免早熟收斂現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法有較好的基序識(shí)別效果,能夠在較長序列中識(shí)別基序,在一次運(yùn)行中識(shí)別多基序。
　　 為了克服算法在遺傳過程中隨機(jī)搜索造成的種群退化現(xiàn)象,本文模擬人工免疫系統(tǒng),引入疫苗的調(diào)控作用,提出了一種基于疫苗機(jī)制的基序識(shí)別算法,通過疫苗提取、疫苗接種和免疫選擇來抑制種群的退化現(xiàn)象,加快算法收斂速度。通過在模