基于靈活樹模型構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò).pdf

1、隨著生物信息學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究越來越受到研究人員的重視,特別是基因芯片技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的基因表達(dá)數(shù)據(jù)和生物大分子數(shù)據(jù)圖譜，這為研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了良好的基礎(chǔ)。近年來，系統(tǒng)生物學(xué)的研究也越來越成熟，這也為從系統(tǒng)水平上研究基因之間的相互作用關(guān)系提供了良好的條件，這也更具有了生物學(xué)意義。只有從系統(tǒng)水平出發(fā)，對所有成分進(jìn)行系統(tǒng)分析才能更加全面地獲得生物學(xué)認(rèn)識(shí)。
　　構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的算法和模型有很多，主要是借

2、助于生物信息學(xué)知識(shí)，根據(jù)獲得的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，建立合適的數(shù)學(xué)模型，推斷基因之間的相互作用，從而構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。然而隨著大量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，利用一般的模型越來越難以挖掘出這些數(shù)據(jù)中隱藏的信息。由于微分方程系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)特性，非常適合表示生物網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜關(guān)系，所以，越來越多的研究人員選擇微分方程模型去構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。利用微分方程系統(tǒng)構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的演化過程中，結(jié)構(gòu)與參數(shù)的演化往往還存有誤差較大、計(jì)算量很大等問題，因此，有必要對微分方程系統(tǒng)

3、的演化算法進(jìn)行優(yōu)化，以更好地解決基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建問題。
　　本文在充分研究微分方程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，提出了一種利用靈活樹模型構(gòu)建微分方程系統(tǒng)，并利用浮點(diǎn)數(shù)遺傳算法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化的混合優(yōu)化策略，同時(shí)，使用了一種分裂的思想，減少了優(yōu)化過程中的搜索空間。在優(yōu)化過程中，使用了并行計(jì)算，以提高計(jì)算速度。
　　本文主要的研究內(nèi)容如下：
　?。?）對基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的背景、研究狀況、構(gòu)建算法和模型等進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)和介紹。在

4、了解基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究背景后，著重介紹了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建模型和算法，總結(jié)各個(gè)模型和算法的發(fā)展及應(yīng)用情況，并介紹了構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的基本流程等。
　?。?）介紹了浮點(diǎn)數(shù)遺傳算法和遺傳編程算法等計(jì)算智能算法，介紹了在微分方程系統(tǒng)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，各個(gè)算法的原理及應(yīng)用。
　?。?）介紹了靈活樹模型。首先介紹了靈活樹模型的生成方法以及進(jìn)化算子等，并對靈活樹模型的進(jìn)化過程進(jìn)行了改進(jìn)。之后，介紹了如何利用靈活樹模型編碼微分方程系