收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

蛋白质结构预测的多agent模拟退火算法研究

宁静  
【摘要】:蛋白质工程是后基因组时代的重要课题之一,是现代生物技术发展的前沿领域。而求解蛋白质结构预测问题是蛋白质工程最基本的目标之一,也是检验蛋白质设计假设的必要手段,同时也是生物信息学领域中极具挑战性的课题之一。蛋白质结构预测中的从头预测方法以“蛋白质的天然构象是自由能最低的构象”这一热力学假说为理论基础,通过计算蛋白质最低的自由能值就可以预测出此蛋白质的结构。因此,我们可以将使用从头预测方法来进行蛋白质结构预测归结为一个对模型的全局优化问题。 根据蛋白质结构预测的概念以及蛋白质结构预测的理论依据,我们引入蛋白质结构预测的一种最为简化的连续聚合体模型——AB非格点模型,把蛋白质结构预测问题转化成为数学上的连续函数全局优化问题。这个模型更加接近真实的蛋白质构型,对我们研究预测蛋白质真实构象的现实意义更重大。基于AB非格点模型的蛋白质折叠问题是一个计算生物学中典型的NP困难问题,因此寻找一种有效的全局优化算法是求解该问题的关键。 模拟退火算法(SimulatedAnnealing, SA)以及粒子群优化算法(Particle SwarmOptimization, PSO)都是经典的智能优化算法,各有其优势和不足,PSO算法具有较强的求精能力,但易于陷入局部最优,而SA算法具有较强的爬坡能力,但收敛速度很慢。为此我们提出了多agent模拟退火算法(Multi-agent SimulatedAnnealing, MSA),MSA算法使用PSO算法的的运动方程进行抽样,它充分利用了PSO算法的学习能力和SA算法的爬坡能力,能够更好的平衡搜索过程的集中性和多样性。用JAVA实现后在四个基准函数上执行的两种实验仿真的结果表明,MSA算法能有效的提高算法的迭代效率和计算性能。 将我们提出的MSA算法运用到蛋白质二维AB非格点模型上对若干条短人工蛋白质序列(短Fibonacci测试序列)、四条长人工蛋白质序列(长Fibonacci测试序列)进行仿真测试,测试结果表明MSA算法对于蛋白质折叠问题的性能良好,并且能很好的搜索到蛋白质折叠的最低能量构象。接着对四条较短真实蛋白质序列和两条较长真实蛋白质序列的最低能量构象加以预测,与文献中其他各种算法仿真的数据进行比较,结果表明MSA算法对于蛋白质结构预测问题的性能确实有所提高,能较好的形成蛋白质结构明显的疏水核,在一定程度上反映出真实蛋白质中的“亲水性氨基酸残基总是围绕着疏水性氨基酸残基并且形成簇”这一真实蛋白质的天然特性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 靳利霞,唐焕文;模拟退火算法的一种改进及其在蛋白质结构预测中的应用[J];系统工程理论与实践;2002年09期
2 曾志平,王勇献,凌君,刘昆;蛋白质二级结构预测中的HMM及I/O HMM方法研究[J];电脑与信息技术;2002年05期
3 张红娟,唐焕文;蛋白质折叠过程中的长短程作用研究[J];计算机与应用化学;2005年10期
4 史晓红;王燕;刘文斌;殷志祥;;现代优化计算方法在蛋白质结构预测中的应用[J];数学的实践与认识;2006年10期
5 姚志萍,朱德煦,毕汝昌;尿胰蛋白酶抑制剂的空间结构预测[J];科学通报;1996年17期
6 殷志祥,张家秀;神经网络在蛋白质结构预测中的应用[J];中国科技信息;2005年11期
7 崔光照,朱永锋,黄布毅,许进;基于联合残基力场的蛋白质能量优化[J];生物信息学;2005年03期
8 韩丽敏,韦有双,冯允成;关于Tabu Search算法收敛性的研究[J];系统工程理论与实践;1998年10期
9 梁志杰,杜文,文军;联合生产存储问题的模拟退火算法[J];中国机械工程;2004年12期
10 王勇献,王正华,张振慧;蛋白质结构预测算法的评估[J];计算机工程与科学;2005年08期
11 梁立;肖飞;李志虹;;基于模拟退火的排课算法[J];云南师范大学学报(自然科学版);2006年06期
12 窦连辉;;推理型支持向量机在网络入侵检测中的应用[J];科技资讯;2007年02期
13 陈伟;张从海;;混和模拟退火-遗传算法在参数估计中的应用[J];地理空间信息;2007年02期
14 阮永芬;熊光赤;刘永芳;熊恩来;;遗传-模拟退火算法在边坡稳定分析中的应用[J];地下空间与工程学报;2007年03期
15 向昌盛;周建军;周子英;姚芹英;;一种基于遗传算法的生物多序列比对方法[J];怀化学院学报(自然科学);2008年01期
16 梁芳;祝庆;;模拟退火算法在矩阵实特征值求解中的应用[J];科技创业月刊;2008年07期
17 叶子伟;韩红超;;基于退火BP神经网络的GPS高程转换[J];测绘工程;2008年04期
18 王福昌;胡顺田;;求解病态线性方程组的模拟退火算法[J];大学数学;2009年04期
19 吴剑国,赵丽萍;工程结构优化的神经网络方法[J];计算力学学报;1998年01期
20 孙朝晖,周明全,耿国华;模拟退火算法在三维重建问题中的应用[J];西北大学学报(自然科学版);2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 习华勇;赵林明;;指数函数模型辨识的模拟退火算法[A];数学及其应用文集——中南模糊数学和系统分会第三届年会论文集(下卷)[C];1995年
2 钟一文;蔡荣英;;求解TSP问题的贪婪随机模拟退火算法[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年
3 方红芳;吴昭同;;模拟退火算法在计算机辅助公差设计中的应用[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
4 李欣强;魏关锋;罗立;姚平经;罗行;ROETZEL Wilfried;;用改进的遗传/模拟退火算法进行多流股换热器网络综合[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
5 马平;柴欣;李涛;杨愚鲁;;动态重构系统中基于模拟退火算法的划分[A];全国第十届企业信息化与工业工程学术年会论文集[C];2006年
6 王小翠;郑更新;邢瑞;;一个用模拟退火求解TSP问题的新算法[A];中国企业运筹学[C];2009年
7 王青;肖怀铁;张安;;基于模拟退火算法的MIMO雷达稀疏线阵设计[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
8 裴玉龙;盖春英;;公路网络路线布局优化的双层规划模型及算法研究[A];中国公路学会2004年学术年会论文集[C];2004年
9 李英杰;李董辉;;非单调模拟退火算法[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
10 陈生昌;;非线性反问题反演方法比较及对策[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗亮;蛋白质结构预测模型研究[D];华中科技大学;2010年
2 孙鹏飞;基于计算智能技术的蛋白质结构预测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 黄旭;从头预测蛋白质结构元启发方法研究[D];苏州大学;2011年
4 靳利霞;蛋白质结构预测方法研究[D];大连理工大学;2002年
5 熊正大;链式几何结构的拟人型优化方法[D];华中科技大学;2011年
6 马华伟;带时间窗车辆路径问题及其启发式算法研究[D];合肥工业大学;2008年
7 李伟文;基于透明电光陶瓷偏振控制器及其算法的设计与研究[D];浙江大学;2005年
8 岳琪;基于遗传退火算法板式家具大规模矩形件优化下料研究[D];东北林业大学;2005年
9 姜圳;基于QoS的组播路由关键技术研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
10 赵松原;模拟退火结合正交分解算法的气动外形最优化设计[D];南京航空航天大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱均燕;模拟退火算法在蛋白质结构预测中的应用[D];福建农林大学;2011年
2 宁静;蛋白质结构预测的多agent模拟退火算法研究[D];福建农林大学;2012年
3 燕善俊;DES线性密码分析研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
4 岳丹波;遗传算法在车间作业调度方面的研究和应用[D];长春理工大学;2007年
5 梁婷;区域物流中心分工布局规划[D];中南大学;2007年
6 许彦钊;模拟退火优化神经网络研究及其在入侵检测中的应用[D];吉林大学;2009年
7 赵星星;太赫兹波段光子晶体滤波器设计[D];首都师范大学;2009年
8 王芳;基于GPU加速的细粒度并行模拟退火算法[D];大连理工大学;2009年
9 孙凉艳;基于K近邻集成算法的分类挖掘研究[D];西北大学;2010年
10 林令娟;模拟退火微粒群混合算法的研究及应用[D];山东师范大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室 王志珍;蛋白质的折叠:破译“第二遗传密码”[N];科技日报;2001年
2 记者 李大庆;我科学家在全球蛋白结构预测比赛中喜获佳绩[N];科技日报;2010年
3 中科院生物学部 张春霆;对生物信息学的展望[N];北京科技报;2000年
4 王雪飞 吴黎;中国生物信息学研究快速发展[N];健康报;2002年
5 陈志楠;挖掘“不为人知的艺术”[N];科技日报;2009年
6 春晓;国外生物信息学的发展与现状[N];中国医药报;2002年
7 本报记者何世文;他们在解密第二遗传密码[N];科技日报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978