基于分子指纹的中药化合物数据库的层次聚类分析(英文)

作为高通量筛选的一种有效方法,虚拟筛选得到了越来越广泛的应用。当靶分子结构未知时,往往使用基于配体的虚拟筛选方法。在基于配体的虚拟筛选方法中,相似性方法起着非常重要的作用。基于中药有效成分化合物数据库,进行了层次凝聚聚类分析。在化学信息系统中,有许多的距离/相似性度量方法和相似性系数。在化学结构的表示和特征选择方面,使用了广泛使用的Daylight分子指纹。采用CDK项目来计算基于Daylight分子指纹的Tanimoto系数作为分子相似性度量方法。对TCM数据库进行了层次凝聚聚类分析,并在聚类之前应用了化学结构领域知识来进行待聚类数据的预处理。在层次聚类时,设定了0.75作为聚类的相似度阈值。计算了层次聚类过程中Kelly方法中的惩罚值来获取最合适的簇数量,通过该方法得到的簇数量与采用0.75作为相似度阈值聚类得到的簇数量非常接近。针对每一个包含多个化合物的簇,选取了多个化合物作为该簇的代表性化合物。同时根据聚类结果分析了Tanimoto系数的缺点。在后续工作中,可对TCM数据库进行分子骨架分析和多样性分析,并基于分子骨架进行聚类。     

一种RDF图的语义相似性度量方法

在资源描述框架(RDF)图的语义相似性度量过程中,结构相似性和语义相似性计算不精确。针对该问题,提出结构语义(SAS)方法。结合改进的基于网络距离模型的语义距离公式、基于信息量模型的权重度量机制,计算概念节点的语义相似度,完善RDF图语义相似度算法,分析结构、深度和密度对RDF图语义相似性度量的影响。设计并实现原型系统,实验结果表明,该方法可有效保证RDF图的语义相似度与实际相符。     

一种基于三维结构的分子相似性新定义

相似性模型在化学诸多领域的广泛应用激发了许多研究者努力探讨分子相似性更中肯的计算方法。我们根据语义模型定义了一种新的分子相似性指数。这种方法首先将分子结构安某种方式拆分，得到可以表征分子结构特征的结构碎片（子结构），它们构成了描述分子结构相似性的度量空间，再根据这些碎片的语义关系定义了分子相似。通过１６个含５个碳的醇之间的分子相似性的计算举例说明这个新方法。     

新相似性度量在文档模糊聚类中的应用研究

相似文档检索在文档管理中是很重要的,提出一种在大文档集中基于模糊聚类的快速高效的聚类方法,传统方法大都通过词与词之间的比较来检索文档,该方法让文档通过两层结构得出相似度。系统用预定义模糊簇来描述相似文档的特征向量,用这些向量估计相似度,由此得出文档之间的距离,系统应用了新的相似性度量方法,并通过实验证实了其可行性和高效性。     

基于Web的化学结构搜索法的研究

设计了在数据库中化学结构的存储方式,并在系统分析化学结构在计算机中的不同描述法的基础上,提出了一种基于Web的化学结构搜索法。该方法由Robot抓取Web文档中的化学结构信息,利用Oracle建立化学结构数据库,通过建立化学结构的索引,实现对化学结构的全结构、子结构、结构相似性检索。     

节点属性和拓扑信息相结合的脑网络聚类模型

目前,脑网络分类是研究热点,研究者采用不同的方法从标签数据中提取并选择特征,以实现对数据的自动分类,但是从大量的标签数据中提取和选择最优的特征很费时。针对以上问题,提出一种脑网络相似度计算方法并构建基于无偏脑网络的聚类模型。首先,使用余弦相似度和子网络核来度量脑网络的属性相似度和结构相似度,然后将结构相似度和属性相似度集成为一个相似度矩阵,最后利用谱聚类实现脑网络聚类。对openfMRI数据库中的50名精神分裂症患者与49名正常对照组进行了聚类测试,结果显示,Rand指数为0.91,精确率为0.86,召回率为0.98,F1为0.92。研究表明提出的模型能较准确地计算脑网络相似性,表现出较高聚类性能。     

Inf-ProA信息活动过程模型相似性度量方法

随着全军顶层设计工作的开展和推进,在使用Inf-ProA框架及其配套的工具开展军事领域的架构设计工作中逐步积累并形成了一定数量的架构设计模型资产。在架构师进行模型设计时,存在着广泛地参考已有相似模型的需求。然而,现有的架构方法和工具还无法对有参考价值的相似模型进行度量和推荐。本文基于信息活动模型（IAV-1a）的基本架构设计要素,通过对可扩展语言文档以及统一建模语言模型相似性度量的研究,提出一种可用于衡量Inf-ProA信息活动过程模型相似度的方法。对信息活动过程模型的内容和结构方面进行相似性的衡量,并考虑接近模型最终设计结果上的设计相似性,利用架构设计实践经验,使得到的相似性度量结果更具有合理性。该相似性度量的结果可以用于对正在设计的模型提供一个最大化的相似匹配,对推荐给架构师来完成辅助设计具有重要意义。实验结果表明,本文提出的方法可以有效地对信息活动过程模型的相似性进行度量。     

互信息启发的相似度组合图像检索算法

图像的视觉特征与用户描述之间的差距一直是影响基于内容的图像检索准确度的最主要因素。对多种相似度进行组合来检索图像是近几年图像检索领域涌现出的一个研究热点,也是缩小这种差距的一种有效途径。如何选择更好的组合方法则是该领域很多研究者关注的核心问题。提出一种新的相似度组合算法。该算法基于互信息度量相对熵的原理,计算连续变量相似度与离散变量相似性之间的相关性,对多种相似度进行选择,以“和规则”组合相似度。在公用数据集上进行检索实验,该算法优于当前其他的“和规则”下的组合方法。     

基于延迟时间Petri网的工作流相似性度量方法

为了解决实时系统中流程相似性的判定问题,提出一种基于流程中活动的拓扑结构和触发点的流程相似性度量方法。采用延迟时间Petri网(Delay Time Petri Nets,DTPN)模型来表示流程,用于找出流程的触发调度;定义活动时间约束路由关系,给出它们之间的距离和相似度计算公式,进而计算出流程之间的相似度;在此基础上设计相关算法,并且分析时间复杂度。通过实例验证了该算法在时间约束工作流相似性度量方面的有效性。     

乳腺X线影像钙化病灶检索技术研究

为帮助医生进行乳腺X影像辅助诊断。针对乳腺X影像微钙化簇相似病灶检索问题,在分别研究单一特征和利用单距离相似性度量的特征融合的检索算法的基础上,提出一种 基于多距离特征融合和相关反馈的乳腺X线影像钙化病灶检索方法,该方法针对不同特征采用多距离度量方法计算相似性,并结合用户的反馈信息动态调整各个特征分量的权值来完 成查询。实验建立在由250幅包含微钙化簇的乳腺X线影像构成的数据库基础上,通过单一特征,特征融合及相关反馈图像检索的查准率-查全率（PVR）曲线验证该方法的检索性能 。实验结果表明,该方法比传统的基于单一特征检索方法以及运用单一距离度量的基于特征融合的检索方法有更好的检索效果。     

Qmol: a program for molecular visualization on Windows-based PCs

With the advent of powerful, inexpensive graphics hardware, a variety of molecular modelling tools are now available for personal computers (PCs). While a host of high-quality, free visualization programs exist for Unix-like operating systems, there are relatively few available for Microsoft Windows. Most programs that do run under Windows are designed to interactively visualize experimental data and cannot read binary trajectory data generated by molecular simulations. In addition, many of these programs do not accept command line arguments, limiting their ability to serve as a “helper” application to be run by other applications. To fill this gap in functionality, we present Qmol—a program designed for viewing the output of simulations and theoretical calculations of peptides and small molecules.     

从常温到超临界条件下水的分子动力学模拟

采用MD模拟方法研究了从常温到超临界条件下不同状态水的微观结构、氢键结构及氢键松弛的动态性质。模拟结果表明,随着温度的升高,成键分子中O…O间的平均距离基本保持不变,O…H间距离增加,水分子的氢键作用逐渐减弱,形成氢键的两水分子O…O一H取向角的分布呈线型分布的概率降低;同一温度下密度的变化对O-O、O-H径向分布函数和氢键的键角分布的影响不大。由于温度升高使氢原子热运动增强,水的四面体结构缺陷增加,氢键的平均寿命显著缩短,温度是影响氢键平均寿命的主要因素。     

受限于平行硅板中水的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同间距(16.6,13.6,和11.8 A)两硅平板之间水分子的结构性质,模拟结果显示:受限水呈现出与体态水完全不同的结构性质,即水分子的分布依赖于两板间距.间距为16.6 A时,硅壁的吸引力造成了其附近形成两个明显的水层,其中的水分子的O-H平行于壁面形成氢键.随着间距的减小,第二层水分子中的O-H键由平行于壁面转向垂直于壁面,与临近的水层通过氢键相连.此外,模拟结果表明,在不同上下板间距情况下,被壁面吸引所形成的水层中水分子的结构取向基本没有变化.     

自组装二十烷二羰基二-L-谷氨酸纳米管的分子模拟

为了洞察自组装二十烷二羰基二-L-谷氨酸(Eicosanedioyl—di—L—glutamic acid)EDGA球形螺旋纳米管微观结构，我们在大型计算机工作站SGI3800上，利用CERIUS2分子模拟软件，进行了计算机分子模拟。首先，根据EDGA分子在纳米管壁中的受力情况，确定了相当于二维周期边界条件的三维周期边界模型，由分子动力学构象搜索法寻找低能量的分子构象，进而运用分子力学、分子动力学交替进行的退火算法对EDGA单层膜聚集体进行模拟计算；结果得到分子两端基谷氨酸的构象不同的最低能量的分子构象，和螺旋与弯曲两种趋势同时存在的EDGA单层膜聚集体。模拟结果可以合理地描述自组装二十烷二羰基二-L-谷氨酸球形螺旋纳米管的一些结构特征。     

非降解型高聚物分子量分布模拟的一般对数正态型

文章提出了对数正态分布一般型来模拟非降解型高聚物分子量分布。给出分子量各阶矩的计算式及实验估值式。据此可用GPC实验法测定的数均分子量及重均分子量来计算分子量各阶矩及各阶平均分子量的模拟值。最后证明所有对数正态分布都是完全相同的分布,因而证明了Wesslau分布和Koningsveld分布是完全一样的分子量分布。实验证实了上述结论。     

氯霉素分子印迹聚合物预组装过程的分子动力学研究

以氯霉素(CAP)为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为功能单体,采用分子动力学方法研究了不同预组装体系中CAP与功能单体的相互作用,考察了溶剂(氯仿、甲醇、乙腈)对预组装体系的影响,并采用试验方法验证模拟结果,最后研究了预组装体系中CAP与功能单体相互作用距离。结果表明:模拟结果与实验结果一致,在甲醇溶剂中,CAP与功能单体相互作用强弱顺序为MAA>AA>AM>MMA;乙腈溶剂中顺序为AM>MAA>AA>MMA。CAP与功能单体相互作用基团的距离在1.8~5.0,两者间可能存在较强的非共价结合作用。     

分子计算理论方法及在化工计算中的应用

论述了量子力学中从头计算、半经验和密度泛函方法及分子力学的基础理论，概述了常用的MD、MC分子模拟方法，总结了多种应用软件的主要功能，并结合实例对HyperChem．7软件的功能进行了具体的说明。     

基于元素和化学键的快速计算分子体积和表面积的方法

为了快速准确的计算分子的体积和表面积参数,将构成分子的元素和化学键作为贡献单元,基于分子的体积和表面积由相应的元素和化学键的体积和表面积加和得到的思想,提出了估算化合物分子体积和表面积的元素和化学键贡献法。元素视作球体,其体积和表面积由van der Waals半径计算得到,在1412种有机物分子体积和表面积数据的基础上,回归得到化学键对分子体积和表面积的贡献值。结果表明,元素和化学键贡献法计算的分子体积和表面积的平均相对误差分别为2.02%、2.84%,不同化合物类型的平均相对误差均小于5%。与其它分子体积和表面积方法相比较,本方法更简单、快速、准确,应用范围更广。     

Molecular computing paradigm – toward freedom from Turing's charm

This article gives a concise but intensive survey on one of the subfieldsof natural computing – Molecular Computing. Starting with making a brief revisit to Adleman's pioneering work, this paper will give an overviewof selected topics of the field from theory to experiments, while the stressis primarily put on research of theoretical achievements of molecular computing models.