电子细胞中前体mRNA加工过程的模拟与研究

前体mRNA的加工是基因表达过程中必需的一个步骤,是调节基因表达和产生具有生化活性的蛋白质的重要机制,现有的电子细胞模型对前体mRNA的加工过程模拟得较少。自主开发设计的Analog-Cell电子细胞模型定义了反应过程中的反应规则,提出了模拟前体mRNA加工过程的多个算法,真实地再现了基因表达这一细胞内重要的生命活动,并得到了比较理想的模拟结果。     

电子细胞模型Analog-Cell中基因表达调控的模拟实现

电子细胞模型的研究是人工生命的重要研究领域之一,Analog-Cell是国内第1个电子细胞图形模型,用于在分子水平上图形化的模拟真核细胞的基因表达过程.扩展的Analog-Cell添加了在基因表达过程中起重要作用的酶和调控因子,利用状态控制机制,设计并实现了转录、mRNA的加工和翻译3个阶段中基因表达调控的主要反应的算法,并结合模拟示例展示了这些算法的运行结果.模拟实验结果表明,设计的算法符合生物学原理,使Analog-Cell具备了一定的图形化模拟基因表达调控反应的能力.最后,指出了上述工作给Analog-Cell带来的新优势,并对下一步工作进行了展望.     

Analog-Cell电子细胞模型中基于并发约束的随机模型构架

提出了一种在电子细胞模型中基于并发约束的随机模型架构方法,应用该架构建立了模拟基因表达过程的电子细胞模型Analog-Cell.模拟结果表明Analog-Cell这种基于并发约束的随机模型构架能更准确地反映出生物系统的真实性,相比其他电子细胞模型含有更丰富的图像信息,能更清晰地观察细胞内基因表达的全过程,具有良好的应用前景.     

mRNA可变剪接问题的并行化研究

对mRNA可变剪接问题进行了并行化分析和研究,解决了原AltSplice程序中Nbest参数选取欠合理的问题,结合实验实现了基于MPI平台的并行AltSplice版本MPI_AltSplice,并在5万亿次的联想深腾6800高性能计算机上获得了较好的运行性能.     

细胞分裂中中心体与染色体的仿真模型

在细胞有丝分裂的仿真过程中,染色体与中心体的形态和运动具有非常明显的特征,该文建立了一个基于非线性函数的染色体与中心体的仿真模型,并采用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋进行面向对象的程序设计,结果表明该模型能较好地模拟其动态特性。     

电子细胞中的基因表达调控研究

基因表达调控决定了基因组中遗传信息表达为影响细胞生命活动的蛋白质组的数量、成分和功能,现有的电子细胞模型对基因表达调控模拟得较少。提出Analog Cell电子细胞模型,通过定义反应过程中的调节因子和酶以及制定合理的反应规则,有效地模拟了基因表达中主要的调控机制,真实地再现了细胞内基因表达这一生命活动,并得到了比较理想的模拟结果。     

奈韦拉平闭环前体的量子化学研究与实验

采用密度泛函B3LYP/6-31G(d)方法对奈韦拉平闭环前体2-环丙胺基-N-(2-氯-4-甲基-3-吡啶基)-3-吡啶甲酰胺进行了量子化学研究,并通过闭环前体在强碱的作用下,在有机溶剂中加热回流合成奈韦拉平进行了实验验证。理论计算结果表明,闭环前体分子稳定性较差,具有较强的反应活性;偶极矩与奈韦拉平差别不是很大;与卤素原子相连的碳原子是亲核取代反应的活性中心,仲胺氮原子和羰基氧原子的亲核性存在着竟争。实验结果显示,强碱的用量是影响闭环反应的主要因素,根据理论计算推测的主要产物和副产物,与实验结果相一致。     

基于改进细胞链表算法的分子动力学模拟性能优化模型

在改进的细胞链表算法中,细胞大小的减少会降低该算法的通信量和粒子之间距离计算的次数,同时会增加部居细胞的数量。多细胞分子动力学算法是分子动力学模拟中普遍使用的并行算法。将改进细胞链表算法的基本思想应用到多细胞分子动力学算法中,推导出了一个分子动力学模拟性能评价模型,并据此提出一个优化模型来加速分子动力学模拟。实验结果表明,根据该优化模型确定的细胞大小可以提高分子动力学模拟程序的性能。     

需求描述前的需求跟踪模型研究

对需求描述前的需求进行跟踪可以减少需求错误、有助于需求变更的处理和软件组织的过程改进。针对传统需求跟踪方法没有对需求描述前的需求跟踪提供合适支持的问题，文章剖析了需求分析过程中产生的中间产品及其之间的各种关联，基于分析结果，提出了一个需求描述前的需求跟踪模型，包括过程模型和数据模型：过程模型描述跟踪过程，数据模型描述原始需求和中间产品。最后应用模型跟踪一个设备租赁系统中费用计算的需求，结果表明利用该模型能够准确跟踪到需求来源，发现需求错误、遗漏和不一致，并消除错误影响，从而改进需求质量，其有效性得到了验证。     

MicroRNA前体的特征选择方法

microRNA(miRNA)是一类长度约为21nt的非编码RNA,具有重要的调控功能.miRNA前体包含一级序列特征和二级结构特征,其中含有冗余和无用的特征,这些特征无益于前体分类模型的分类准确度.因此需要去除冗余特征,进而降低特征维数并提高分类性能.针对miRNA的前体序列数据,已有特征选取方法,仅考虑了特征之间的区分距离.全面考虑了每个特征属性对分类的增益和特征间冗余性,选取的特征有助于建立高效的分类模型.实验结果表明,选取的特征子集有效地提高了miRNA前体分类器的预测性能,取得了更好的分类结果.     

基于特征融合的选择性剪切外显子预测*

基因在转录的过程中,mRNA前体常常会经过一个选择性剪切的过程,它包括多种选择性剪切形式。选择性剪切的鉴别在生命科学的研究和医学上都有重要意义。由于选择性剪切的内在限制,同类的预测选择性剪切的模型或者算法只能预测出特殊的选择性剪切事件的类别。本文在研究序列本身特征的基础上,考虑了碱基的保守性,并结合支持向量机建立的预测模型对选择性剪切外显子进行预测。性能测试结果显示,相比同类预测模型该方法在性能方面有了一定提高。     

不同类型光纤低损耗熔接的研究与实现

通过分析光纤熔接损耗产生的原因,得出可以调整熔接参数来改善模场失配,实现不同类型光纤的低损耗熔接。根据这样的理论分析,用普通商用的光纤熔接机进行手动熔接,实现不同种类光纤的低损耗熔接,降低光纤熔接成本,提高经济效益。     

一种面向生物基因组可变剪接问题的网络并行求解方案

生物基因的可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制,具有重要的生物学意义.随着生物数据的快速增长,单机计算环境难以满足可变剪接研究所需要的超大计算能力.为了解决这一问题,提出了一种面向生物基因组可变剪接问题的网络并行求解方案.它充分考虑了可变剪接问题的挑战,设计了面向服务的网络资源虚拟化方案,提供了对网络资源一致的选择、访问、监控接口.通过一组API提供了面向用户的应用层支持,屏蔽了访问网络资源的细节,支持用户快速有效的开发应用程序.     

Splicing systems and regularity

A direct and constructive proof is given that every regular language is the homomorphic image of a splicing language as defined by Head. The class of splicing languages involved have a particularly simple presentation and are regular. Also presented are some examples which demonstrate the relation of the class of splicing languages to that of regular languages and an example of a regular language which is not a splicing language.     

大屏幕拼接技术及其应用

大屏幕拼接技术是现代计算机图形处理技术和各种显示技术的有机结合,实现多路独立视频信号和计算机信号同时直通显示,单元无级缩放、画中画显示,网络计算机信号快速显示,高分辨率全屏显示,灵活缩放显示、大画面跨屏清晰显示,超高分辨率图像、视频、计算机、网络信号综合显示等。广泛用于部队、武警、公安指挥中心、政府视频会议系统、企业生产调度中心等场合。该文主要介绍DLP、MPDP、LED三种主流大屏幕拼接技术的原理、结构和实际运用。     

基于ICP算法的人体三维点云数据的拼接技术

本文针对实体模型和真实的人体对象表面光滑,不好寻找控制点的问题,给出基于三维特征点ICP算法,通过提取对配准数据轮廓描述较好的三维特征点来减小计算量.实验结果表明,提出算法配准所需时间减小,且配准精度也较高.     

基于超像素和光流引导的正射影像拼接方法

影像拼接是生成大规模数字正射影像的关键技术之一,但现有的影像拼接方法在进行多个影像拼接时存在拼接线穿过明显地物导致的鬼影现象。光流是观察者和场景间相对运动引起的影像边缘等的相对运动,其中,大光流对应影像间的变化区域,可用于检测正射影像间的明显地面区域。提出一种基于光流引导的新型影像拼接方法,通过超像素的密集光流提取影像中明显的地物信息,以避免接缝穿过明显的地面物体。采用由粗到细的接缝线优化策略,并在超像素级别上利用Dijkstra算法进行最佳拼接区域检测,从而提高接缝线检测的效率。在此基础上,结合归一化互相关成本函数在像素级别上进行拼接线的像素级优化,获得最优的接缝线。实验结果表明,该方法从主观视觉上能够生成高质量的接缝线,在保证拼接效率的情况下,SSIM质量评价指标较Dijkstra方法、图割方法以及商业软件OrthoVista得到明显提高。