基于概率布尔网络的基因调控网络研究及应用

几乎所有的生命活动都受基因调控网络的影响,对基因调控网络的研究可以让人们从基因层面认识人类的生命活动。癌症在我国的发病率和死亡率日益上升,严重威胁了人类健康。文章在基因调控网络的基础上,以癌症的研究为例,在原有的布尔网络的基础上,通过引入更适合生物体内复杂环境的概率布尔网络,对癌症网络进行分析和预测,减少由于布尔网络的确定性产生的错误规则。     

临界布尔网络的函数泛化问题研究

布尔网络是研究基因调控网络的一种非常重要的模型,通过时序数据推理基因之间的调控关系是研究网络动态行为和干预策略的基础.现有的预测研究主要集中在基因之间的调控关系,而对调控基因与目标基因之间的布尔函数的作用方式研究甚少.由于基因调控网络是一种处于有序和无序之间的临界网络,本文研究了众数规则、基于偏斜和基于互信息的三种泛化方法对临界布尔网络的稳态分布距离和灵敏度误差的影响.结果表明合理的泛化能够明显提高预测网络的稳态分布距离和灵敏度误差指标.三种泛化方法中,基于互信息的泛化方法的总体性能最好.     

用多时延信息论构建基因调控网络

最近涌现出大量基因调控网络重构的模型和方法,但是都没有涉及到基因数据尺寸大小对算法精度的影响问题。文中研究了基因数据尺寸大小对信息论方法构建基因调控网络精度的影响,实验表明基因调控网络构建的精度会在一定数据尺寸规模下达到一个稳态。为了克服互信息的一些缺点,引入文中多时延互信息值来计算两个基因之间的调控关系,所构建的基因调控网络取得了很好的查全率和查准率。并应用它对两个真实的生物分子网络进行重构,结果表明基于多时延的策略下,所构建的基因调控网络取得了很高的特异度和精确度。     

一种构建基因调控网络的混合算法

基因调控网络的重构是系统生物学一个热门研究领域,其中条件互信息是一种很实用的方法。文中提出一种基于条件互信息和爬山搜索策略相结合的混合算法,并应用于大量的基因表达数据,结果证明能提高基因调控网络构建的精确度。条件互信息可以确定变量之间的条件独立性,既可以识别变量间线性关系,也可以识别变量间的非线性关系。这种方法使用打分搜索策略来确定变量X或者Y的邻接点。在有n个变量和n个样本的DREAM数据集以及包含9个变量和9个样本的大肠杆菌数据集中,应用文中方法进行仿真测试,结果显示文中方法能提高基因调控网络的构建精度。     

基于复杂网络的时延基因调控网络构建

 借鉴复杂网络的分析思想和方法,采用规范化Laplace矩阵和K均值聚类法对基因调控网络进行多社团划分,同时给出每个社团内部和社团之间基因的相互作用情况.另外,为反映基因之间真实的相互作用过程和提高建模精度,在社团划分之前,采用时间序列谱分析法对基因表达时延进行精确估计.酵母细胞周期基因调控关系分析的实验结果表明,本文所提方法能更准确地反映基因之间的相互作用过程和提供基因调控模型的细节.     

信息论在基因调控网络中的应用

研究表明,基因大都不是独立存在的。一个基因表达,会促进或抑制另一个基因的表达;当因为一个基因的表达而改变了细胞的生化环境后,又会影响一系列基因的表达。同时,基因的表达还存在许许多多的反馈。为了研究基因之间的相互关系,科学家建立了基因调控网络。网络的建立有很多方法,如向图法、布尔网络法、贝叶斯网络法和微分方程法。但由于基因网络是个复杂的非线性网络,数学描述方法将会非常复杂,而且满足同一功能的基因系统可能存在不同的网络结构。随着信息技术的发展,香农在20世纪提出了信息论,利用互信息量来描述数据与数据之间的联系,为研究大量数据提供了新的理论。文章从信息论出发,利用互信息建立基因之间的联系。     

信息熵在基因调控网络构建中的应用

目的:基于基因表达的时空特性,寻求一种新的描述基因表达调控网络的方法.方法:用信息熵确定属性权重,对各时间点进行加权聚类:根据信息熵相关系数,得到信息熵相关系数,用于基因之间的调控关系的描述.结果:得到各基因之间的调控矩阵,并用图像可视化.结论:用信息熵确定属性权重,对各时间点进行加权聚类,这种方法根据客观数据计算权重,消除了人为主观因素的影响.     

一种扩展的Post类函数及其对基因调控机制的影响

已有的理论分析表明,有序函数对网络的运行及其动态行为具有重要的影响．Post类函数是目前发现的数量最大的一种有序函数,其缺点是它仅反映了基因之间的正调控机制．本文在Post类函数的基础上,将其扩展为一种同时具有正负调控机制的函数类．仿真结果表明：扩展的Post类函数在维持网络的有序性及长程相关性方面,和原有的Post类函数以及渠化函数类似．同时与已有的Post类和渠化函数相比,新扩展的Post类函数量最多．从进化的角度,新扩展的函数更有可能成为自然进化选择的调控方式．通过对八种真实生物系统布尔网络模型函数分布的研究,也部分的支持这一结论．     

基因调控网络模型研究综述

基因调控网络的研究从基因之间相互作用相互影响的角度道出的生命现象,既是现在生物信息学研究的前沿,又是研究功能基因组学的主要内容。本论文主要论述了基因调控网络模型研究的目的意义,介绍了主要几种模型的研究现状,同时介绍基因调控网络发展过程中存在的一些问题。这类看法也能够用在指导生物实验室的相关研究,应用可以扩散到医学领域,在生物信息学分子层面开发靶基因能够最大影响药物的作用。     

基于矩阵初等变换的量子逻辑电路综合的新方法

量子逻辑电路是经典可逆计算和量子计算的交叉领域,对其综合方法的研究具有重要意义。提出了一个基于矩阵初等变换的全新的综合方法,Toffoli门集被选作基本门库,其中每个逻辑门的矩阵都可以分解为初等变换的乘积（称作一个初等变换路径）,结合一些启发式规则,将得到的初等变换路径变成Toffoli门序列的形式,也即逻辑电路形式。给出了一个三阶逻辑电路的例子,分析了该新方法的性能。     

基于径向基函数神经网络的模拟/混合电路故障诊断

径向基函数神经网络是一种前馈型神经网络,具有较强的函数逼近能力和分类能力,学习速度快等优点.本文采用幅值恒定的正弦信号源进行模拟电路的故障仿真,从频域提取输出信号波形的特征值建立故障字典,应用径向基函数神经网络的这些优点进行响应分析和故障诊断,能够实现快速故障诊断及定位,具有准确率高的特点.     

电路实验数据分析挖掘技术研究

数据挖掘算法是神经网络算法中的有效算法,数据挖掘算法主要包括快速聚类、决策树、关联规则、Kohonen神经网络等算法,其研究的内容是算法模型、参数设置及相应的数据处理方法过程。通过利用数据挖掘算法,对电路实验数据的统计分析挖掘技术进行研究。目前,在电路数据分析方面数据挖掘算法的应用还是一种尝试,希望通过这种算法应用的研究,发现在电路实验数据中的有内部规律和价值的信息,从而为电路实验提供有益的帮助和指导。     

两种权电阻网络DAC等价性证明

现行的各种＂数字电路＂教材中,对权电阻网络DAC与二级权电阻网络DAC的等价性都没有证明。该问题涉及到＂电路基础＂、＂模拟电路＂和＂数字电路＂等课程的基础知识,是一个电子技术方面的综合性问题。本文从电路原理方面证明了这两种电阻网络DAC具有等价的电路功能,并且利用Multisim软件验证了二者的等价性。     

线性二端网络的等效电路的另一分析方法

主要从求解线性二端网络端口电流电压关系方面,介绍了一种直接求解含源和不含源线性二端网络的等效电路的通用分析方法,而不必根据戴维南定理或诺顿定理分两步来求等效电路。同时对线性二端网络内部可能含独立源和不含独立源,以及含受控源和不含受控源的几种情况作了详细的讨论,对线性二端网络端口电流电压关系的数学表达式中的物理量也作了详细的说明,并根据这些表达式画出了相应的等效电路图。     

一种基于小波预处理的模拟电路故障诊断方法

文中提出了一种基于小波预处理的模拟电路故障诊断方法。由于小波分析具有数据压缩和特征提取的特性,我们利用小波变换对电路脉冲信号进行多尺度分解,提取特征向量输入神经网络进行训练。实验表明,该办法可以有效地减少神经网络的训练时间,提高模拟电路故障诊断的准确率。     

Extraction of network parameters in the electromagnetic analysis ofplanar structures using the method of moments

Integration of electromagnetic (EM) and circuit analyses for the modeling of spatially distributed microwave and millimeter-wave circuits requires the establishment of ports that are defined in both the circuit and EM realms. Four EM techniques are developed here and contrasted for the extraction of the port network parameters at circuit compatible ports. A full-wave method of-moments EM analysis directly yielding network parameters of a slot-stripline-slot structure is formulated     

传输线网络瞬态响应灵敏度分析方法

针对传输线网络瞬态响应灵敏度分析问题,提出了一种采用快速傅里叶变换的灵敏度分析方法。方法从描述整个传输线网络特性的电路方程出发,将传输线网络瞬态响应灵敏度转化为求解传输线网络瞬态响应以及网络参数矩阵对电路参数的偏导数,实现了传输线网络任意节点瞬态响应对任意网络参数的灵敏度分析。该方法无需对耦合传输线进行解耦,能够分析任意类型传输线及任意负载。算例结果表明,方法正确有效。     

基于神经网络与专家系统的电路故障诊断研究

大型电路故障诊断过程复杂,故障征兆和故障原因之间存在许多不确定因素,建立精确的故障诊断系统存在一定困难.单纯运用专家系统存在许多不足之处.为此,文中基于BP(反向传播)神经网络,利用神经网络与专家系统相结合建立故障诊断系统,阐述了这种故障诊断系统的构建方法及其推理机的训练进程,并以某电路为对象对该诊断系统进行了试验验证.结果表明,该方法是可行和有效的.     

基于Takagi-Sugeno型自适应模糊神经网络的模拟电路故障诊断

该文提出了一种基于Takagi-Sugeno型自适应模糊神经网络故障诊断方法。首先通过电路仿真获得故障样本,其次利用主成分分析对故障样本进行降维处理,减少自适应模糊神经网络的输入,降低训练时间,然后采用BP算法与最小二乘法相结合的混合学习算法训练自适应模糊神经网络的连接权值和隶属度函数。仿真结果表明,此方法能够快速有效地对模拟电路的故障进行诊断和定位,表现出了很好的应用潜力,在容差模拟电路故障诊断领域具有较好的应用前景。