渐进方法结合蚁群算法求解多序列比对问题

在所有多重序列比对算法中,渐进比对方法由于简单的算法和高效的计算在生物信息学中得到了广泛的应用。但是渐进方法最大的缺点是在早期阶段形成的错误不能在后期的计算中纠正过来。针对这个问题,我们设计了ProAnt比对算法,即渐进方法和蚁群算法相结合来求解多重序列比对问题。首先,对输入的多个序列进行预处理,用蚁群算法和概率一致性更新计算出所有字符对在最终比对中出现的概率,称为“后验概率”,计算后验概率是为了预防早期错误的发生。然后我们将后验概率作为字符对之间的匹配得分,用渐进方法得到最终的比对结果。用BAliBASE数据库对算法进行测试,实验结果显示,该算法能够在保持合理的运算时间的前提下显著改善渐进比对方法的正确性。     

一种新的迭代渐进多序列比对算法

该文提出一种新的迭代渐进多序列比对算法IPMSA。该算法先用渐进方法进行多序列比对,然后通过迭代策略,利用上一轮多序列比对结果修正指导树,产生新一轮比对。重复这一过程,直到指导树不再发生变化或满足事先设定的迭代次数为止。以比对数据库BAliBASE中多蛋白质家族1idy为例,对IPMSA算法和ClustalW算法进行的比较研究表明,该算法能更有效地比对分歧较大的序列,并改进其系统发育树。     

基于改进的蚁群算法的多序列比对

该文将蚁群算法进行了改进,将其应用于多序列比对,只根据信息素的强度对序列比对进行信息素强度的局部和全局动态更新,在避免了多序列比对容易陷入局部最优解的前提下,提高了收敛速度。同时,本算法应用在多序列比对中的最大优势是减少了传统算法在多序列比对问题中的生成系统树的步骤,减少了多序列比对过程的复杂度,在没有降低比对结果精确度的同时,提高了比对效率。     

基于迭代渐进多序列比对算法研究

提出一种新的迭代渐进多序列比对算法IPMSA。采用公共多序列比对数据库BAIiBASE中142组蛋白质序列作为比对测试数据,并与ClustalW进行比较。比对结果的统计分析表明,IPMSA算法的比对准确率高于ClustalW。     

基于改进蚁群算法的多序列比对

提出一种基于改进蚁群算法的多序列比对方法。该算法改变了信息素的更新方式、字符的选择方法、蚂蚁在蚁巢和食物之间往返搜索以及随机分配蚂蚁开始序列等。实验结果表明,改进后的算法不仅有效地克服了基本蚁群多序列比对算法中的停滞现象,而且即使在运行的后期,仍然能以极大的概率搜索较好解。     

基于蚁群遗传算法的氨基酸序列比对方法

蚁群遗传算法是在蚁群算法的基础上用遗传算法对其参数进行优化而产生的一种改进算法。把蚁群遗传算法应用于生物信息学中的氨基酸序列比对上,从而提出了一种新颖的蚁群遗传序列比对算法,实验结果表明这种新颖的序列比对算法是非常有效的。     

一种新型求解多序列比对问题的方法

多序列比对问题是生物信息科学中一个非常重要且具挑战性的课题,并已经被证明属于问题.为了克服以往算法中的求解速度慢的缺点,本文提出了一种基于遗传算法和蚁群算法的算法来求解的新方法,在单独使用遗传算法的基础上再使用蚁群算法来进行局部搜索以便更快速地求得解.实验结果表明,遗传-蚁群算法能有效地求解多序列比对问题.     

自适应蚁群算法在序列比对中的应用

序列比对是生物信息学的重要研究工具。蚁群算法是一种新型的模拟进化算法,并被成功地应用于旅行商问题(TSP)等组合优化问题中。该文将蚁群算法应用于序列比对,并提出基于自适应调整信息素的改进算法。仿真结果表明这种新的比对算法是有效的,而它的改进算法的效果更为理想。     

求解多重序列比对问题的蚁群算法

多重序列比对是生物信息学特别是生物序列分析中一个重要的基本操作。提出求解多重序列比对问题的蚁群算法,利用人工蚂蚁逐个选择各个序列中的字符进行配对。在算法中,蚂蚁根据信息素、字符匹配得分以及位置偏差等信息决定选择各序列中字符的概率,通过信息素的更新与调节相结合的策略较为有效地解决了局部收敛的问题,加强了算法寻求全局最优解的能力。另外在该算法的基础上,提出了基于分治策略的多序列比对蚁群求解算法,不但减少了原算法的计算时间,而且显著改善了算法所求得的解的质量。     

基于混合行为的蚁群双序列比对方法

针对基本蚁群算法在双序列比对中存在的易陷入局部最优解及收敛慢的问题,提出了一种新的基于混合行为的蚁群双序列比对算法,该算法通过增加蚂蚁行为模式来增大搜索空间,并且通过改变信息素更新策略来加快收敛速度。实验表明,该算法得到的解的全局性和收敛速度相对基本蚁群算法都有较大提高。     

生物信息学中的序列比对算法

生物信息学是以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。序列比对是生物信息学中的一个基本问题,设计快速而有效的序列比对算法是生物信息学研究的一个重要内容,通过序列比较可以发现生物序列中的功能、结构和进化的信息,序列比较的基本操作是比对。本文介绍了序列比对算法的发展现状,描述了常用的各类序列比对算法,并分析了它们的优劣。     

Enhanced A algorithms for multiple alignments: optimal alignments for several sequences and k-opt approximate alignments for large cases

The multiple alignment of the sequences of DNA and proteins is applicable to various important fields in molecular biology. Although the approach based on Dynamic Programming is well-known for this problem, it requires enormous time and space to obtain the optimal alignment. On the other hand, this problem corresponds to the shortest path problem and the A^* algorithm, which can efficiently find the shortest path with an estimator, is usable.

First, this paper directly applies the A^* algorithm to multiple sequence alignment problem with more powerful estimator in more than two-dimensional case and discusses the extensions of this approach utilizing an upper bound of the shortest path length and of modification of network structure. The algorithm to provide the upper bound is also proposed in this paper. The basic part of these results was originally shown in Ikeda and Imai [11]. This part is similar to the branch-and-bound techniques implemented in MSA program in Gupta et al. [6]. Our framework is based on the edge length transformation to reduce the problem to the shortest path problem, which is more suitable to generalizations to enumerating suboptimal alignments and parametric analysis as done in Shibuya and Imai [15–17]. By this enhanced A^* algorithm, optimal multiple alignments of several long sequences can be computed in practice, which is shown by computational results.

Second, this paper proposes a k-group alignment algorithm for multiple alignment as a practical method for much larger-size problem of, say multiple alignments of 50–100 sequences. A basic part of these results were originally presented in Imai and Ikeda [13]. In existing iterative improvement methods for multiple alignment, the so-called group-to-group two-dimensional dynamic programming has been used, and in this respect our proposal is to extend the ordinary two-group dynamic programming to a k-group alignment programming. This extension is conceptually straightforward, and here our contribution is to demonstrate that the k-group alignment can be implemented so as to run in a reasonable time and space under standard computing environments. This is established by generalizing the above A^* search approach. The k-group alignment method can be directly incorporated in existing methods such as iterative improvement algorithms [2, 5] and tree-based (iterative) algorithms [9]. This paper performs computational experiments by applying the k-group method to iterative improvement algorithms, and shows that our approach can find better alignments in reasonable time. For example, through larger-scale computational experiments here, 34 protein sequences with very high homology can be optimally 10-group aligned, and 64 sequences with high homology can be optimally 5-group aligned.     

惯性导航系统扰动基座对准仿真研究

为了实现惯性导航系统在扰动基座上的初始对准,解决惯性导航系统动基座对准过程中,扰动干扰信号强度大,有用量测信号强度小,系统信噪比弱,对准过程收敛慢的问题,设计了基于位置信息观测的马尔科夫递推滤波参数估计动基座对准方案,通过开路粗对准及舒拉调谐闭路估计精对准,实现游移方位惯导系统在扰动基座上的平台调平、航向确定及陀螺漂移测定,仿真结果表明,所设计的动基座对准方案,在10分钟内实现惯导系统动基座对准,达到了较好的效果,可以应用于实际系统.     

车轮定位参数微辅助测量系统

介绍一种新型汽车车轮定位参数的微机测量系统。该系统采用8031单片微机为主机，可完成车轮定位参数、转向轮最大转角、方向盘转角范围及自由行程的自动测量及显示、打印输出；绘制阿克曼特性曲线和转向系角传动比特性曲线，还可对轮辋及夹角“摆差”进行自动补偿。     

融合句法信息的双语词对齐方法研究

词对齐研究是多文种信息处理工作的一项不容忽略的基础性研究内容。通过针对中文和蒙古文词对齐研究中存在的形态和词序不对称以及支撑词对齐研究的对齐语料缺乏问题,开展融合语言信息的中蒙混合词对齐模型构建方法研究。利用产生式词对齐结果以及中蒙两种语言的语言信息作为潜特征,建立高质量的融合语言信息的中蒙混合词对齐模型。实验结果证明,该文提出方法对于利用可比语料抽取对齐语料是可行的。     

Nano‐structured liquid‐crystal alignment layers (Invited Paper)

Abstract— The alignment of liquid crystal by nano‐structured surfaces is investigated. It is shown that reliable pretilt angles of any value between 0° and 90° can be produced with these surfaces. The physics and properties of such alignment layers are studied using a variety of techniques. The anchoring energy and temperature stability of the alignment are also measured. Dependence on various processing conditions is also characterized. It is shown that these nano‐structured alignment layers are useful for the production of high pretilt angles needed for a variety of applications.     

捷联惯导系统多位置对准仿真研究

利用把线性时变系统作为分段常系数系统来研究其可观性的方法,对多位置静态捷联惯导系统的误差方程进行了可观性分析,并采用卡尔曼滤波技术,对平台误差角及测量元件误差进行了估计,给出了两位置及三位置的方差仿真曲线。仿真结果表明三位置对准提高了方位误差角及垂直陀螺误差的可观度,从而加速了它们的收敛速度,提高了系统的对准、标定精度。     

双语句子对齐算法分析

双语语料对齐是自然语言处理的一个重要研究课题。对双语平行语料库的研究工作主要有构建、对齐和标注等方面,其中研究不同级别的对齐技术是一个重要的中心课题,对齐不仅是进一步利用平行语料库获取一些语言知识的必要前提．也是机器翻译系统利用双语知识的重要前期处理。重点介绍典型的句子对齐方法,并总结出每种方法的优缺点,具体分析了汉维双语句子对齐的方法。     

基于模型的人脸图像配准

为了提高活动形状模型算法在图像配准中的鲁棒性,设计了两种基于Fisher变换的局部外观模型,并基于改进的模型提出了一种人脸图像配准算法.新算法结合了改进的模型和传统外观模型,可以较好地抵抗噪声干扰.     

基于模型的人脸图像配准*

为了提高活动形状模型算法在图像配准中的鲁棒性,设计了两种基于Fisher变换的局部外观模型,并基于改进的模型提出了一种人脸图像配准算法。新算法结合了改进的模型和传统外观模型,可以较好地抵抗噪声干扰。