基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)是一種由基因之間的相互作用關(guān)系所構(gòu)成的生化網(wǎng)絡(luò),它的建立能夠使生物學(xué)家從系統(tǒng)的角度認(rèn)識(shí)基因之間的調(diào)控關(guān)系以及高度復(fù)雜的生命現(xiàn)象,對(duì)腫瘤等復(fù)雜疾病的研究起著重要的作用。由少量基因組成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)通常可以用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)獲得,但進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)通常會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和資源,使用人工智能和信號(hào)處理等新技術(shù)來(lái)推斷基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)成為一種重要的方法。隨著新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,研究人員已經(jīng)獲得了大量的生物基因表達(dá)數(shù)據(jù),為基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。隨著信息科學(xué)的進(jìn)步,發(fā)展出了多種不同的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。微分方程模型是一種動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)模型,適合描述基因表達(dá)濃度等隨時(shí)間變化的過(guò)程,能夠從時(shí)間序列微陣列數(shù)據(jù)中提取基因之間具體的相互作用關(guān)系。本文針對(duì)基于微分方程模型的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)推斷算法中存在的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn),提出一種改進(jìn)的推斷算法,比現(xiàn)有算法具有更高的魯棒性,在此基礎(chǔ)上結(jié)合基因的預(yù)選擇方法,擴(kuò)展了該算法推斷大規(guī)�；蛘{(diào)控關(guān)系的能力,并通過(guò)生物信息分析驗(yàn)證了所提方法的有效性。本文的主要工作內(nèi)容如下:（1）模型生成算法的改進(jìn)。當(dāng)基因數(shù)量較多時(shí),遺傳編程結(jié)合濾波算法所推斷的模型復(fù)雜度較高且結(jié)果不穩(wěn)定。... 

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容
2 基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)常用模型及推斷算法
    2.1 基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
    2.2 基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型
        2.2.1 布爾網(wǎng)絡(luò)模型
        2.2.2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型
        2.2.3 S-system模型
        2.2.4 微分方程模型
    2.3 現(xiàn)有算法存在的問(wèn)題及解決方案
    2.4 本章小結(jié)
3 改進(jìn)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)推斷算法及性能分析
    3.1 基于微分方程模型的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)推斷原理
        3.1.1 遺傳編程
        3.1.2 基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型系數(shù)的推斷
    3.2 濾波算法介紹
        3.2.1 卡爾曼濾波算法
        3.2.2 魯棒卡爾曼濾波算法
        3.2.3 粒子濾波算法
    3.3 改進(jìn)的推斷算法
        3.3.1 改進(jìn)的遺傳編程模型
        3.3.2 改進(jìn)的算法性能分析
    3.4 聯(lián)合算法性能分析
        3.4.1 算法推斷模型結(jié)果分析
        3.4.2 算法性能分析
    3.5 本章小節(jié)
4 調(diào)控基因預(yù)選算法及性能分析
    4.1 調(diào)控基因預(yù)選算法
        4.1.1 Jump3
        4.1.2 dynGENIE3
        4.1.3 BiXGBoost
    4.2 基因預(yù)選算法性能分析
        4.2.1 DREAM4數(shù)據(jù)集介紹
        4.2.2 算法性能分析
    4.3 本章小結(jié)
5 大規(guī)�；蛘{(diào)控網(wǎng)絡(luò)推斷算法在實(shí)際生物數(shù)據(jù)中的應(yīng)用
    5.1 大規(guī)模基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)推斷算法
    5.2 酵母菌數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
        5.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.3 人宮頸癌細(xì)胞數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
        5.3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 所選基因列表
附錄B HeLa基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)完整模型
附錄C Pathway通路分析完整結(jié)果
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]常微分方程在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用[J]. 刁光成.  開(kāi)封教育學(xué)院學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]基于組合模型的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建算法研究[J]. 劉曉燕,張誠(chéng)誠(chéng),郭茂祖,邢林林.  計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索. 2018(07)
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[4]組分結(jié)構(gòu)中藥與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué):病理機(jī)制網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)整體調(diào)控[J]. 陳娟,顧俊菲,汪春飛,袁嘉瑞,趙冰潔,章麗,成旭東,封亮,賈曉斌.  中國(guó)中藥雜志. 2015(04)
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[7]系統(tǒng)生物學(xué):走向整體論的生物學(xué)[J]. 劉海龍.  系統(tǒng)科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(01)
[8]基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的生物信息學(xué)研究[J]. 雷耀山,史定華,王翼飛.  自然雜志. 2004(01)
[9]酵母:一種模式生物[J]. 劉擎,余龍.  生命的化學(xué). 2000(02)

博士論文
[1]基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及在癌癥基因預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[D]. 楊博.西安電子科技大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型聯(lián)合推斷算法及其性能分析[D]. 徐鳳平.大連海事大學(xué) 2018
[2]結(jié)合遺傳編程和濾波算法的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)識(shí)別[D]. 高如斌.大連海事大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3718536