蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題是指從蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)預(yù)測它的折疊和二級,三級,四級的結(jié)構(gòu),而蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息可以給出遠多于其序列所能給出的功能機制信息,因此這一問題是生命科學(xué)與理論化學(xué)所追求的核心問題之一。由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題已經(jīng)被證明是一種NP問題,而啟發(fā)式算法對解決NP問題有著相當(dāng)大的優(yōu)勢,因此人們試圖找到高效的啟發(fā)式算法解決這種問題。啟發(fā)式算法是相對于最優(yōu)化算法提出的一種算法。通過學(xué)習(xí)自然界中的各種現(xiàn)象,該種算法力圖在計算的時間和計算的精度之間取得一個良好的平衡,從而實現(xiàn)在較短的時間內(nèi),能夠?qū)τ诒容^復(fù)雜的問題得到一個可以接受的計算結(jié)果。為了解決蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題,人們通常將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)簡化成具體的模型進行計算,本算法是基于其中一種應(yīng)用十分廣泛的模型——HP格點模型。本算法的基礎(chǔ)為擬人改進的PERM算法,該算法通過在傳統(tǒng)的PERM算法的基礎(chǔ)之上增加擬人改進策略對算法進行了優(yōu)化。這一類算法是一種剪枝算法,通過考慮當(dāng)前構(gòu)型在歷史構(gòu)型中的地位以及任意動作對當(dāng)前構(gòu)型的影響制定合適的剪枝策略,從而提高算法的搜索效率。本算法是在擬人改進的PERM算法的基礎(chǔ)之上對其進行了進一步的優(yōu)化,使用該算法的計算結(jié)果作... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鏈長為25的蛋白質(zhì)的一個最低能量構(gòu)型盡管SC-HP格點模型是一種簡化的蛋白質(zhì)構(gòu)型，但是該模型可以在一定程度上很

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的檢索過程看作是一種樹的搜索過程，這種完能的蛋白質(zhì)構(gòu)型的目的，并且不會出現(xiàn)遺漏的問題。但是間復(fù)雜度過高，對于鏈長較長的算例無法在可以接受的時及的 SC-HP 格點模型，之前很復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題問題：對于給定的任意一條給定的蛋白質(zhì)鏈，我們需要找對于這樣的一個問題，我們很快就可以想出用窮舉法進行確定一個相鄰坐標(biāo)用來放初始的球，之后由于需要滿足 S則可以將與該球相鄰且間距為一的三個格點坐標(biāo)作為下一后一個球，并且若沒有出現(xiàn)合法動作數(shù)為 0 的情況，則可。當(dāng)遍歷完所有情況后，就可以得到該蛋白質(zhì)鏈的所有可最多的構(gòu)型即為搜索的目標(biāo)。而基于該完整算法可以構(gòu)建示[17]：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文成的向量與第 i 個和第 i+1 個氨基酸構(gòu)成的向量的夾角； 表示第 i 個氨基酸和第 j 個氨基酸之間的空間距離；果第 i 個氨基酸為疏水氨基酸 A，則 =1，否則 = ， 代表主鏈能量， 代表殘基能量。對于 AB 非格點模型，求解的目標(biāo)是找到一個 ( = )使得該能量公式達到最小值[20]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]遺傳算法在優(yōu)化問題中的應(yīng)用綜述[J]. 李巖,袁弘宇,于佳喬,張更偉,劉克平.  山東工業(yè)技術(shù). 2019(12)
[2]基于遺傳算法預(yù)測2D三向的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)[J]. 夏慧芳,郭雨珍,江宏昊.  生物信息學(xué). 2019(01)
[3]人工智能AlphaFold成功預(yù)測蛋白質(zhì)3D結(jié)構(gòu)[J].   醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志. 2019(01)
[4]程序設(shè)計的時間復(fù)雜度優(yōu)化技巧[J]. 趙美勇,崔旭冉,宋思睿,湯繼澳,王夢媛.  數(shù)字通信世界. 2019(01)
[5]基于模擬退火與貪心策略的平衡聚類算法[J]. 唐海波,林煜明,李優(yōu),蔡國永.  計算機應(yīng)用. 2018(11)
[6]求解最短路問題的改進禁忌搜索算法[J]. 程航,張磊.  交通科技與經(jīng)濟. 2018(02)
[7]一種求解二維矩形Packing問題的擬人型全局優(yōu)化算法[J]. 鄧見凱,王磊,尹愛華.  計算機工程與科學(xué). 2018(02)
[8]蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測[J]. 鄧海游,賈亞,張陽.  物理學(xué)報. 2016(17)
[9]帶有停滯檢測的蟻群算法在2D HP格點模型中的應(yīng)用[J]. 劉羽,熊壬浩.  計算機應(yīng)用與軟件. 2016(02)
[10]NP完全問題研究及前景剖析[J]. 杜立智,陳和平,符海東.  武漢工程大學(xué)學(xué)報. 2015(10)

博士論文
[1]基于群智能算法的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測研究[D]. 陳燁.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]啟發(fā)式算法中疏散性機制在求解組合優(yōu)化問題中的應(yīng)用[D]. 丁俊文.華中科技大學(xué) 2017
[3]鏈?zhǔn)綆缀谓Y(jié)構(gòu)的擬人型優(yōu)化方法[D]. 熊正大.華中科技大學(xué) 2011
[4]蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的現(xiàn)實求解方法[D]. 呂志鵬.華中科技大學(xué) 2007

碩士論文
[1]局部搜索算法求解組合優(yōu)化問題[D]. 張永飛.東北師范大學(xué) 2018
[2]AB非格點模型蛋白的混合型結(jié)構(gòu)預(yù)測算法研究[D]. 孫媛媛.南京信息工程大學(xué) 2014
[3]求解圓形Packing問題及模型蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測問題的啟發(fā)式算法[D]. 周國城.南京信息工程大學(xué) 2011
[4]基于AB非格模型與遺傳退火算法的蛋白質(zhì)折疊結(jié)構(gòu)預(yù)測[D]. 林曉麗.武漢科技大學(xué) 2007
[5]關(guān)于蛋白質(zhì)折疊構(gòu)形預(yù)測問題的一個PERM改進算法[D]. 崔茂林.華中科技大學(xué) 2004



本文編號：3420888