支持向量机用于定量构效关系建模的研究

运用支持向量机, 偏最小二乘和BP人工神经网络3种方法对苦味二肽和血管紧张素转化酶抑制剂2个肽体系进行了定量构效关系建模研究. 为了验证模型的外部预测能力, 样本集经D-optimal设计被分成训练集和测试集两部分, 通过对测试集的预测结果来判断模型的外部预测能力. 结果显示支持向量机在2个体系中均表现出了较强的建模和预测能力. 在对苦味二肽的构效关系建模中, 支持向量机的建模和预测结果明显优于偏最小二乘, 与BP人工神经网络相比, 虽然在建模能力上支持向量机略逊于BP神经网络, 但其预测能力却明显优于BP神经网络; 而对于血管紧张素转化酶抑制剂, 支持向量机的建模和预测结果则略优于偏最小二乘和BP人工神经网络. 其中采用线性核和径向基核的支持向量机模型在两个肽体系中建模和预测结果相当. 研究显示支持向量机在药物的定量构效关系研究中具有广阔的应用前景.     

秩和基因选取方法及其在肿瘤诊断中的应用

根据基因表达谱进行肿瘤诊断是当今生物信息学领域中的一个重要研究方向, 其中最主要的问题是肿瘤相关基因的选取. 根据统计学中的秩和检验方法提出了秩和基因选取方法. 并利用支持向量机(SVM)对相关基因表达谱数据进行训练建立肿瘤诊断模型. 实验表明这种方法与模型可使得在结肠数据和白血病数据上的诊断正确率分别达到96.2%和100%.     

结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型

太阳耀斑是剧烈的太阳活动现象之一,耀斑的预报对人类活动有着重要的实用价值.为进一步提高太阳耀斑的预报准确率,本文在综合考虑太阳黑子活动区参量、10.7 cm太阳射电流量等预报因子的前提下,提出了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型.本模型的太阳黑子活动区参量包括黑子群面积、黑子群的Mc Intosh分类、活动区日面经度延伸、可见黑子数和黑子群的磁分类.本文首先对上述参量进行了合适的属性编码并归一化建模所需数据集,然后利用主成分分析方法提取出主要特征,应用支持向量机方法建立了耀斑预报模型.最后,本文将该模型预报结果与其他预报模型的结果进行了对比,结果验证了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型是一种有效的预报模型.     

基于奇异谱分析方法的孤独症儿童脑电信号特征提取及分类

孤独症谱系障碍是一种复杂的神经发育障碍,其早期发现和精确诊断非常重要.脑电图由于其具有较高的时间分辨率,是一种常用的神经成像技术.本文提出奇异谱分析方法对脑电信号进行伪迹去除和节律提取,通过从正常儿童和孤独症儿童脑电信号中提取统一α节律AFu,求其能量并使用支持向量机方法进行分类比较结果;进一步,使用加权重心点探究个体化α峰值频率PFA及节律AFi,使用SSA方法提取AFi后重复上述进行分类比较.结果显示,未经SSA处理的脑电数据提取AFu相对能量作为特征,分类准确度为81.36%,而使用SSA预处理后,分类准确度提升至89.83%,验证了SSA方法伪迹去除的有效性;使用个体化α节律AFi相对能量作为特征,SVM分类准确率降低至81.36%,而将个体化α节律AFi相对能量和α峰值频率PAF作为共同特征可得到94.92%的分类准确率.此结果揭示孤独症儿童脑电节律异常体现为两个方面:频段分布和功率调制,即孤独症儿童α节律出现了低频偏移及相对能量的降低.本研究从方法验证及病理揭示的角度为孤独症儿童的辅助诊断提供了有力的技术手段和科学依据.     

基于激光诱导击穿光谱地沟油鉴别的初步探究

对常见食用油和地沟油进行了基于激光诱导击穿光谱鉴别研究,建立了人工神经网络模型,预测检验结果良好.选择本地超市常见的2种食用油和大连市产品质量监督检验所提供的地沟油,以定量无尘分析滤纸为基底,获得了滤纸、豆油、调和油、地沟油4种样品各140组LIBS光谱数据,提取了24个特征谱线进行主成分分析,各类样品在主成分空间中呈现良好聚集分类.将得到的140组光谱数据,100组作为训练集,建立人工神经网络模型,40组作为测试数据进行鉴别,识别率达98.1%.基于主成分分析建立的人工神经网络模型识别率达94.2%.研究结果表明,基于主成分分析和人工神经网络的激光诱导击穿光谱检测技术为地沟油快速高效鉴别研究带来了新的思路与方法,对地沟油的鉴别具有十分重要的意义.     

非线性化学指纹图谱技术在鉴别和评价甘草及其临床应用中的作用

非线性化学指纹图谱技术是一种从非线性化学的角度来研究中药的新技术.采用非线性化学指纹图谱技术,获得了来自4个不同产地的甘草样本以及其他14种中药的诱导时间相同的非线性化学指纹图谱,并用一种基于相似系统理论的新方法进行了相似度计算.非线性化学指纹图谱的直观信息、相似度计算结果都能很好地将甘草从其他中药中鉴别出来.根据甘草指纹图谱诱导时间与检测用量的关系,计算了4个产地甘草活性成分的整体相对含量,并建立了4个不同产地甘草活性成分的当量关系.非线性化学指纹图谱技术为甘草的鉴别和评价提供了一种新的方法,为甘草的临床用药以及配伍提供用量依据,对提高中药用药安全和疗效稳定具有积极作用.     

论基于基因组学的中药材定向培育策略与展望

为推动和加快中药材品种培育和种业发展,亟需加强中药材种质创新的研究和实践,建立具有中药特色的种质创新途径.育种核心种质的选择与合理组配是决定育种成效的关键,合理利用外来品种、地方品种或野生近缘种进行种质扩增、改良与创新,在中药材品种培育中发挥重要作用.基因组学技术的发展推动了中药材种质资源利用、优良基因发掘和育种效率,并为加快中药材新品种的定向培育提供了理论和方法.中药材种质资源收集鉴定是一项公益性的基础工作,本文系统论述中药材品种培育现状和面临的挑战,中药材种质创新的主要内容、基于基因组学的关键技术、种质创新基础平台建设策略等;基于中药种质资源杂合度高、与主要农作物育种具有差异性、中药材新品种选育目标应兼顾产量和质量等特点,展望了有序进行中药材育种核心种质及其品种定向培育研究的前景,提出具“内稳态”特征的中药材种质创新和新品种选育是现阶段主要任务之一,以期为中药材新品种选育提供理论和技术指导,进一步推动中药材种业的高质量发展.     

面向合成生物学的机器学习方法及应用

机器学习的目标是设计可以根据先验知识和观测数据不断改进其性能的算法.该算法可以帮助机器从大量的数据中提取知识,从而提升其在特定任务上的性能.作为数据驱动的方法,机器学习可以有效利用高通量实验技术产生的大批量生物数据,实现合成生物体的功能预测与智能化设计,改变合成生物学的研究范式.本文首先介绍机器学习在合成生物学领域广泛应用的几个模型及方法,如支持向量机、神经网络、生成式对抗网络、深度强化学习等.然后介绍机器学习方法在合成生物学领域的典型应用,如启动子预测、酶催化设计、代谢途径构建、基因线路设计等.本文综述面向合成生物学的机器学习方法及应用,并试图启发读者如何选择和设计机器学习方法用于合成生物学的研究.     

基于多心理生理参数和核学习算法的脑疲劳估计

脑疲劳是一种极其复杂的现象, 受环境、健康状态、生命力以及恢复能力的影响. 单一参数无法全面描述. 本研究首先运用主观自评方法研究长时间持续低负荷视频显示终端(VDT)任务对心理的影响, 而后通过心率变异性的功率谱指数、由视觉刺激诱发得到的P300成分以及脑电的小波包参数来共同分析长时间VDT活动对自主神经和中枢神经系统的影响. 最后, 提取脑电的小波包参数作为不同脑疲劳状态下大脑活动的特征, 把核主分量分析(KPCA)和支持向量机(SVM)算法结合起来用于区分疲劳前后两个状态. 统计分析表明, 完成任务后主观困倦和疲劳程度显著增加, 长时间VDT任务引起被试的脑疲劳. 完成任务后被试自主神经系统的主要活动从副交感神经活动转变为交感神经活动. P300成分和脑电的小波包参数与脑疲劳有很强的关联性. 而且, KPCA-SVM方法可以有效地减少特征向量的维数, 加速SVM训练的收敛, 取得了较高的脑疲劳的识别率(87%). 多生理心理参数测量和KPCA-SVM方法有望成为衡量脑疲劳的有前途的工具.     

古陶瓷中痕量元素的模糊聚类分析

在陶瓷考古中,鉴定古陶瓷的产地对于研究古瓷窑的建立、发展、变迁,各古瓷窑之间的关系以及古陶瓷的真伪鉴定等问题有很重要的意义。有关学者曾利用中子活化方法测定古陶瓷标本中20多种痕量元素含量,并据此研究了古陶瓷中的痕量元素含量在分布规律上反映出的产地特征。我们用中子活化方法对39片古瓷残片样品进行了痕量元素含量测定,并用模糊聚类方法对数据进行聚类分析,聚类结果与已知产地情况相符。本文研究的方法不仅能比较客观地反映不同产地瓷器在痕量元素含量分布模式上的差别,并且可用于对古陶瓷的产地进行判别。     

一种基于GO分子功能信息的序列编码辅助预测亚细胞定位方法

亚细胞定位与蛋白质的功能紧密相关. 本研究提出了一种新的编码方式, 试图根据那些与亚细胞定位相关的蛋白质分子功能信息, 结合氨基酸二肽组成以提高亚细胞定位预测的性能. 结果显示, 在使用支持向量机和RH数据集的测试中, 该方法的预测精度有了显著的提高, 同时对于蛋白质序列N端的不准确性也具有一定的鲁棒性.     

基于剪接信号和调节元件序列特征的剪接位点预测方法

结合剪接相关的剪接信号和调节元件的序列特征信息, 发展高效的剪接位点预测方法, 是真核生物基因预测中一个新课题. 运用熵密度分布(EDP)距离方法、权重数组法(WAM)、κ检验等算法建立了剪接位点相关的剪接信号的统计模型, 同时基于无监督自学习的基序检测方法建立了调节元件的统计模型, 在此基础上设计了基于多层次支持向量机(SVM)的剪接位点预测新算法, 实现了真核基因剪接位点的从头(ab initio)预测. 对人类基因组剪接位点数据的大规模测试结果表明, 本研究提出的方法能够有效地预测人类基因组中的剪接位点, 预测水平不仅全面高于传统的基于剪接信号的预测方法GeneSplicer, 而且在总体预测精度上达到并大部分超过基于调节元件信号的预测方法SpliceScan. 对于低GC含量的基因序列, 本文方法的预测精度明显地高于其他两种方法.     

黄土中的沉积-成壤事件与第四纪气候旋回

在中国黄土区,第四纪气候的冷暖交替表现为沉积事件和成壤事件的更迭.近年来,黄土地层研究的一个重要进展是查明了2.5Ma以来至少有37个大的土壤地层单位,并在空间上基本可以对比.当时从地层学角度考虑,没有将发育程度弱于当地全新世土壤的古土壤划分出来,同时未考虑古土壤的多周期特性,即多个成壤期的特征叠置或部分叠置于同一剖面形成复合古土壤.这类古土壤作为一个地层单元而实际上代表多个气候阶段.气候事件的鉴别和地层单位的划分是两个不同的概念.随着古气候研究的进一步深入,鉴别各种时间尺度的气候事件对理解气候演化及其动力因素和过程显得越来越为重要.虽然全新世土壤SO在类型上与其他古土壤不同,但发育程度相当高.那些发育程度低于SO的古     

利用LC-MS深入分析大鼠肾小球蛋白质组学表达谱

肾小球是肾脏器官滤过的基本功能单位, 大多数肾脏疾病都是由于肾小球的硬化或纤维化而最终导致肾功能不全. 分析肾小球的病理生理过程, 必须对其生理功能有明确的认识, 但由于研究手段有限, 目前仍缺乏对正常肾小球的蛋白质成分全景式的分析. 因此, 本研究用蛋白质谱的方法, 对正常大鼠的肾小球进行了全面的分析. 在本研究中, 取成年SD大鼠的肾脏组织, 并分离出高纯度的肾小球. 利用多维蛋白鉴定技术对大鼠肾小球进行全面系统的蛋白质组学分析. 当假阳性率低于0.1% 时, 共鉴定出肽段19062个, 其中非重复肽段11249个, 归属于3796个蛋白, 其中含有2个以上肽段2741个蛋白. 我们对这些蛋白进行了功能注释和分类, 发现了26个与已报道的肾小球(内皮细胞、足细胞和系膜细胞)Marker蛋白一致; 利用HomoloGene将我们得到的大鼠肾小球蛋白质组学数据与其他文献报道的人和小鼠肾蛋白质组学数据进行了比较, 为深入了解肾小球正常结构和功能提供重要的分子依据, 为进行肾小球疾病的诊断和致病机制的研究奠定基础.     

四川民族地区的中药材资源与利用

中药材是我省民族地区(指甘孜、阿坝两个藏族自治州和凉山彝族自治州——简称三州。)六大优势(森林、畜牧、有色金属、水力、中药材、褐煤)之一,在三州近三十万平方公里的土地上,其中西部和西北部属于横断山系的高寒地区,是我国历史悠久名驰中外的川广中药材的主要产地之一。在流经凉山州的金沙江和安宁河流域具有亚热带气候特色,是发展南药和当地许多独具特色的中药材的天然基地。有计划地促进民族地区中药材的发     

孔子鸟的研究现状

孔子鸟是生活在1.20亿～1.31亿年前左右的原始鸟类;现共有8个种,4个属,它们均归入孔子鸟目和孔子鸟科中.孔子鸟的主要鉴别特征包括:上、下颌均没有牙齿;肱骨近段具有明显的三角脊凸起;翼指爪和小指爪均明显大于大指爪.迄今,有关孔子鸟的研究涉及到鸟类形态学、系统分类、头部颞区的演化、食性及飞行等多方面内容.由于其无以伦比的数量多、保存精美等特性,孔子鸟的许多潜在科学意义还有待揭示.     

分析低含量铀、钍的γ谱法研究

γ谱法是测定放射性元素含量的物理方法之一。它是依据欲测对象的特征γ谱,选用谱线强度差异大的能量区间,组合出对应方程式,用标准源预先测定出方程组的系数,通过γ能谱仪的微分测量,得出欲求对象在相应能量区间谱线强度,进而计算其含量。本文根据天然铀系和钍系γ谱的特征能量区间,组成了7个方案,做了比较,着重地研究了样品中有效原子序数和钍铀比值对选用方案分析结果的影响。     

基于多信息融合的酵母重组冷热点预测

减数分裂重组并非均匀发生在基因组上,而是在一些区域有着较高的重组频率(重组热点),在另一些区域重组频率较低(重组冷点).重组的发生不仅与序列特征有关,还依赖于染色质的结构.准确鉴定重组热点和冷点对于认识重组发生的分子机制以及基因组进化规律具有重要意义.本文首先在实验数据的基础上识别2 kb尺度的重组冷热点,然后采用多样性增量结合二次判别分析(IDQD)和支持向量机(SVM)算法,基于一系列与DNA序列、结构及其热力学稳定性以及染色质结构相关的特征对酵母的重组冷热点进行了分类预测.结果表明,预测模型能够有效区分重组冷热点;从预测结果的敏感性、特异性和总精度来看,IDQD算法优于SVM算法.     

源自链霉菌的钾离子通道通透性的研究

根据源自链霉菌的钾离子通道(KcsA)的实验结构, 建立了一个三态跳跃模型研究它在打开状态下的通透性, 并且用主方程描述它的动力学特征. 在这一模型中, 离子通道的选择性过滤器在转导过程中主要处于三个态: 一个三离子态和两个两离子态. 由此, 在平衡状态下推出了众所周知的Nernst方 程; 进一步在稳态条件下, 得出了转导电流满足米氏动力学关系(Michaelis-Menten kinetics). 用Nelson提供的参数, 证明了电流-电压关系满足Ohm定律, 并且合理地得出了电流-浓度的关系. 另外, 讨论了钾离子通道达到稳态的特征时间, 说明这一模型的建立对特征时间的研究也是有效的. 为离子通道通透性的研究提供了一个可能合理的物理机制, 为进一步的研究开辟了道路.     

花厅新石器时代古陶器产地铅同位素示踪的初步探讨

陶器由粘土烧结而成,烧结过程中,其元素和同位素与外界没有交换关系,因此根据其微量元素和同位素组成可以鉴别古陶器的产地.国际上自60年代英国牛津大学科技考古实验室Catling分析了爱琴海和地中海东部地区青铜时代的陶片的产地以来,有关古陶器产地的研究与日俱增,我国学者近年也作出了有意义的工作.不少学者利用铅同位素比值探讨了青铜器的矿料产地,但用于探讨陶器产地的工作相