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摘 要: 隨著DNA測序技術(shù)的發(fā)展，人類基因組和其它模式的生物基因組將要被完全測序，需要被檢測的DNA序列數(shù)量急劇增加。目前，蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)積累的速度非?？欤阎Y(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)相對比較少。而且通過實驗方法確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的過程仍然非常復(fù)雜，代價較高。因此通過理論分析方法來解決蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題一直都是一個亟待解決的問題。本文對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測的相關(guān)問題進(jìn)行了研究。這是因為氨基酸序列決定了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)生理功能的多樣性。利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的基本原理是利用標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫提供足夠的已知氨基酸一維序列作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練集樣本，然后對其進(jìn)行正交編碼，將其轉(zhuǎn)化為相關(guān)信息輸入到網(wǎng)絡(luò)中，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)各權(quán)值參數(shù)和閾值參數(shù)，使得學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)到最小，即網(wǎng)絡(luò)達(dá)到基本穩(wěn)定。然后取未知蛋白質(zhì)序列進(jìn)行預(yù)測，使用已知的蛋白質(zhì)序列作為測試集，可以將經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的結(jié)果與經(jīng)過試驗實際觀測得到的結(jié)果作比較，從而計算該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測精度。預(yù)測精度是衡量算法預(yù)測準(zhǔn)確度的唯一辦法。采用本文中設(shè)計的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測準(zhǔn)確率相對較高，但同時也有其不足之處。本課題為自選課題，擬通過將之前學(xué)習(xí)過的人工智能算法運用到生物網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)建模中。 關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)規(guī)劃；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測；正交編碼；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法
目 錄 摘 要 ABSTRACT 第1章 緒論-1 1.1 課題的研究背景及意義-1 1.2 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的目的-2 1.3 本課題的主要工作任務(wù)-3 1.4 研究方法-3 第2章 研究對象-4 2.1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其基本理論-4 2.1.1 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)簡介-4 2.1.2蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分類-6 2.2 課題相關(guān)領(lǐng)域的研究和發(fā)展-7 2.2.1 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測現(xiàn)狀及存在的問題與發(fā)展前景-7 2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法-8 2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的選擇-10 2.4.1 窗口的選擇-10 2.4.2 隱含層的選取原則-11 2.4.3 BP網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)參數(shù)[18]-12 2.5 數(shù)據(jù)集的選取-12 2.6 數(shù)據(jù)編碼-16 2.6.1 預(yù)處理-16 2.6.2 正交編碼-17 2.7 數(shù)據(jù)的向量化-18 2.7.1 滑動窗口法-18 2.8 BP網(wǎng)絡(luò)性能的評價-19 2.9 實驗進(jìn)行過程-20 第3章 實驗結(jié)果-22 3.1 循環(huán)次數(shù)選擇結(jié)果-22 3.2 訓(xùn)練函數(shù)選擇結(jié)果-22 3.3 最佳窗口的選擇結(jié)果-22 3.4 最佳隱含層的確定-23 第4章 討論-25 4.1 編碼方式的的選擇-25 4.2 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)函數(shù)選擇的情況-25 4.3 其它情況-25 第5章 結(jié)論與展望-27 5.1結(jié)論-27 5.2不足之處及未來展望-27 參考文獻(xiàn)-28 致謝-30 |
