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摘要:2009年3月從墨西哥暴發(fā)的甲型H1N1流感疫情，迅速蔓延到全世界。這次流感疫情最終影響了兩百多個國家，造成上萬人死亡。對人類的生命與健康造成了極大的危害。兩年過去了，學(xué)術(shù)界對甲型H1N1流感病毒的研究并未停止。因為流感病毒極易發(fā)生變異。而一旦變異，很可能造成新一輪世界范圍的疫情。 本文從使用生物信息學(xué)的手段進(jìn)行甲型H1N1流感病毒變異分析研究出發(fā)，從信息處理和算法研究兩個角度，圍繞序列比對、進(jìn)化樹建立和蟻群算法并行化等問題展開研究，主要的研究內(nèi)容和主要成果包括： ?。?）甲型H1N1流感病毒變異分析信息處理 下載了甲型H1N1流感病毒基因，對其進(jìn)行了信息處理，建立了進(jìn)化樹。為分析當(dāng)前甲型H1N1流感病毒的變異情況提供了數(shù)據(jù)，供生物專業(yè)的學(xué)者進(jìn)行研究時使用。 （2）改進(jìn)求解多序列比對蟻群算法 研究了求解多序列比對的蟻群算法，改進(jìn)了該算法，在概率公式、信息素更新策略、字符選擇策略等方面提出了自己的改進(jìn)策略。使得改進(jìn)后的算法對于大部分序列集合可以獲得更好的結(jié)果。 對改進(jìn)后的算法進(jìn)行了并行化，在主從式模型下提出了算法的并行策略，將算法的復(fù)雜度從O(Cyclenum·N2·LEN2)降到了O(Cyclenum·(N2·LEN2/p+p))，提高了算法的執(zhí)行效率。 （3）提出一種并行啟發(fā)式進(jìn)化樹搜索算法 針對基于特征的建樹方法時間代價大的缺點，設(shè)計了一種并行啟發(fā)式進(jìn)化樹搜索算法。可以大大降低進(jìn)化樹的搜索次數(shù)。并使用最大簡約法對該算法進(jìn)行了測試，對算法的三種信息素更新策略進(jìn)行了比較。 ?。?）提出兩種大規(guī)模并行蟻群算法 針對大規(guī)模蟻群算法并行化時存在的問題，提出了兩種并行蟻群算法。一是將競爭機(jī)制引入處理器調(diào)度，提出基于競爭的粗粒度并行蟻群算法。二是將主從式并行策略進(jìn)行了發(fā)展，設(shè)計了樹形結(jié)構(gòu)的層次并行蟻群算法。并對兩種算法進(jìn)行了理論分析。 關(guān)鍵詞：H1N1流感病毒、序列比對、進(jìn)化樹、蟻群算法、并行化
本文考慮使用進(jìn)化樹分析的方法來進(jìn)行甲型H1N1病毒的變異分析信息處理。建立了甲型H1N1病毒基因的進(jìn)化樹，輔助生物學(xué)研究人員分析H1N1病毒基因的變化關(guān)系。 同時在算法研究方面，針對基因的進(jìn)化樹分析相關(guān)算法研究中目前存在的一些問題，我們進(jìn)行了深入的研究，主要的工作包括生物序列比對和生物進(jìn)化樹建立，由于在序列比對算法研究時，我們主要研究基于蟻群算法的序列比對，而目前在大規(guī)模蟻群算法并行化的研究中還存在一定的問題，因此本文對蟻群算法并行化進(jìn)行了進(jìn)一步研究。 |
