生物信息学双序列比对算法加速器设计与实现 被引量：7

1

作者 张阳 窦勇 夏飞 《计算机科学与探索》 CSCD 2008年第5期519-528,共10页

双序列比对算法是进行生物信息学研究的基础算法。在FPGA上实现大规模脉动式阵列对双序列比对算法进行加速能够大幅度提高比对的效率。然而现有的设计方法在比对序列长度较短的情况下,处理单元利用率很低;在序列的长度较大时,需要占用... 双序列比对算法是进行生物信息学研究的基础算法。在FPGA上实现大规模脉动式阵列对双序列比对算法进行加速能够大幅度提高比对的效率。然而现有的设计方法在比对序列长度较短的情况下,处理单元利用率很低;在序列的长度较大时,需要占用大量的片内存储资源。通过将两条序列同时送入阵列进行比对减少比对时间。将比对数据送入外部存储器,优化比对过程中的数据存储调度,有效降低了对片内存储器的需求。以Smith-Waterman算法为例进行了实现验证,结果表明本设计在性能上优于传统设计。与Pentium42.60GHz通用微处理器计算机相比,使用加速器对长度为65536的序列进行比对可获得1555倍的加速比。 展开更多

关键词 双序列比对 现场可编程门阵列 硬件加速 脉动式阵列 Smith—Waterman算法

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双序列比对的算法研究 被引量：4

2

作者 吴德敏 陈俊 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第36期48-50,69,共4页

双序列比对是生物信息学中最基本的问题之一,其研究方法是设计具有针对性的有效算法对两个DNA或蛋白质序列进行比较,找出两者之间的最大相似性匹配进而判断其是否具有同源性。详尽分析了双序列比对的实际意义,提出最佳比对不一定能反映... 双序列比对是生物信息学中最基本的问题之一,其研究方法是设计具有针对性的有效算法对两个DNA或蛋白质序列进行比较,找出两者之间的最大相似性匹配进而判断其是否具有同源性。详尽分析了双序列比对的实际意义,提出最佳比对不一定能反映进化的实际过程并给予分析,重点探讨了最重要的全局比对算法——Smith Waterman算法,同时提出了一种用数组记录比对过程中遍历路径的方法并对比对过程进行递归调用,使之能找出全部具有最大相似性的比对结果。 展开更多

关键词 生物信息学 算法 双序列比对

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基于动态规划的双序列比对算法构件设计与实现 被引量：5

3

作者 石海鹤 周卫星 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期1907-1917,共11页

双序列比对算法是生物信息学中的一个关键算法,广泛应用于序列相似性分析以及基因组序列数据库搜索.现有研究主要针对特定应用问题优化和使用相对应比对算法,缺乏高抽象层算法框架的细致研究,在一定程度上导致了序列比对算法的冗余性以... 双序列比对算法是生物信息学中的一个关键算法,广泛应用于序列相似性分析以及基因组序列数据库搜索.现有研究主要针对特定应用问题优化和使用相对应比对算法,缺乏高抽象层算法框架的细致研究,在一定程度上导致了序列比对算法的冗余性以及人为选择算法可能造成的误差等问题,也使得人们难以有效地了解算法结构.通过深入分析基于动态规划的双序列比对算法(dynamic programming-based pairwise sequence alignment algorithm, DPPSAA)领域,在建立该算法领域的特征模型以及对应算法构件交互模型基础上,利用PAR 平台形式化实现双序列比对算法构件库,并装配生成具体算法,保证了形式化装配算法的可靠性,为序列相似性分析算法应用提供了一条有价值的参考途径.最后,利用PAR平台 C++程序生成系统将组装的比对算法转换为 C++程序,运行结果表明DPPSAA算法构件库具有一定的实用性. 展开更多

关键词 双序列比对算法 动态规划 特征模型 构件交互模型 PAR平台

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生物信息学中一个优化的全局双序列比对算法 被引量：5

4

作者 唐玉荣 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2004年第S1期307-308,共2页

最早的生物信息学中序列比对算法是基于动态规划思想的Needleman Wunsch全局双序列比对算法 ,由于其时间和空间复杂度巨大 ,不适合实际的生物序列比对。提出了一种优化的基于动态规划思想的全局双序列比对算法。实验结果表明 ,该算法在... 最早的生物信息学中序列比对算法是基于动态规划思想的Needleman Wunsch全局双序列比对算法 ,由于其时间和空间复杂度巨大 ,不适合实际的生物序列比对。提出了一种优化的基于动态规划思想的全局双序列比对算法。实验结果表明 ,该算法在保证其生物敏感性的基础上 ,有效地降低了时间和空间复杂度。 展开更多

关键词 算法 双序列比对 动态规划 生物信息学

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基于混合行为的蚁群双序列比对方法

5

作者 骆嘉伟 陈斐 彭东海 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第11期150-153,共4页

针对基本蚁群算法在双序列比对中存在的易陷入局部最优解及收敛慢的问题,提出了一种新的基于混合行为的蚁群双序列比对算法,该算法通过增加蚂蚁行为模式来增大搜索空间,并且通过改变信息素更新策略来加快收敛速度。实验表明,该算法得到... 针对基本蚁群算法在双序列比对中存在的易陷入局部最优解及收敛慢的问题,提出了一种新的基于混合行为的蚁群双序列比对算法,该算法通过增加蚂蚁行为模式来增大搜索空间,并且通过改变信息素更新策略来加快收敛速度。实验表明,该算法得到的解的全局性和收敛速度相对基本蚁群算法都有较大提高。 展开更多

关键词 蚁群算法 混合行为 双序列比对

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基于改进蚁群算法的DNA双序列比对 被引量：4

6

作者 李方洁 刘希玉 陈洁 《南京师大学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期148-152,共5页

序列比对是生物信息学中基本的信息处理方法之一.DNA序列比对分为多序列比对和双序列比对两种.本文首先分析了经典蚁群算法在双序列比对中的应用,然后针对经典蚁群算法收敛速度慢和陷入局部最优值等缺点进行改进,最后通过实验证明改进... 序列比对是生物信息学中基本的信息处理方法之一.DNA序列比对分为多序列比对和双序列比对两种.本文首先分析了经典蚁群算法在双序列比对中的应用,然后针对经典蚁群算法收敛速度慢和陷入局部最优值等缺点进行改进,最后通过实验证明改进的智能蚁群算法在收敛速度和最优值方面都有较大的改进. 展开更多

关键词 蚁群算法 双序列比对 信息素

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基于布尔逻辑的双序列比对协处理器的设计与实现 被引量：2

7

作者 王进科 冯萍 +1 位作者 康继昌 陈亚东 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-5,共5页

文章针对基因研究中的快速完成双序列比对工作的需要,设计了一种双序列比对协处理器。该协处理器通过USB接口与主机进行通信,采用基于布尔逻辑的比对算法完成双序列的比对。对碱基进行优化编码,使得用简单的门电路实现比对规则;使用流... 文章针对基因研究中的快速完成双序列比对工作的需要,设计了一种双序列比对协处理器。该协处理器通过USB接口与主机进行通信,采用基于布尔逻辑的比对算法完成双序列的比对。对碱基进行优化编码,使得用简单的门电路实现比对规则;使用流水寄存器,使得读碱基和序列比对并行工作,从而快速地完成具有显著相似性的DNA序列的比对。实验表明该协处理器具有结构简单、高效稳定、升级方便等特点。 展开更多

关键词 双序列比对 协处理器 布尔逻辑 算法

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基于双序列比对算法的立体图像匹配方法 被引量：2

8

作者 施万利 王宏勇 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2010年第8期3176-3178,共3页

在分析现有立体匹配方法的基础上,提出一种基于双序列比对算法的立体图像匹配方法。将立体图像对中同名极线上的像素灰度值看做是一对字符序列,使用基于动态规划思想的双序列比对算法对这些对字符序列进行匹配,以获取立体图像视差。为... 在分析现有立体匹配方法的基础上,提出一种基于双序列比对算法的立体图像匹配方法。将立体图像对中同名极线上的像素灰度值看做是一对字符序列,使用基于动态规划思想的双序列比对算法对这些对字符序列进行匹配,以获取立体图像视差。为验证该方法的可行性和适用性,采用人脸立体图像对进行实验。实验结果表明,使用该方法进行立体图像匹配能获得光滑的、稠密的视差图。基于动态规划思想的双序列比对算法能够有效地解决立体图像匹配问题,从而为图像的立体匹配提供了一个实用有效的方法。 展开更多

关键词 立体图像匹配 动态规划思想 双序列比对算法 同名极线

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基于生物信息学中双DNA序列比对算法的图像立体匹配及其实现 被引量：5

9

作者 谢少荣 王东红 +1 位作者 罗均 龚振邦 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期106-111,共6页

提出了一种基于生物信息学中双DNA序列比对算法的图像立体匹配新方法。图像立体匹配和生物信息学中双DNA序列比对的实质都是在匹配准则下搜索最佳匹配基元,因而新颖地将双序列比对算法引入图像立体匹配。首先介绍了基于动态规划的双序... 提出了一种基于生物信息学中双DNA序列比对算法的图像立体匹配新方法。图像立体匹配和生物信息学中双DNA序列比对的实质都是在匹配准则下搜索最佳匹配基元,因而新颖地将双序列比对算法引入图像立体匹配。首先介绍了基于动态规划的双序列比对算法原理及其用于图像立体匹配的实现方法,然后根据左右摄像机的最大视差是一个有限定值,进行了算法改进,极大地减少了计算量,并给出了VC6.0中的实现流程,最后采用4组不同的图像对进行了实验验证。该方法具有较低的计算复杂度和适宜于并行计算的特点,生成的视差图效果表明双序列比对算法为图像立体匹配提供了一个实用有效的方法。 展开更多

关键词 立体匹配 立体视觉 DNA序列 双序列比对 对应点

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异构机群系统上双序列全局比对并行算法 被引量：2

10

作者 崔鑫 钟诚 陆向艳 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第8期58-61,共4页

对于处理机节点具有不同的计算速度、通信延迟和存储容量的异构机群系统,考虑通信启动开销,基于可分负载理论,提出一种双序列全局比对问题并行处理的最优分配策略,利用该策略确定出并行迭代次数和分配给各个从处理机的子序列长度。异构P... 对于处理机节点具有不同的计算速度、通信延迟和存储容量的异构机群系统,考虑通信启动开销,基于可分负载理论,提出一种双序列全局比对问题并行处理的最优分配策略,利用该策略确定出并行迭代次数和分配给各个从处理机的子序列长度。异构PC机群系统上的实验结果表明,提出的双序列全局比对并行算法优于基于平均分配策略的并行比对算法,获得良好的加速和可扩展性。 展开更多

关键词 双序列比对 并行算法 异构机群系统 可分负载

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生物序列比对算法分析与比较 被引量：2

11

作者 钟诚 宋彬 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2004年第3期214-221,共8页

序列比对是生物信息学的一个非常重要的操作.它可以预测生物序列的功能、结构和进化过程等.文中首先介绍双序列比对的基本算法;接着分析和比较多序列比对的四个常用模型和三类算法以及并行比对算法;最后,给出一些研究问题.

关键词 生物信息学 双序列比对 多序列比对 精确算法 近似算法 启发式算法

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多序列比对问题的粒子群优化算法求解 被引量：4

12

作者 张鹏帅 霍红卫 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第18期84-87,共4页

文章提出了一新的算法,利用粒子群优化算法求解多序列比对的问题,这是粒子群优化算法在生物信息学方面的一个新的应用。文章从粒子群算法的原理和多序列比对问题模型入手,来提出怎样改造粒子群优化算法使其可以解决多序列比对问题,最后... 文章提出了一新的算法,利用粒子群优化算法求解多序列比对的问题,这是粒子群优化算法在生物信息学方面的一个新的应用。文章从粒子群算法的原理和多序列比对问题模型入手,来提出怎样改造粒子群优化算法使其可以解决多序列比对问题,最后给出利用粒子群优化算法求解多序列比对的算法,及其测试结果。 展开更多

关键词 生物信息学 双序列比对 多序列比对 粒子群优化算法

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时空高效的允许插入空位的short-read比对 被引量：1

13

作者 杨永洁 钟诚 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2019年第5期1004-1009,共6页

short-read alignment(短序列比对)在下一代测序技术中得到广泛运用.精确识别测序序列中的gap(空位)是后续基因组解读的基础,而现有的允许空位的short-read比对算法效果并不理想或者不允许插入空位.对于查询序列和参考序列均为short re... short-read alignment(短序列比对)在下一代测序技术中得到广泛运用.精确识别测序序列中的gap(空位)是后续基因组解读的基础,而现有的允许空位的short-read比对算法效果并不理想或者不允许插入空位.对于查询序列和参考序列均为short reads的比对问题,通过采取训练查询序列样本数据寻找不同物种和不同read长度匹配的最优插入空位数量的策略,对大规模的short reads进行两两比对,以减少算法的迭代次数,从而减少算法所需的中间矩阵计算量,并用向量存储算法比对过程中的中间矩阵元素值,以降低存储空间需求,提出一种改进的short-read比对算法.数千万的short reads对准实验结果表明:与已有的有代表性的同类算法相比,本文算法在确保short-read比对精确度的前提下,降低了所需的运行时间和存储空间. 展开更多

关键词 short-read比对 双序列比对 动态规划 gap识别

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基于分布特征统计的说话人识别 被引量：2

14

作者 李邵梅 郭云飞 卫红权 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第34期118-120,共3页

给出了基于公共码书的说话人分布特征的定义。提出了基于分布特征统计的说话人识别算法,根据所有参考说话人的训练语音建立公共码书,实现对语音特征空间的分类,统计各参考说话人训练语音的在公共码字上的分布特征进行建模。识别中引入... 给出了基于公共码书的说话人分布特征的定义。提出了基于分布特征统计的说话人识别算法,根据所有参考说话人的训练语音建立公共码书,实现对语音特征空间的分类,统计各参考说话人训练语音的在公共码字上的分布特征进行建模。识别中引入双序列比对方法进行识别语音的分布特征统计与参考说话人模型间的相似度匹配,实现对说话人的辨认。实验表明,该方法保证识别率的情况下,进一步提高了基于VQ的说话人识别的速度。 展开更多

关键词 说话人识别 矢量量化技术(VQ) 分布特征 公共码书 双序列比对

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仔猪12种致病菌的16 S rRNA分析 被引量：1

15

作者 梁之昶 陈小玲 +3 位作者 相磊 章振华 姚刚 杨兵 《动物医学进展》 CSCD 2007年第7期102-106,共5页

研究仔猪12种致病菌的16 S rRNA基因序列,分析其亲缘关系,为设计其16 S rRNA基因的诊断探针提供理论依据。从美国国家生物技术信息中心(NCBI)基因库中下载332条仔猪12种致病菌的16S rRNA基因序列,应用双序列比对和构建系统进化树的方法... 研究仔猪12种致病菌的16 S rRNA基因序列,分析其亲缘关系,为设计其16 S rRNA基因的诊断探针提供理论依据。从美国国家生物技术信息中心(NCBI)基因库中下载332条仔猪12种致病菌的16S rRNA基因序列,应用双序列比对和构建系统进化树的方法对这些序列进行种内分析,选出每种细菌的代表序列,再对代表序列用同法进行种间分析,并将种间分类结果与伯杰氏细菌分类手册(第8版)的分类结果进行比较。从每种细菌的数据库中选出一条接近16 S rRNA基因序列全长,与同种其他序列的核苷酸替代率差异较小的序列为该种细菌的代表序列,进行种间16 S rRNA基因序列系统进化分析,结果与伯杰氏细菌分类手册(第8版)的分类基本一致。该16 S rRNA基因的系统进化分析所提供的信息将用于下一步针对这12种致病菌的16 S rRNA基因诊断探针的设计。 展开更多

关键词 16 S RRNA基因 致病菌 双序列比对 系统进化分析 仔猪

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