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PHGA-COFFEE:多序列比对问题的并行混合遗传算法求解 被引量:11
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作者 刘立芳 霍红卫 王宝树 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期727-733,共7页
设计了一个求解多序列比对问题的并行混合遗传算法(与之相应的软件称为PHGACOFFEE).该算法采用COFFEE函数作为个体的适应度函数,构造了六种遗传算子,特别是设计了两种新颖的变异算子,其中一种变异算子基于COFFEE的一致性信息设计,以改... 设计了一个求解多序列比对问题的并行混合遗传算法(与之相应的软件称为PHGACOFFEE).该算法采用COFFEE函数作为个体的适应度函数,构造了六种遗传算子,特别是设计了两种新颖的变异算子,其中一种变异算子基于COFFEE的一致性信息设计,以改善算法的整体搜索能力.另一种变异算子基于动态规划方法设计,以增强其局部搜索能力.通过对BAliBASE中144个测试例的测试,证明该算法是有效的.与已有的算法相比,该算法对处于朦胧区和具有N/C末端延伸的序列比对问题有更强的问题求解能力.同时通过对算法并行化,其运行时间显著缩短. 展开更多
关键词 生物信息学 多序列比对 并行混合遗传算法 动态规划
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遗传算法模拟生物多序列比对之交叉算子优化 被引量:4
2
作者 李满枝 王洪涛 +1 位作者 王凯华 沈有建 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第12期1537-1542,共6页
为优化生物多序列比对问题,降低计算难度,提高计算效率,采用遗传算法模拟多序列比对,构造了四种简单的交叉算子及三种后处理方式,分析交叉算子和交叉后处理方式对多序列比对结果的影响。通过实验比较,结果表明多行横向交叉的计算效果最... 为优化生物多序列比对问题,降低计算难度,提高计算效率,采用遗传算法模拟多序列比对,构造了四种简单的交叉算子及三种后处理方式,分析交叉算子和交叉后处理方式对多序列比对结果的影响。通过实验比较,结果表明多行横向交叉的计算效果最好,后处理方式cross4to2能有效缩短计算时间,二者相结合能很大提高遗传算法的计算效率,从而达到优化多序列比对的目的. 展开更多
关键词 多序列比对 遗传算法 交叉算子 后处理 计算效率
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基于最大权值路径算法的DNA多序列比对方法 被引量:8
3
作者 霍红卫 肖智伟 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期185-195,共11页
针对生物序列分析中的多序列比对问题,当输入数据量比较大时,人们提出了很多启发式的算法来改善计算速度和比对结果.提出了用于进行全局DNA多序列比对的一种方法:MWPAlign(maximum weighted path alignment).该算法把序列信息用deBruij... 针对生物序列分析中的多序列比对问题,当输入数据量比较大时,人们提出了很多启发式的算法来改善计算速度和比对结果.提出了用于进行全局DNA多序列比对的一种方法:MWPAlign(maximum weighted path alignment).该算法把序列信息用deBruijn图的形式表示,并将输入序列的信息记录在图的边上,这样,就将求调和序列的问题转化为求图的最大权值路径问题,使多序列比对问题的时间复杂度降低到几乎线性.实验结果显示:MWPAlign是可行的多序列比对算法,尤其对于变异率低于5.2%的大量序列数据,相对于CLUSTALW(cluster alignments weight),T-Coffee和HMMT(hidden Markov model training)有较好的比对结果和运算性能. 展开更多
关键词 多序列比对 DE BRUIJN图 调和序列 最大权值路径
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基于隐马尔可夫模型和免疫粒子群优化的多序列比对算法 被引量:9
4
作者 葛宏伟 梁艳春 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2006年第8期1330-1336,共7页
序列的多重比对是生物序列分析研究中的一个重要内容·基于免疫系统的疫苗接种和受体编辑模型,结合粒子群优化方法提出了一种免疫粒子群优化算法,将该算法用于隐马尔可夫模型的学习过程,进而构建了一种基于隐马尔可夫模型和免疫粒... 序列的多重比对是生物序列分析研究中的一个重要内容·基于免疫系统的疫苗接种和受体编辑模型,结合粒子群优化方法提出了一种免疫粒子群优化算法,将该算法用于隐马尔可夫模型的学习过程,进而构建了一种基于隐马尔可夫模型和免疫粒子群优化的多序列比对算法·从BAliBASE比对数据库中选取了一些比对例子进行了模拟计算,并与Baum-Welch算法进行了比较·结果表明,所提出的方法不仅提高了比对的准确程度,而且缩减了比对所花费的时间· 展开更多
关键词 隐马尔可夫模型 粒子群优化 免疫系统 多序列比对
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一种基于遗传算法的DNA多序列比对方法 被引量:6
5
作者 龚道雄 阮晓钢 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期19-22,共4页
为了克服遗传算法应用于多序列比对时所遇到的比对序列数受限制以及比对寻优速度慢的缺点,提出了一种基于遗传算法的DNA多序列比对方法(GAMA);针对DNA多序列比对的特点,指出了传统遗传算法中的交叉操作将为序列比对带来沉重的计算负担;... 为了克服遗传算法应用于多序列比对时所遇到的比对序列数受限制以及比对寻优速度慢的缺点,提出了一种基于遗传算法的DNA多序列比对方法(GAMA);针对DNA多序列比对的特点,指出了传统遗传算法中的交叉操作将为序列比对带来沉重的计算负担;避开遗传算法通常所采用的遗传操作算子,设计了独特的遗传算子(插入删除算子和合并分离算子)、基于BLAST相似度评分方法和完全比对块加权的个体适应度值评价函数,采用了便于插入和删除操作以及相似度评分的基于字符和空位矩阵的染色体编码方案。本算法具有操作算子数量少,算子调用机制简明的特点。最后,给出了将GAMA应用于DNA多序列比对的算例,实验结果验证了本算法的可行性。 展开更多
关键词 遗传算法 DNA多序列比对 遗传算子 GAMA 离散优化
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一种新的迭代渐进多序列比对算法 被引量:3
6
作者 张敏 方伟武 +1 位作者 张俊华 迟忠先 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第2期72-74,共3页
该文提出一种新的迭代渐进多序列比对算法IPMSA。该算法先用渐进方法进行多序列比对,然后通过迭代策略,利用上一轮多序列比对结果修正指导树,产生新一轮比对。重复这一过程,直到指导树不再发生变化或满足事先设定的迭代次数为止。以比... 该文提出一种新的迭代渐进多序列比对算法IPMSA。该算法先用渐进方法进行多序列比对,然后通过迭代策略,利用上一轮多序列比对结果修正指导树,产生新一轮比对。重复这一过程,直到指导树不再发生变化或满足事先设定的迭代次数为止。以比对数据库BAliBASE中多蛋白质家族1idy为例,对IPMSA算法和ClustalW算法进行的比较研究表明,该算法能更有效地比对分歧较大的序列,并改进其系统发育树。 展开更多
关键词 多序列比对 渐进比对算法 迭代策略
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基于GC-GM的多序列比对穷举遗传算法 被引量:4
7
作者 张琎 张远 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2010年第1期146-149,共4页
多序列比对问题是生物信息学中尚未解决的一个NP完全的组合优化问题。通过对重新组装的空位矩阵进行遗传操作来实现最优比对,设计了一个新型的基于GC-GM的多序列比对穷举遗传算法。从BAliBASE比对数据库中选取了一些比对例子进行了模拟... 多序列比对问题是生物信息学中尚未解决的一个NP完全的组合优化问题。通过对重新组装的空位矩阵进行遗传操作来实现最优比对,设计了一个新型的基于GC-GM的多序列比对穷举遗传算法。从BAliBASE比对数据库中选取了一些比对例子进行了模拟计算,并与Clustal W算法进行了比较,实验表明该算法是有效的。 展开更多
关键词 生物信息学 多序列比对 空位 交叉 变异
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基于遗传算法与星比对的多序列比对混合算法 被引量:2
8
作者 胡桂武 郑启伦 彭宏 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2004年第5期90-91,112,共3页
多序列比对(MSA)是一个典型的NP完全问题,星比对是一种有效的多序列比对算法。文章针对MSA问题提出了将遗传算法与星比对算法结合在一起的混合算法,该算法充分发挥了遗传算法和星比对算法的优越性,可提高求解MSA问题的计算精度和计算速... 多序列比对(MSA)是一个典型的NP完全问题,星比对是一种有效的多序列比对算法。文章针对MSA问题提出了将遗传算法与星比对算法结合在一起的混合算法,该算法充分发挥了遗传算法和星比对算法的优越性,可提高求解MSA问题的计算精度和计算速度,整个算法模拟了自然界进化的周期性,较好的解决了群体的多样性和收敛深度的矛盾。实验表明,该算法是有效的。 展开更多
关键词 多序列比对 生物信息学 遗传算法 比对 算子
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基于遗传算法和模拟退火算法的DNA多序列比对算法研究 被引量:4
9
作者 龚道雄 阮晓钢 《中国生物医学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期73-78,共6页
提出了一种基于遗传算法和模拟退火算法的DNA多序列比对算法。针对多序列比对的具体特点 ,指出交叉操作是导致比对计算复杂度提高的原因之一 ,因而在本研究所提出的多序列比对算法中 ,取消了遗传算法中通常采用的交叉操作算子 ,设计了... 提出了一种基于遗传算法和模拟退火算法的DNA多序列比对算法。针对多序列比对的具体特点 ,指出交叉操作是导致比对计算复杂度提高的原因之一 ,因而在本研究所提出的多序列比对算法中 ,取消了遗传算法中通常采用的交叉操作算子 ,设计了适合多序列比对特点的插入删除算子和合并分离算子 ,同时在多序列比对的总对数评分规则的基础上提出了完全比对块的概念 ,采用了完全比对块加权的个体适应度值评价函数以引导遗传算法寻优局部比对。本研究还引入了基于模拟退火算法的遗传操作算子调用机制 ,以便在避免完全比对块过多的被遗传操作所破坏的同时防止遗传算法陷入局部极小 ,达到兼顾算法寻优质量和效率的目的。最后通过一个DNA多序列比对的算例验证了算法的可行性。 展开更多
关键词 遗传算法 模拟退火 DNA多序列比对 交叉操作算子
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生物多序列比对的并行算法 被引量:2
10
作者 陈宁涛 王能超 施保昌 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2005年第10期118-119,共2页
多序列比对是生物信息学中的基本问题。由于生物序列数据库的快速增长,即使优秀的串行算法已不能满足实际的需要。研究了Gusfield提出的星型比对模型的串行算法,进行了空间和时间上的改进,基于cluster结构的某并行机提出了一种并行算法... 多序列比对是生物信息学中的基本问题。由于生物序列数据库的快速增长,即使优秀的串行算法已不能满足实际的需要。研究了Gusfield提出的星型比对模型的串行算法,进行了空间和时间上的改进,基于cluster结构的某并行机提出了一种并行算法,并对大量基因数据进行了测试,结果表明对于大规模的多序列比对,算法能达到较高的加速比。 展开更多
关键词 多序列比对 并行算法 星型比对模型 生物信息学 cluster结构 串行算法 序列数据库 基因数据 并行机 加速比
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基于改进蚁群算法的多序列比对 被引量:2
11
作者 彭东海 骆嘉伟 袁辉勇 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第33期114-116,119,共4页
提出一种基于改进蚁群算法的多序列比对方法。该算法改变了信息素的更新方式、字符的选择方法、蚂蚁在蚁巢和食物之间往返搜索以及随机分配蚂蚁开始序列等。实验结果表明,改进后的算法不仅有效地克服了基本蚁群多序列比对算法中的停滞现... 提出一种基于改进蚁群算法的多序列比对方法。该算法改变了信息素的更新方式、字符的选择方法、蚂蚁在蚁巢和食物之间往返搜索以及随机分配蚂蚁开始序列等。实验结果表明,改进后的算法不仅有效地克服了基本蚁群多序列比对算法中的停滞现象,而且即使在运行的后期,仍然能以极大的概率搜索较好解。 展开更多
关键词 蚁群算法 多序列比对 信息素
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多序列比对问题的概率统计粒子群算法求解 被引量:1
12
作者 张洪礼 燕翠霞 +1 位作者 王常武 王宝文 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2010年第9期1833-1837,共5页
多序列比对问题是生物信息学的热点研究问题.针对大规模多序列比对精度低问题,提出基于概率统计自适应粒子群的生物多序列比对算法.根据优质解的分布概率建立模型用于引导粒子产生新解,使种群中的粒子具有更全面的学习能力,从而提高比... 多序列比对问题是生物信息学的热点研究问题.针对大规模多序列比对精度低问题,提出基于概率统计自适应粒子群的生物多序列比对算法.根据优质解的分布概率建立模型用于引导粒子产生新解,使种群中的粒子具有更全面的学习能力,从而提高比对结果的精度;引入适应度方差、期望最优解和变异操作跳出早熟状态,避免算法陷入局部最优值.对BALIBASE中142个例子进行仿真,实验结果验证了算法的可行性和有效性,与已有的算法相比,该算法对大规模亲缘较近长序列比对问题具有更强的求解能力. 展开更多
关键词 多序列比对 粒子群 概率统计 自适应变异
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基于迭代渐进多序列比对算法研究 被引量:1
13
作者 张敏 方伟武 +1 位作者 张俊华 迟忠先 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第17期32-33,61,共3页
提出一种新的迭代渐进多序列比对算法IPMSA。采用公共多序列比对数据库BAliBASE中142组蛋白质序列作为比对测试数据,并与ClustalW进行比较。比对结果的统计分析表明,IPMSA算法的比对准确率高于ClustalW。
关键词 迭代渐进多序列比对 渐进比对算法 迭代策略 准确率
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遗传算法模拟生物多序列比对之初始化的改进 被引量:1
14
作者 李满枝 王凯华 +1 位作者 王洪涛 修兴强 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第6期662-667,共6页
针对应用遗传算法求解生物多序列比对问题的初始化进行了改进.初始种群是遗传算法构造的一个关键部分,本文根据多序列比对的生物特性,在初始种群中的个体中插入连续空位,优化初始种群的个体质量;并在初始种群中加入一定比例的在线比对工... 针对应用遗传算法求解生物多序列比对问题的初始化进行了改进.初始种群是遗传算法构造的一个关键部分,本文根据多序列比对的生物特性,在初始种群中的个体中插入连续空位,优化初始种群的个体质量;并在初始种群中加入一定比例的在线比对工具MAFFT优质种子,优化初始种群的整体质量.通过数值模拟实例结果显示,经过这两个优化处理可以生成更高质量的初始种群,得到更好的比对结果,提高多序列比对的计算效率. 展开更多
关键词 多序列比对 遗传算法 初始化 连续空位 MAFFT种子
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基于遗传退火进化的生物多序列比对算法 被引量:2
15
作者 唐玉荣 汪懋华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期116-119,共4页
分析了生物多序列比对存在的问题,提出了将遗传算法和模拟退火算法相结合的遗传退火进化思想,设计了运用该思想进行多序列比对的算法过程。与通用的多序列比对软件CLUSTAL算法进行对比实验,该算法虽在速度上稍慢,但能得到更好的比对结果... 分析了生物多序列比对存在的问题,提出了将遗传算法和模拟退火算法相结合的遗传退火进化思想,设计了运用该思想进行多序列比对的算法过程。与通用的多序列比对软件CLUSTAL算法进行对比实验,该算法虽在速度上稍慢,但能得到更好的比对结果,从而验证了该算法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 算法 多序列比对 遗传算法 模拟退火
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HGA-COFFEE:多序列比对问题的混合遗传算法求解 被引量:1
16
作者 刘立芳 霍红卫 王宝树 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期109-114,共6页
针对生物序列分析中的多序列比对问题,设计了一个求解多序列比对问题的混合遗传算法(与之相应的软件称为HGA COFFEE),该算法采用COFFEE函数作为个体的适应度函数,构造了5种新的遗传算子,包括1种选择算子,2种交叉算子和2种变异算子,其中... 针对生物序列分析中的多序列比对问题,设计了一个求解多序列比对问题的混合遗传算法(与之相应的软件称为HGA COFFEE),该算法采用COFFEE函数作为个体的适应度函数,构造了5种新的遗传算子,包括1种选择算子,2种交叉算子和2种变异算子,其中一种变异算子基于COFFEE的一致性信息设计,以改善算法的整体搜索能力;另一种变异算子基于动态规划方法设计,以增强其局部搜索能力。最后,通过对BAliBASE中144个测试例的测试,证明该算法是有效的,与已有的算法相比,该算法对处于朦胧区和具有N/C末端延伸的序列比对问题有更强的问题求解能力。 展开更多
关键词 生物信息学 多序列比对 混合遗传算法 动态规划
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带变异算子粒子群算法在多序列比对中的应用 被引量:1
17
作者 熊伟丽 王振兴 徐保国 《控制工程》 CSCD 2008年第4期357-359,368,共4页
多序列比对(Multiple Sequence Alignment)是进行生物序列分析的最基本任务之一。在对已有的多序列比对算法进行对比分析的基础上,提出了一种新的多序列比对优化算法—带变异算子粒子群多序列比对算法。带变异算子的粒子群算法提高了原... 多序列比对(Multiple Sequence Alignment)是进行生物序列分析的最基本任务之一。在对已有的多序列比对算法进行对比分析的基础上,提出了一种新的多序列比对优化算法—带变异算子粒子群多序列比对算法。带变异算子的粒子群算法提高了原有算法跳出局部收敛的能力,将其应用于多序列比对问题中,提高了已有的基于粒子群算法的多序列比对方法的性能,拓展了粒子群算法在多序列比对研究领域中的应用。实验证明,带变异算子粒子群多序列比对算法是有效、可行的。 展开更多
关键词 多序列比对 粒子群算法 变异算子
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多序列比对的两种新方法 被引量:1
18
作者 陈莹 王能超 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期239-242,共4页
对两种用于多序列比对的新方法———T COFFEE和MAFFT进行了研究,结果表明:T COFFEE是迄今为止准确性最高的方法,但此方法速度较慢;而MAFFT则将FFT运用于比对中,使速度大大提高,并且与T COFFEE的准确程度相当.
关键词 多序列比对 T—COFFEE MAFFTT BAliBASE比对数据库
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渐进方法结合蚁群算法求解多序列比对问题
19
作者 陈娟 陈崚 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第21期38-42,共5页
在所有多重序列比对算法中,渐进比对方法由于简单的算法和高效的计算在生物信息学中得到了广泛的应用。但是渐进方法最大的缺点是在早期阶段形成的错误不能在后期的计算中纠正过来。针对这个问题,我们设计了ProAnt比对算法,即渐进方法... 在所有多重序列比对算法中,渐进比对方法由于简单的算法和高效的计算在生物信息学中得到了广泛的应用。但是渐进方法最大的缺点是在早期阶段形成的错误不能在后期的计算中纠正过来。针对这个问题,我们设计了ProAnt比对算法,即渐进方法和蚁群算法相结合来求解多重序列比对问题。首先,对输入的多个序列进行预处理,用蚁群算法和概率一致性更新计算出所有字符对在最终比对中出现的概率,称为“后验概率”,计算后验概率是为了预防早期错误的发生。然后我们将后验概率作为字符对之间的匹配得分,用渐进方法得到最终的比对结果。用BAliBASE数据库对算法进行测试,实验结果显示,该算法能够在保持合理的运算时间的前提下显著改善渐进比对方法的正确性。 展开更多
关键词 多序列比对 蚁群算法 渐进比对方法 后验概率 概率一致性
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多序列比对问题的并行近似算法 被引量:3
20
作者 宋彬 陈国良 +1 位作者 鄢超 沈一飞 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期656-664,共9页
基于中心方法的思想,采用分治策略,在SIMD-CREW模型上设计了一个使用O(k2m)个处理器(其中k为序列个数,m为最长的序列长度),时间复杂度为O(m+logk)的并行近似算法.在实际情况中,由于logk远远小于m,相对于时间复杂度为O(m2k2)的串行中心方... 基于中心方法的思想,采用分治策略,在SIMD-CREW模型上设计了一个使用O(k2m)个处理器(其中k为序列个数,m为最长的序列长度),时间复杂度为O(m+logk)的并行近似算法.在实际情况中,由于logk远远小于m,相对于时间复杂度为O(m2k2)的串行中心方法,该算法在理论上达到线性加速.与现有的并行算法相比,它可以适用于任意情况,且易于分析时间复杂度.利用LARPBS模型的特点和并行求前缀和的方法,调用LARPBS模型上求和与最大(小)值的并行算法,首次给出了在LARPBS模型上的多序列比对问题的并行近似算法.该算法使用O(k2m)个处理器,时间复杂度为O(m+log logD),其中D为序列两两比对的代价值的最大值.该算法同样适用于任何情况,由于log logD通常远小于m,所以它在理论上也是线性加速的. 展开更多
关键词 多序列比对 并行算法 SIMD-CREW LARPBS模型 SP比对
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