RNA二级结构预测方法综述 被引量：24

1

作者 邹权 郭茂祖 张涛涛 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期331-337,共7页

RNA二级结构预测是计算分子生物学中的一个重要领域.本文介绍了RNA二级结构的预测方法,包括该问题的数学模型、主要算法思想以及每种算法对应的软件.在tRNA和RNase P RNA数据库中随机选取了几组样例对目前主要的7种软件进行测试,同时对... RNA二级结构预测是计算分子生物学中的一个重要领域.本文介绍了RNA二级结构的预测方法,包括该问题的数学模型、主要算法思想以及每种算法对应的软件.在tRNA和RNase P RNA数据库中随机选取了几组样例对目前主要的7种软件进行测试,同时对每种软件的优缺点进行了详细比较.实验证明,当存在同源序列时,Pfold的效果优于其它软件.最后,在总结分析现有算法的基础上探讨了该领域进一步的研究方向. 展开更多

关键词 rna二级结构预测 最小自由能 比较序列分析 假结

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RNA二级结构预测系统构建 被引量：12

2

作者 李伍举 吴加金 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 1996年第5期449-453,共5页

运用下列ＲＮＡ二级结构预测算法：碱基最大配对方法、Ｚｕｋｅｒ极小化自由能方法、螺旋区最优堆积、螺旋区随机堆积和所有可能组合方法与基于一级螺旋区的ＲＮＡ二级结构绘图技术，构建了ＲＮＡ二级结构预测系统Ｒｎａｆｏｌｄ．另外... 运用下列ＲＮＡ二级结构预测算法：碱基最大配对方法、Ｚｕｋｅｒ极小化自由能方法、螺旋区最优堆积、螺旋区随机堆积和所有可能组合方法与基于一级螺旋区的ＲＮＡ二级结构绘图技术，构建了ＲＮＡ二级结构预测系统Ｒｎａｆｏｌｄ．另外，通过随机选取２０个ｔＲＮＡ序列，从自由能和三叶草结构两个方面比较了前４种二级结构预测算法，并运用ｔ检验方法分析了自由能的统计学差别．从三叶草结构来看，以随机堆积方法最好，其次是螺旋区最优堆积方法和Ｚｕｋｅｒ算法，以碱基最大配对方法最差．最后，分析了两种极小化自由能方法之间的差别． 展开更多

关键词 rna 二级结构 预测

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基于CPU-GPU混合计算平台的RNA二级结构预测算法并行化研究 被引量：5

3

作者 夏飞 朱强华 金国庆 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期138-146,共9页

RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一。本文基于CPU+GPU的混合计算平台实现了对Zuker算法的并行和加速。根据CPU和GPU计算性能的差异,通过合理的任务... RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一。本文基于CPU+GPU的混合计算平台实现了对Zuker算法的并行和加速。根据CPU和GPU计算性能的差异,通过合理的任务分配策略,实现二者之间的并行协作计算和处理单元间的负载平衡;针对CPU和GPU的不同硬件特性,对Zuker算法在CPU和GPU上的实现分别采取了不同的并行优化方法,提高了混合加速系统的计算性能。实验结果表明,CPU处理单元在混合系统中承担了14%以上的计算任务,与传统的多核CPU并行方案相比,采用混合并行加速方法可获得15.93的全局加速比;与最优的单纯GPU加速方案相比,可获得16%的性能提升,并且该混合计算方案可用于对其它生物信息学序列分析应用的并行和加速。 展开更多

关键词 生物信息学 rna二级结构预测 最小自由能 混合加速方法

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RNA二级结构预测及其在分子分类研究中的应用 被引量：4

4

作者 杨泽民 谢数涛 +1 位作者 章群 张俊彬 《安徽农业科学》 CAS 2012年第7期3919-3922,3944,共5页

文中通过比较RNA二级结构与一级结构和三维结构的差异,说明了RNA二级结构用于系统发育和分子分类研究的优点,并介绍了目前构建RNA二级结构的常用方法以及各种方法的优缺点,并对用于RNA二级结构折叠的软件作了简单介绍。最后从4个方面详... 文中通过比较RNA二级结构与一级结构和三维结构的差异,说明了RNA二级结构用于系统发育和分子分类研究的优点,并介绍了目前构建RNA二级结构的常用方法以及各种方法的优缺点,并对用于RNA二级结构折叠的软件作了简单介绍。最后从4个方面详细阐述了RNA二级结构在分子分类研究中的应用,即:RNA二级结构应用于分子分类研究的理论和方法;应用RNA二级结构分类与形态分类的区别;三种RNA二级结构在分子分类中的研究现状;RNA二级结构对序列信息的校正与补充。 展开更多

关键词 rna二级结构 预测 分子分类

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RNA二级结构预测方法 被引量：4

5

作者 宁正元 林世强 《福建农林大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2007年第1期60-63,共4页

RNA是一类具有重要生物学功能的生物大分子,它是遗传信息由DNA到蛋白质的中间传递体.RNA二级结构预测方法可以分为基于热力学的预测方法和基于系统发生学的预测方法两大类.本文就RNA二级结构预测的方法进行了综述,介绍了最低自由能预测... RNA是一类具有重要生物学功能的生物大分子,它是遗传信息由DNA到蛋白质的中间传递体.RNA二级结构预测方法可以分为基于热力学的预测方法和基于系统发生学的预测方法两大类.本文就RNA二级结构预测的方法进行了综述,介绍了最低自由能预测法、配分函数预测法、协同变异预测法、随机上下文无关语法预测法等4种预测方法以及它们的优缺点. 展开更多

关键词 rna 二级结构 结构预测

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基于禁忌遗传算法的RNA二级结构预测 被引量：1

6

作者 刘勇国 朱婵 晏华 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期765-771,共7页

生物RNA二级结构预测是生物信息学领域的一个重要研究问题。近来,研究人员提出应用元启发式算法来预测RNA二级结构。该文提出基于禁忌遗传算法的RNA二级结构预测方法(TGARNA),给出茎区相容性检测改进方法,保留最长茎区构造茎区相容个体... 生物RNA二级结构预测是生物信息学领域的一个重要研究问题。近来,研究人员提出应用元启发式算法来预测RNA二级结构。该文提出基于禁忌遗传算法的RNA二级结构预测方法(TGARNA),给出茎区相容性检测改进方法,保留最长茎区构造茎区相容个体,以改善种群性能;同时将禁忌搜索融入遗传操作以防止近亲繁殖,保持种群多样性。仿真实验表明TGARNA算法能够有效预测RNA二级结构。 展开更多

关键词 遗传算法 最小自由能 rna二级结构预测 禁忌搜索

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改进的免疫粒子群优化算法预测RNA二级结构 被引量：2

7

作者 林娟 钟一文 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第1期40-43,75,共5页

针对RNA二级结构预测问题,在SetPSO算法的基础上提出了一种改进的免疫粒子群优化算法,根据RNA折叠的特点,启用免疫记忆算子增加粒子群多样性,有效防止了原方法易陷入局部最优的缺陷。仿真结果表明改进算法能在更短的时间内达到更高的预... 针对RNA二级结构预测问题,在SetPSO算法的基础上提出了一种改进的免疫粒子群优化算法,根据RNA折叠的特点,启用免疫记忆算子增加粒子群多样性,有效防止了原方法易陷入局部最优的缺陷。仿真结果表明改进算法能在更短的时间内达到更高的预测精度。 展开更多

关键词 核糖核酸(rna)二级结构预测 粒子群优化 免疫记忆算子

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一种自适应序列长度的RNA二级结构深度预测方法

8

作者 吴宏杰 汤烨 +3 位作者 陆卫忠 崔志明 付保川 GAO Zhen 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2019年第8期1799-1803,共5页

RNA二级结构预测是结构生物信息学中的一个重要问题.带假结的RNA二级结构预测,由于复杂的假结结构,更是增加了预测的难度.传统的机器学习方法受限于学习模型的结构,输入特征数目必须固定.大部分方法将不同长度的序列统一截断后进行训练... RNA二级结构预测是结构生物信息学中的一个重要问题.带假结的RNA二级结构预测,由于复杂的假结结构,更是增加了预测的难度.传统的机器学习方法受限于学习模型的结构,输入特征数目必须固定.大部分方法将不同长度的序列统一截断后进行训练,这不仅导致有用信息丢失,而且并破坏了生物序列完整性.针对该问题提出了一种适应序列长度的深度递归神经网络模型,构造了序列长度自适应模块及训练算法,从而不需要截断.同时,由于实际样本比例不均衡,采用了动态加权方法进行改善.随后,在权威数据集RNA STRAND上与四种优秀方法进行了四组比较实验.实验结果表明,本方法的正确率和M atthew s相关系数比定长LSTM方法分别提高了1. 6%和3. 3%;比其它四种典型方法提高了13. 6%和14. 8%. 展开更多

关键词 rna二级结构预测 递归神经网络 动态加权 假结 碱基

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使用角色反演句法分析器RNA二级结构的预测

9

作者 党琰 张宇镭 +1 位作者 张冬茉 赵立平 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期207-209,共3页

RNA二级结构预测问题是生物信息学的一个研究重点。该文主要利用自然语言理解中句法分析的方法来研究RNA二级结构预测。使用基于角色反演算法建立起来的,采用概率上下文无关文法进行分析的句法分析器,来预测RNA二级结构。结合传统Chart... RNA二级结构预测问题是生物信息学的一个研究重点。该文主要利用自然语言理解中句法分析的方法来研究RNA二级结构预测。使用基于角色反演算法建立起来的,采用概率上下文无关文法进行分析的句法分析器,来预测RNA二级结构。结合传统Chart算法分析器和广义LR算法分析器的优点,建立角色反演句法分析器;根据RNA二级结构的构建方法建立相应的概率上下文无关文法;给出对RNA二级结构进行预测的具体实例。 展开更多

关键词 rna二级结构预测 句法分析 角色反演算法 概率上下文无关文法

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基于随机文法云模型的RNA二级结构预测

10

作者 唐四薪 谭晓兰 周勇 《安徽农业科学》 CAS 2012年第10期5765-5767,5911,共4页

[目的]研究基于随机文法云模型预测RNA二级结构的方法。[方法]将云模型引入到随机文法模型中,提出适合于词汇化随机文法模型的机器学习算法,通过词网格模型对RNA序列进行词条获取和划分,再经过云分类器搜索每个词条被标注为某种二级结... [目的]研究基于随机文法云模型预测RNA二级结构的方法。[方法]将云模型引入到随机文法模型中,提出适合于词汇化随机文法模型的机器学习算法,通过词网格模型对RNA序列进行词条获取和划分,再经过云分类器搜索每个词条被标注为某种二级结构类型的最大概率,然后将这些词条信息作为先验信息在随机文法云模型训练过程中引入,实现对RNA二级结构的预测,并对该方法进行试验检测。[结果]试验测试表明,在随机文法模型中引入云模型后,其在预测的准确度和搜索速度上较单纯的随机文法效果有明显改善。[结论]该研究为随机文法模型在RNA二级结构预测中的广泛应用奠定了基础。 展开更多

关键词 rna二级结构 随机文法 词汇化 结构预测

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基于局部茎搜索的RNA二级结构预测算法 被引量：3

11

作者 陈翔 卜东波 +1 位作者 张法 高文 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第1期115-121,共7页

RNA的二级结构预测是生物信息学中一个已经有30多年历史的经典问题,基于最小自由能模型(MFE)的优化算法是使用最为广泛的方法.但RNA结构中假结的存在使MFE问题理论上成为一个NP-hard问题,即使采用动态规划等优化算法也会面临时间复杂度... RNA的二级结构预测是生物信息学中一个已经有30多年历史的经典问题,基于最小自由能模型(MFE)的优化算法是使用最为广泛的方法.但RNA结构中假结的存在使MFE问题理论上成为一个NP-hard问题,即使采用动态规划等优化算法也会面临时间复杂度高的困难,同时研究还发现,由于受RNA折叠动力学机制以及环境因素的影响,真实的RNA二级结构往往并不处于自由能最小状态.根据RNA折叠的特点,提出了一种启发式搜索算法来预测带假结的RNA二级结构.该算法以RNA的茎为基本单元,采用启发式搜索策略在茎的组合空间中搜索自由能最小并且出现频率最高的RNA二级结构,该算法不仅能显著降低搜索RNA二级结构的时间复杂度,还有助于弥补单纯依赖能量预测RNA二级结构的不足.在多种类型的RNA标准数据集上进行了检验,结果表明,该算法在预测的精度上优于目前国际上几个著名的RNA二级结构预测算法并且具有较高的运行效率. 展开更多

关键词 rna二级结构预测 假结 NP-HARD 启发式算法

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CPU/GPU系统上存储高效的RNA二级结构预测算法 被引量：2

12

作者 郑明 钟诚 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2014年第5期1080-1084,共5页

通过建立映射变换函数来改进基于最小自由能的RNA二级结构预测计算模型,分析证明了改进后的计算模型与原计算模型的等价性,利用改进后的计算模型使得GPU每个warp线程束内的线程并行计算矩阵元素时其所需的数据处于全局存储器同一行中,... 通过建立映射变换函数来改进基于最小自由能的RNA二级结构预测计算模型,分析证明了改进后的计算模型与原计算模型的等价性,利用改进后的计算模型使得GPU每个warp线程束内的线程并行计算矩阵元素时其所需的数据处于全局存储器同一行中,以支持直接并行读取矩阵元素,显著地减少多线程并行访问全局存储器的次数;充分利用GPU纹理存储器、共享存储器及常量存储器,以减少查找表的时间;设计实现多核CPU/单GPU系统、多核CPU/多GPU系统上存储高效的RNA二级结构预测并行算法.实验结果表明,与已有的RNA二级结构预测算法相比,本文提出的算法效率更高. 展开更多

关键词 rna二级结构预测 GPU计算 并行算法 动态规划 最小自由能

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基于CUDA对RNA二级结构预测的并行研究 被引量：1

13

作者 陈飞 郝福珍 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第1期297-302,314,共7页

为解决长链RNA二级结构预测面临的计算压力,分析了当前基于最小自由能预测RNA二级结构的相关串行、并行算法,提出了一种基于CUDA(compute unified device architecture)编程模型的并行加速算法。在实现时充分利用了支持CUDA编程模型的GP... 为解决长链RNA二级结构预测面临的计算压力,分析了当前基于最小自由能预测RNA二级结构的相关串行、并行算法,提出了一种基于CUDA(compute unified device architecture)编程模型的并行加速算法。在实现时充分利用了支持CUDA编程模型的GPU(graphic processing unit)设备中的共享存储器、常量存储器等硬件,对RNA二级结构预测算法中的动态规划进行了有效的并行。实验结果表明,在支持CUDA编程模型的GPU上实现的并行程序,获得了与已有的串行、并行算法相同的准确度,同时运行速度更快。 展开更多

关键词 统一计算设备架构 rna二级结构预测 并行算法 最小自由能 动态规划

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粗糙集算法在预测RNA保守功能二级结构中的应用

14

作者 付昊月 张祥德 薛定宇 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1389-1392,共4页

提出了一种预测RNA保守功能二级结构的粗糙集算法.使用粗糙集工具Rosetta软件,在保守结构预测过程的数据挖掘模块中,应用经过整理和离散化的RNA备择碱基对数据生成规则确定出将要出现在同源RNA序列的保守二级结构中的碱基对.将此算法应... 提出了一种预测RNA保守功能二级结构的粗糙集算法.使用粗糙集工具Rosetta软件,在保守结构预测过程的数据挖掘模块中,应用经过整理和离散化的RNA备择碱基对数据生成规则确定出将要出现在同源RNA序列的保守二级结构中的碱基对.将此算法应用在对爱滋病病原体HIV病毒RNA中REV应答元件单元的保守二级结构预测的结果表明,与传统的非数据挖掘算法相比,使用了这种机器学习算法的粗糙集预测方法,使得保守功能结构与野生型结构更加相似,重要的功能结构分支更加清晰明确. 展开更多

关键词 rna二级结构 粗糙集 REV应答元件 保守结构预测 HIV ROSETTA

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SARS病毒RNA二级结构及RNAi作用靶位的计算机预测

15

作者 柳平英 刘志学 郭景康 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2004年第4期435-440,共6页

该研究使用两个基于不同算法的RNA二级结构预测软件RNAstructure3.71和RNAdrawV1.1b2,通过对SARS冠状病毒BJ01和TOR02株的基因组序列的二级结构进行计算机初步模拟,得到可能用于RNAi作用药物设计的6个结构.

关键词 SARS冠状病毒 rna二级结构 rnai作用靶位 计算机预测

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基于FPGA的存储优化的细粒度并行Zuker算法加速器研究 被引量：4

16

作者 夏飞 窦勇 +1 位作者 徐佳庆 张阳 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期709-719,共11页

RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一.基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行Zuker算法,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现了处理单元间的负载平... RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一.基于FPGA平台实现了一种细粒度的并行Zuker算法,采用按矩阵列循环划分的任务分配策略实现了处理单元间的负载平衡;采用数据预取、滑动窗口和数据传递流水线实现了处理单元间的数据重用;采用曲线拟合、离散点赋值和地址空间压缩编码等策略减少了约85%的自由能参数存储需求.在单片FPGA上集成了由20个PE构成的主从多PE线性阵列,实验结果表明与运行在AMD四核9650处理器上的ViennaRNA-1.6.5程序相比,可获得超过18倍的加速效果,并且FPGA加速器功耗仅为通用微处理器平均功耗的1/5. 展开更多

关键词 生物信息学 rna二级结构预测 最小自由能模型 细粒度并行算法 FPGA

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基于FPGA的细粒度并行CYK算法加速器设计与实现 被引量：2

17

作者 夏飞 窦勇 +1 位作者 宋健 雷国庆 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期797-812,共16页

基于随机上下文无关文法(SCFG)理论模型进行RNA二级结构预测是目前采用计算方法研究RNA二级结构的一种重要途径.由于基于SCFG模型的标准结构预测算法(Coche-Younger-Kasami,CYK)巨大的时空复杂度,对CYK算法进行加速成为计算生物学领域... 基于随机上下文无关文法(SCFG)理论模型进行RNA二级结构预测是目前采用计算方法研究RNA二级结构的一种重要途径.由于基于SCFG模型的标准结构预测算法(Coche-Younger-Kasami,CYK)巨大的时空复杂度,对CYK算法进行加速成为计算生物学领域一个极具挑战性的热点问题.CYK的并行性能受限于算法多维度、非一致性的数据依赖关系和较低的计算/通信比,现有的基于通用微处理器结构的大规模并行处理方案不能获得令人满意的加速效果,并且大规模并行计算机系统硬件设备的购置、使用、日常维护的成本高昂,其适用性受到诸多限制.文中在深入分析CYK算法计算特征的基础上,基于FPGA平台提出并实现了一种细粒度的并行CYK算法.设计采用了对三维动态规划矩阵"按区域分割"和"逐层按列并行处理"的计算策略实现了多个处理单元间的负载均衡;采用数据预取、滑动窗口和数据传递流水线实现处理单元间的数据重用,有效解决了计算和通信间的平衡问题;设计了一种类似脉动阵列(systolic-like array)结构的主从多PE并行计算阵列,并在目前最大规模的FPGA芯片(Xilinx XC5VLX330)上成功集成了16个处理单元(processing elements),实验结果表明作者提出的CYK算法加速器结构具备良好的可扩展性.当RNA序列长度为959bps,CM模型状态数为3145时,与运行在Intel双核E5200 2.5GHzCPU、2.0GB主存通用计算上的Infernal-1.0软件相比,可获得超过14倍的加速效果.配置一个FP-GA算法加速器的通用计算平台的综合处理性能与包含20个Intel-Xeon CPU的PC集群相当,而硬件成本仅为后者的20%,系统功耗不到后者的10%. 展开更多

关键词 生物信息学 rna 二级结构预测 SCFG模型 并行CYK算法 FPGA 硬件加速器

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