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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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

2

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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基于禁忌遗传算法的RNA二级结构预测 被引量：1

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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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基于局部茎搜索的RNA二级结构预测算法 被引量：3

4

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

5

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

6

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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用并行蚁群系统解决带假结RNA二级结构预测 被引量：1

7

作者 蔡磊鑫 顾倜 +1 位作者 王帅 吕强 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2017年第10期2242-2246,共5页

RNA是生物遗传信息的中间载体,在基因编码、解码、调控和表达等方面具有重要作用.RNA二级结构预测是理解RNA生化功能的主要途径.假结是最广泛的RNA结构单元.带假结的RNA二级结构预测难度大,已被证明是一个NP完全问题,至今未找到该问题... RNA是生物遗传信息的中间载体,在基因编码、解码、调控和表达等方面具有重要作用.RNA二级结构预测是理解RNA生化功能的主要途径.假结是最广泛的RNA结构单元.带假结的RNA二级结构预测难度大,已被证明是一个NP完全问题,至今未找到该问题有效的多项式算法.本文将带假结RNA二级结构预测建模为一个多目标优化问题,在Prob Knot方法的基础上,设计两种基于碱基配对概率的改进方案,并采用最大最小蚁群方法优化原本的贪婪法.此外,引入并行的机制和共享信息素矩阵的方式,提出一种并行的带假结RNA二级结构预测方法.选取常用的RNA STRAND数据集,与常见的带假结RNA二级结构预测方法作比较.实验结果表明,本文的方法可以有效地提高带假结RNA二级结构预测的精度. 展开更多

关键词 假结 rna二级结构预测 最大最小蚁群 并行 共享信息素矩阵

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使用角色反演句法分析器RNA二级结构的预测

8

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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一种自适应序列长度的RNA二级结构深度预测方法

9

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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改进的免疫粒子群优化算法预测RNA二级结构 被引量：2

10

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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木薯中lncRNA-CRR5在低温胁迫下的功能分析 被引量：2

11

作者 沈婕 董世满 +1 位作者 李淑霞 彭明 《热带作物学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期40-46,共7页

低温胁迫严重影响木薯的生长、产量以及块根品质。长链非编码RNAs(lncRNAs)作为关键的调节因子,在植物响应非生物胁迫过程中发挥重要的功能。然而,lncRNAs在木薯中的功能和调控机制尚无报道。因此,为了研究木薯lncRNAs在低温胁迫应答中... 低温胁迫严重影响木薯的生长、产量以及块根品质。长链非编码RNAs(lncRNAs)作为关键的调节因子,在植物响应非生物胁迫过程中发挥重要的功能。然而,lncRNAs在木薯中的功能和调控机制尚无报道。因此,为了研究木薯lncRNAs在低温胁迫应答中的功能,本研究以木薯主栽品种‘60444’为材料,利用低温处理前后的叶片转录组数据,鉴定到一个受低温胁迫调控的lncRNA(cold-responsive lncRNA5,CRR5)。通过对其序列比对进行同源性分析,RNA二级结构预测和共表达分析鉴定来分析lncRNA-CRR5响应低温胁迫的分子功能。并根据基因的共表达分析推测CRR5的顺式作用和反式作用靶基因。这些结果为更进一步研究CRR5的功能提供了理论依据。 展开更多

关键词 木薯 低温胁迫 lncrna 功能分析 同源性分析 rna二级结构预测 共表达基因分析 靶基因

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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

12

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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