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单颗粒重构软件EMAN算法分析与高效并行实现
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作者 樊莉亚 张法 +1 位作者 王功明 刘志勇 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期2165-2176,共12页
单颗粒重构技术是确定大分子三维结构的重要手段之一.近年来,由于其本身独有的一些优点,单颗粒重构技术受到越来越广泛的关注.然而其处理过程极其耗时,并且缺少高效的并行实现,极大地限制了该技术的应用.对当今使用最广泛的单颗粒重构软... 单颗粒重构技术是确定大分子三维结构的重要手段之一.近年来,由于其本身独有的一些优点,单颗粒重构技术受到越来越广泛的关注.然而其处理过程极其耗时,并且缺少高效的并行实现,极大地限制了该技术的应用.对当今使用最广泛的单颗粒重构软件EMAN进行了性能优化及并行加速.通过分析各部分的具体算法,发现其中最核心的问题是如何在低通信开销的前提下实现负载平衡.针对这一问题,提出了自适应动态调度算法.该算法不仅适合于EMAN,同样适合于其他类似的独立任务调度问题.实际运行结果表明,经过优化的串行程序运行时间减少11.50%.由于采用了自适应动态调度算法,提供的并行实现比EMAN自带的实现具有更高的加速比,其中最耗时的分类操作加速比接近线性.在16个处理器核上的总体并行效率比EMAN自带的并行实现高29.8%.因此,提供的并行实现可有效利用计算资源,显著缩短单颗粒重构所需时间. 展开更多
关键词 生物信息 并行计算 调度算法 EMAN 颗粒重构
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基于小波包变换的冷冻电镜单颗粒重构局域滤波算法 被引量:1
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作者 赵赫 李雪明 沈渊 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期282-287,共6页
冷冻电镜技术和单颗粒重构算法是获取生物大分子结构的重要方法。对于许多具有局部柔性结构的生物大分子,其重构密度图中柔性区域的重构信噪比会低于其它较为稳定的区域。本文利用小波包变换的时频局部分析能力,定义了一种能够反映重构... 冷冻电镜技术和单颗粒重构算法是获取生物大分子结构的重要方法。对于许多具有局部柔性结构的生物大分子,其重构密度图中柔性区域的重构信噪比会低于其它较为稳定的区域。本文利用小波包变换的时频局部分析能力,定义了一种能够反映重构密度图局域信噪比的指标--小波邻域相关系数,并提出了一种以小波邻域相关系数作为门限准则的局域滤波算法。实验表明该算法在GspD蛋白质重构上有良好效果,能够将分辨率从0.30 nm提高到0.29 nm。 展开更多
关键词 冷冻电镜 颗粒重构 小波包变换 局域滤波
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基于轮廓提取和自适应单元分解的水泥颗粒三维重构 被引量:7
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作者 王亚楠 杨波 赵秀阳 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期152-157,共6页
为了得到真实的水泥颗粒初始水化演化模型,提出一种基于轮廓的重构方法和多层次单元分解(MPU)重构方法相结合的水泥颗粒重构方法.首先引入权重函数将提取轮廓的测地线/几何动态轮廓模型和无边缘动态轮廓模型结合到一起,利用动态轮廓模... 为了得到真实的水泥颗粒初始水化演化模型,提出一种基于轮廓的重构方法和多层次单元分解(MPU)重构方法相结合的水泥颗粒重构方法.首先引入权重函数将提取轮廓的测地线/几何动态轮廓模型和无边缘动态轮廓模型结合到一起,利用动态轮廓模型快速全局最小化方法提取颗粒轮廓,并采用最大类间方差求出边缘阈值,提取出水泥颗粒精确的边缘轮廓线;然后使用平面拟合方法将其转化为带有"法矢"的三维空间点;最后采用改进的MPU方法重构出光顺的三维水泥颗粒.实验结果表明,文中方法比目前水泥材料领域已有的重构方法简单易行,重构效果理想. 展开更多
关键词 颗粒重构 轮廓提取 全局最小化 多层次单元分解方法
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E.coli SecA的单颗粒三维重构
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作者 潘锡江 陈勇 隋森芳 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期343-343,共1页
关键词 蛋白质 颗粒三维重构 透射电子显微镜 结构解析 SeeA蛋白
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分辨率革命——冷冻电子显微学在结构生物学研究中的进展 被引量:1
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作者 陈振国 徐彦辉 《复旦学报(医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期799-805,共7页
冷冻电子显微学具有悠久的历史,近年来随着硬件设备的革命性技术突破和软件算法方面技术发展,已经成为结构生物学领域最为重要的研究方法,也代表了未来的发展方向。其中,单颗粒三维结构重构法在最近的几年发展迅速,极大地拓展了研究方... 冷冻电子显微学具有悠久的历史,近年来随着硬件设备的革命性技术突破和软件算法方面技术发展,已经成为结构生物学领域最为重要的研究方法,也代表了未来的发展方向。其中,单颗粒三维结构重构法在最近的几年发展迅速,极大地拓展了研究方法的适用范围,并不断刷新所解析结构的高分辨率记录,成为结构生物学及相关学科最为激动人心的研究领域。本文将针对冷冻电子显微学发展的历史,近期革命性技术突破,以及复旦大学在该领域的布局和进展做简要介绍。 展开更多
关键词 冷冻电子显微学 结构生物学 颗粒重构
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Efficient rendering of breaking waves using MPS method 被引量:9
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作者 WANG Qiang ZHENG Yao +2 位作者 CHEN Chun FUJIMOTO Tadahiro CHIBA Norishige 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第6期1018-1025,共8页
This paper proposes an approach for rendering breaking waves out of large-scale of particle-based simulation. Moving particle semi-implicit (MPS) is used to solve the governing equation, and 2D simulation is expanded ... This paper proposes an approach for rendering breaking waves out of large-scale of particle-based simulation. Moving particle semi-implicit (MPS) is used to solve the governing equation, and 2D simulation is expanded to 3D representation by giving motion variation using fractional Brownian motion (fBm). The waterbody surface is reconstructed from the outlines of 2D simulation. The splashing effect is computed according to the properties of the particles. Realistic features of the wave are ren-dered on GPU, including the reflective and refractive effect and the effect of splash. Experiments showed that the proposed method can simulate large scale breaking waves efficiently. 展开更多
关键词 Moving particle semi-implicit (MPS) Particle-system Surface reconstruction
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冷冻电子显微镜研究RNA结构的进展
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作者 潘志凌 贾新宇 苏昭铭 《中国科学:生命科学》 CSCD 北大核心 2024年第8期1424-1438,共15页
核糖核酸(RNA)在生命的中心法则中扮演着承上启下的重要角色:它既携带遗传信息,又可以折叠成三维结构,在生命过程中发挥基因表达调控、催化化学反应等多种重要功能.例如,核糖体中的肽键生成反应完全由RNA催化完成.因此, RNA世界假说提出... 核糖核酸(RNA)在生命的中心法则中扮演着承上启下的重要角色:它既携带遗传信息,又可以折叠成三维结构,在生命过程中发挥基因表达调控、催化化学反应等多种重要功能.例如,核糖体中的肽键生成反应完全由RNA催化完成.因此, RNA世界假说提出RNA早于DNA和蛋白质出现,作为生命起源的生物大分子.然而,相比于蛋白质,对RNA三维结构的研究还非常匮乏.在有限的RNA结构数据中,大部分是RNA与蛋白质的复合物(ribonucleoprotein, RNP).本文聚焦运用冷冻电子显微镜(冷冻电镜)对RNA三维结构与功能进行研究的最新进展,包括核酶、核糖开关和病毒因子等,阐明RNA结构研究的意义.同时比较了包括冷冻电镜、X射线晶体学、核磁共振等RNA结构解析方法的优势和挑战.最后展望该领域研究的基础和转化应用前景. 展开更多
关键词 RNA三维结构 冷冻电镜单颗粒重构 RNA动态构象变化 RNA结构设计 靶向RNA分子
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冷冻电镜单颗粒技术的发展、现状与未来 被引量:4
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作者 黄岚青 刘海广 《物理》 CAS 北大核心 2017年第2期91-99,共9页
近年来冷冻电子显微镜成像技术突飞猛进,越来越广泛地应用于生物大分子的高精度结构研究中,尤其在解析其他方法难以应对的蛋白质复合物的结构研究方面取得了瞩目的进展。文章对冷冻电镜单颗粒重构技术近年来的发展做了回顾和总结,重点... 近年来冷冻电子显微镜成像技术突飞猛进,越来越广泛地应用于生物大分子的高精度结构研究中,尤其在解析其他方法难以应对的蛋白质复合物的结构研究方面取得了瞩目的进展。文章对冷冻电镜单颗粒重构技术近年来的发展做了回顾和总结,重点介绍了冷冻电镜单颗粒重构技术中的基本流程及其使用的图像处理技术和算法,并对近年来人们重点关注的问题进行了讨论。最后对冷冻电镜单颗粒重构技术未来的发展趋势,尤其是对细胞内原位的分子结构以及蛋白质分子的动态信息的捕捉等方面进行了初步的探讨。 展开更多
关键词 冷冻电子显微学技术 颗粒重构技术 高分辨分子结构 贝叶斯理论 分子动力学
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A型流感病毒基质蛋白M1的二聚化机制
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作者 张一堪 曹密 +1 位作者 刘建平 黄强 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期388-395,共8页
流感病毒基质蛋白1(matrix protein 1,M1)位于病毒包膜之下,形成一层壳状结构(衣壳),可与病毒的血凝素、神经氨酸酶、包膜和病毒遗传物质发生相互作用,在病毒的组装与复制过程中起着关键作用.不过,除N端有晶体结构外,全长M1蛋白的结构... 流感病毒基质蛋白1(matrix protein 1,M1)位于病毒包膜之下,形成一层壳状结构(衣壳),可与病毒的血凝素、神经氨酸酶、包膜和病毒遗传物质发生相互作用,在病毒的组装与复制过程中起着关键作用.不过,除N端有晶体结构外,全长M1蛋白的结构尚未解析.因此,人们对全长M1蛋白如何二聚化、然后多聚化形成病毒衣壳的过程知之甚少.为了解M1蛋白的二聚化机制,首先从M1的N端片段晶体结构出发,用蛋白质结构预测方法获得M1的全长结构模型;其次,对可能的M1二聚体进行分子动力学模拟,分析其二聚化界面的氨基酸,由此发现了一种通过M1蛋白C端片段结合而形成的二聚体;最后,为验证模拟结果,用电镜三维重构方法分析了全长M1二聚体的构象,并提出了M1多聚化的机理模型. 展开更多
关键词 A型流感病毒 基质蛋白M1 二聚化 分子建模 颗粒三维重构
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Reconstruction of solid oxide fuel cell electrode microstructure and analysis of its effective conductivity 被引量:4
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作者 Keqing Zheng Meng Ni 《Science Bulletin》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第1期78-85,共8页
The effective conductivity (aeff) of solid oxide fuel cell (SOFC) electrode is an important parameter for predicting the ohmic loss in SOFC. This paper investigates the effective conductivity of SOFC electrodes re... The effective conductivity (aeff) of solid oxide fuel cell (SOFC) electrode is an important parameter for predicting the ohmic loss in SOFC. This paper investigates the effective conductivity of SOFC electrodes recon- structed numerically by packing spherical particles in a computational domain, followed by a dilation process to simulate the sintering procedure. The effects of various parameters on the effective conductivity of the electrodes are investigated, including material composition, porosity, particle size and contact angle. Results show that the effective conductivity ratio (aeff/ao) of the computed con- ducting phase is mainly affected by its total volume frac- tion (VF) in electrode (including the porosity). The effective conductivity can be improved by increasing the VF, electrode particle size or the contact angle between electrode particles. Based on the numerical results, the conventional percolation model for the calculation of O'eft is improved by adjusting the Bruggeman factor from 1.5 to 2.7. The results are useful for understanding the microstructure properties of SOFC composite electrode and for subsequent electrode optimization. 展开更多
关键词 Fuel cell ELECTRODE CONDUCTIVITY Modeling Random particle packing
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