基于最小完美哈希函数的K-mer计数算法

在DNA序列中对长度为k的子序列K-mer进行计数是生物信息学分析的关键环节,为解决传统K-mer计数中出现的耗时长、内存占用量大的问题,文中提出一种基于最小完美哈希函数的K-mer计数算法。该算法能够无哈希冲突地将K-mer映射到尽可能最小的整数范围内,对最小完美哈希表的查询在常数时间内完成,能够高效处理动态变化的大规模数据集。在处理大肠杆菌基因序列时,本文算法MPH-KMC相对jellyfish2算法,耗时缩短3倍,内存消耗缩小11倍。

基于k-mer词频向量的九种DNA序列相似性计算方法比较分析

序列相似性计算是生物序列分析的前提和基础,传统的序列相似性分析方法需要借助双序列比对,如Needleman-Wunsch(NW)序列比对算法。面对海量序列数据,基于序列比对的相似性计算方法具有较高的时间复杂度。为快速得到序列间相似性,可以通过提取序列k-mer信息,利用序列k-mer词频向量进行计算。本文从序列k-mer词频向量提取及基于k-mer词频向量的九种相似性计算方法进行了详细介绍,并用两种数据集进行了比较分析。实验结果表明,基于k-mer词频相似性计算方法比标准NW算法速度至少快103倍,但不同的k-mer词频计算方法得到的相似性与标准NW算法差别较大,相对而言,欧式距离在两个数据集的相似性结果与NW方法更接近,在计算大规模序列相似性时,可以作为优先选择的方法。

基于Zynq的微地震数据采集优化技术研究

为解决微地震监测系统长时间连续采集导致的数据存储压力大的问题,设计了一种以Zynq为核心的微地震数据采集优化系统。在Zynq XC7010芯片的PL部分完成4路ADC并行采样控制,在PS部分内嵌修正能量比(MER)算法实现对连续采集的震动信号进行自动识别,并增加动态阈值方法来降低震动信号识别的漏判率,进一步提高该算法识别精度,从而较大程度减少无效噪声数据的存储。实验结果表明:该系统对震动信号响应灵敏,即使是低信噪比的震动信号也能准确识别;同时与IMS微震监测系统相比,经过16 h的连续采集,该系统的数据存储量仅为IMS系统的31%,有效地降低了连续采集过程中的数据存储压力。

P波自动识别算法及其在四川地震台网中的应用

采用了三种P波自动识别算法对四川地区单台记录的单个地震事件和连续波形进行了测试,结果表明:(1)STA/LTA算法简单高效,无论单个地震事件还是连续波形都能对P波到时有较好的识别效果,但需要挑选时窗长度及阈值以权衡虚报率和漏报率;(2)MER和AIC算法对单个地震P波到时识别精度高,但无法从连续波形中识别单个地震事件;(3)无论哪种方法都无法做到不经过任何其他处理而直接从单一算法中获得准确的S波到时数据;(4)利用多台P波震相的自动识别数据,完全可以实现地震的自动定位。

用非联配方法预测人类转录调节模体

通过对TRANSFAC数据库中转录因子结合位点(TFBS)所包含核苷k联体(k-mer)在人类和小鼠基因组启动子区中分布的比较分析,提出一种在人类全基因组启动子区搜索转录调节k-mer模体(transcriptionregulatoryk-mermotifs,TRKMs)的非联配快速算法——基于距离的保守k-mer搜索算法(distance-basedconservativek-mersearchingalgorithm,DCKSalgorithm).应用该算法,对人7-mer转录调节模体进行预测,预测结果敏感性为90%,特异性为78%,相关系数为0.65.

伞滑刃线虫交合刺形态图像的规范化和定位算法

应用数字图像处理与分析技术中的最小外接矩形算法和镜像变换算法,用Visual c++作为开发工具,通过编程实现计算机对伞滑刃属线虫交合刺形态图像鉴定规范化和定位的智能化。输入伞滑刃属66个有效种的交合刺形态图像运行程序,均获得正确的定位结果。

基于改进ESLA算法的可重构资源管理

针对动态可重构系统的空闲资源管理问题,改进基于最大空闲矩形的增强型扫描线算法(ESLA),采用一维数组作为辅助空间,同时搜索有效宽度与最大空闲矩形。改进算法能快速计算出可重构系统在运行过程中的所有最大空闲矩形,实现任务间资源的合理分配。实验结果表明,改进算法能减少运行时间开销和存储空间代价,提高可重构系统的资源利用率。

基于RNA-Seq数据集的转录组从头拼接算法

转录组拼接是基因组测序与功能注解问题的一个重要组成部分。为了提高转录组拼接的精度和效率,文中提出了一种新的转录组从头拼接算法StepLink。该算法的主要创新点是提出了最左k-mer(长度为k的短序)和右k-mer的概念,并运用双重哈希表来存储相邻的每对k-mer,使得拼接更加迅速、准确。应用该算法对SRA数据库中人、狗和老鼠的测序数据分别进行拼接,结果表明该算法比其他已有算法更高效。

ITU-TJ.83B的载波同步与均衡器设计及验证

提出了一种适用于ITU-T J.83B的载波同步与自适应均衡的联合设计方案。系统首先采用常模数算法进行盲均衡,然后启动载波同步环路。环路通过先后采用极性判决算法和判决指示算法,起到了短时间大范围鉴频和降低相位方差的作用。载波恢复后,均衡器切换到最小均方差算法,使得系统获得最佳的调制误差比。依据提出的一套适合算法设计和硬件开发的验证方法,整个设计方案先后通过各级验证,并最终在硬件测试平台上得到测试。针对64QAM和256QAM信号,当信噪比分别达到27 dB和33 dB时,解调器的误比特率可小于10?4。验证结果表明该设计方案性能优良并具备可行性。

相异度算法结合邻接法构建系统进化树的评估

在系统发育学中,构建系统进化树的算法是研究进化关系的基础.本文探讨并验证了基于k-mer的相异度算法d2S结合邻接法NJ构建系统进化树的可行性,对两种进化情景下的12个16S rRNA和36个噬菌体分子序列构建了系统进化树(其中 k =4,6,8,10),3类16S rRNA很清晰的按照古菌、细菌和真核生物分类开来,效果和Woese目录基本一致;同时可把4种类型的噬菌体按原来的进化关系区分开,而且受参数k影响小,分类效果非常好.这展现了相异度算法d2S结合邻接法NJ强大的功能.使用相异度算法d2S结合邻接法NJ构建系统进化树,将为系统进化关系提供新的算法和思路.

X射线异物检测的应用算法

结合X射线异物检测的原理和图像识别理论,提出了一种香肠检测的屏蔽算法。仿真结果表明,此检测屏蔽算法不仅大大提高了X射线异物的检测灵敏度,而且相比于其他文献中提到的基于MER旋转算法,此算法运算量大大减小,有利于使用在食品的在线检测中。还提出了计数算法和基于联通域的缺件检测算法。