1、國家大學生創新性實驗項目國家大學生創新性實驗項目基因序列分析的數學模型和聚類算法研究基因序列分析的數學模型和聚類算法研究1. 背景及概述2. 團隊 介紹3. 項目 方案4. 創新與特色5. 預期 成果6. 進程 安排項項目背景及目背景及概況概況指指導教師導教師許許威威數學數學工具工具生物信息生物信息學學知知識識兩兩年期年期項項目背景及目背景及概概述述 生物學數據庫的發展 近年來，隨著分子生物學和現代醫學的迅速發展，特別是人類基因組計劃的實施和完成，人類已獲得大量的生物分子數據，成百上千的生物學數據庫迅速出現和成長，并且其積累速度仍在不斷的提高，如何利用好獲得的數據并且取出隱藏在其中的對人類有用

2、的信息則是一個迫切需要解決的問題。項項目背景及目背景及概概述述 模擬計算的方法大規模研究基因表達調控成為可能 與此同時，大規模測定基因水平的基因芯片技術的出現和高性能計算機的使用使得用模擬計算的方法大規模研究基因表達調控成為可能。一些研究者已經開始研究某一類疾病病人組和對比組的基因序列對比分析，并通過控制疾病的基因序列組的表達方式來治療疾病。由此可見，用數學模型的方法進行基因序列比對是目前生物信息學研究的熱點之一。項項目背景及目背景及概概述述 我們要做的 我們要做的就是建立一個基因序列分析的數學模型并設計高效算法，應用到基因序列分析以及疾病預測中。國家大學生創新性實驗項目國家大學生創新性實驗項

3、目基因序列分析的數學模型和聚類算法研究基因序列分析的數學模型和聚類算法研究1. 背景及概述2. 團隊 介紹3. 項目 方案4. 創新與特色5. 預期 成果6. 進程 安排數學功底格外扎實對數學建模有濃厚興趣踏實嚴謹姚震洲計算機軟件有一定研究， 善于利用軟件解決問題擅長文書撰寫應變能力和創新精神王騰蛟團隊團隊介介紹紹對生物信息學知識 有濃厚興趣數學基礎扎實博覽群書理論分析能力強陳博文數學系09級西南二樓541寢室國家大學生創新性實驗項目國家大學生創新性實驗項目基因序列分析的數學模型和聚類算法研究基因序列分析的數學模型和聚類算法研究1. 背景及概述2. 團隊 介紹3. 項目 方案4. 創新與特色5

4、. 預期 成果6. 進程 安排項目方案項目方案項目方案項目方案蛋白質基因研究蛋白質性質的方法生物學實驗基因序列分析轉錄翻譯對應于 序列分析的方法建立數學模型項目方案項目方案堿基對序列數學語言蛋白質的性質 已有算法的缺陷 研究極小片的基因，不適應強大的基因庫的分析 在復雜的基因團分析時不夠準確項目方案項目方案 聚類算法 四步驟： 確定聚類分析的觀察數據（類比點的坐標，把蛋白質如點般固定） 度量指標（類比距離，蛋白質間的聯系） 度量指標的選取（類比內積，結合具體聚類分析） 選取聚類中心和臨界范圍，找出聚類項目方案項目方案 聚類算法效果圖項目方案項目方案 馬爾可夫聚類算法 馬爾可夫矩陣項目方案項目方

5、案目目國家大學生創新性實驗項目國家大學生創新性實驗項目基因序列分析的數學模型和聚類算法研究基因序列分析的數學模型和聚類算法研究1. 背景及概述2. 團隊 介紹3. 項目 方案4. 創新與特色5. 預期 成果6. 進程 安排創新與特色創新與特色Markov聚類算法運用數學模型（圖論）理論研究與實際相結合將蛋白質性質預測用可計算的數學語言刻畫國家大學生創新性實驗項目國家大學生創新性實驗項目基因序列分析的數學模型和聚類算法研究基因序列分析的數學模型和聚類算法研究1. 背景及概述2. 團隊 介紹3. 項目 方案4. 創新與特色5. 預期 成果6. 進程 安排預期成果預期成果模型 建立基因序列分析的數學

6、模型算法 作出相關算法程序并起到一定的運用效果模擬 選取常見的疾病相關基因序列進行模擬實驗 得出一些初步結論，為醫學治療提供一定的參考論文 撰寫相關論文 爭取在權威期刊上發表國家大學生創新性實驗項目國家大學生創新性實驗項目基因序列分析的數學模型和聚類算法研究基因序列分析的數學模型和聚類算法研究1. 背景及概述2. 團隊 介紹3. 項目 方案4. 創新與特色5. 預期 成果6. 進程 安排進程安排進程安排第一階段（第一階段（2010.92011.3）研究計劃如下：）研究計劃如下：2010.9 王騰蛟同學關于生物信息學領域基本概念以王騰蛟同學關于生物信息學領域基本概念以及常用研究手段的介紹及常用研

7、究手段的介紹2010.11 姚震洲同學關于馬爾科夫鏈隨機游走過程姚震洲同學關于馬爾科夫鏈隨機游走過程的數學模型及其在序列分析領域應用的主題報告的數學模型及其在序列分析領域應用的主題報告2011.1 陳博文同學關于基因序列數據庫以及現有蛋陳博文同學關于基因序列數據庫以及現有蛋白質類聚的分類標準的介紹白質類聚的分類標準的介紹進程安排進程安排第二階段（第二階段（2011.42011.12）研究計劃如下：）研究計劃如下：2011.4 建立馬爾可夫隨機游走過程的數學模型，模擬并設計建立馬爾可夫隨機游走過程的數學模型，模擬并設計算法，面向更真實的蛋白質序列，分析和預測蛋白質序列的算法，面向更真實的蛋白質序

8、列，分析和預測蛋白質序列的性質。王騰蛟、姚震洲同學關于該工作的主題報告性質。王騰蛟、姚震洲同學關于該工作的主題報告2011.6 分析算法模型中不同長度和結構的蛋白質序列對預測分析算法模型中不同長度和結構的蛋白質序列對預測效果的影響，陳博文同學關于該問題的主題報告效果的影響，陳博文同學關于該問題的主題報告2011.7 將我們的算法與已有的成熟算法進行對比，并作想過將我們的算法與已有的成熟算法進行對比，并作想過模擬測試，發現不足進行彌補，及時完善算法和模型。陳博模擬測試，發現不足進行彌補，及時完善算法和模型。陳博文同學關于該工作的相關主題報告文同學關于該工作的相關主題報告進程安排進程安排第三階段（

9、第三階段（2012.12012.6）研究計劃如下：）研究計劃如下：2012.3 整理已得到的數據，運用相關分析軟件和數據庫進整理已得到的數據，運用相關分析軟件和數據庫進行深入分析。王騰蛟同學做相關主題報告行深入分析。王騰蛟同學做相關主題報告開一個研究總結討論會聽取更多意見，進一步完善算法模開一個研究總結討論會聽取更多意見，進一步完善算法模型。王騰蛟負責會議進程并作總結報告型。王騰蛟負責會議進程并作總結報告2012.5 結合肥胖糖尿病等現有疾病，找出并分析致病的蛋結合肥胖糖尿病等現有疾病，找出并分析致病的蛋白質所具有的性質，并對此類疾病的治療提供相關建議。白質所具有的性質，并對此類疾病的治療提供

10、相關建議。陳博文同學關于該工作的相關報告陳博文同學關于該工作的相關報告進程安排進程安排第四階段（第四階段（2012.72012.9）研究計劃如下：）研究計劃如下：2012.7 運用我們的數學專業背景，進一步運用我們的數學專業背景，進一步論證建立的模型在理論上的優缺點，并給論證建立的模型在理論上的優缺點，并給出數學證明。姚震洲同學做相關報告出數學證明。姚震洲同學做相關報告2012.89 總結前面所做工作，形成論文。總結前面所做工作，形成論文。Thank You!同濟大學數學系項項目背景及目背景及概況概況指指導教師導教師許許威威數學數學工具工具生物信息生物信息學學知知識識兩兩年期年期項項目背景及目背景及概概述述 模擬計算的方法大規模研究基因表達調控成為可能 與此同時，大規模測定基因水平的基因芯片技術的出現和高性能計算機的使用使得用模擬計算的方法大規模研究基因表達調控成為可能。一些研究者已經開始研究某一類疾病病人組和對比組的基因序列對比分析，并通過控制疾病的基因序列組的表達方式來治療疾病。由此可見，用數學模型的方法進行基因序列比對是目前生物信息學研究的熱點之一。國家大學生創新性實驗項目國家大學生創新性實驗項目基因序列分析的數學模型和聚類算法研究基因序列分析的數學模型和聚類算法研究1.