和聲搜索聚類優(yōu)化模型的PPI功能模塊挖掘算法研究.pdf

1、蛋白質交互(Protein-Protein Interaction，PPI)網(wǎng)絡是生物體內(nèi)蛋白質之間相互作用形成的網(wǎng)絡，在拓撲結構上呈現(xiàn)小世界特性和無尺度特性，屬于復雜網(wǎng)絡的一種。近年來，隨著高通量技術的發(fā)展，可獲得的蛋白質交互數(shù)據(jù)日漸豐富，基于蛋白質交互網(wǎng)絡的功能模塊挖掘有助于預測未知蛋白質功能，為疾病研究提供理論基礎，已成為生物信息學領域新的研究熱點。與此同時，智能算法由于在解決復雜問題方面的優(yōu)越性獲得了廣泛的應用，基于智能計算的算

2、法被陸續(xù)應用在蛋白質交互網(wǎng)絡的功能模塊挖掘問題上，逐漸成為新的研究熱點。本文將和聲搜索算法應用在蛋白質交互網(wǎng)絡的功能模塊挖掘問題上并進行了深入的研究，主要工作包括：
　　（1）基于和聲搜索算法，提出了基于和聲搜索(Harmony Search, HS)聚類優(yōu)化模型的蛋白質交互網(wǎng)絡功能模塊挖掘算法(HMS-FMD)，算法改進了傳統(tǒng)和聲搜索的搜索策略，在蛋白質交互網(wǎng)絡中，將搜索聚集系數(shù)較大的結點集合作為算法的目標函數(shù)。通過實驗對算法的

3、參數(shù)進行分析和對比，得到了算法參數(shù)的最優(yōu)設置，與其他挖掘算法相比，實驗結果表明本文算法能有效挖掘出蛋白質交互網(wǎng)絡中的功能模塊。
　　（2）當前的研究普遍將蛋白質網(wǎng)絡看作一個邊存在確定性的無向圖，但由于高通量生物檢測技術對蛋白質交存檢測存在固有的誤差，因此實驗測得的蛋白質是否真實存在交互性是不確定的。在不確定圖數(shù)據(jù)挖掘問題上，蛋白質功能模塊挖掘問題的計算復雜性通常要比確定圖數(shù)據(jù)同一挖掘問題的計算復雜性要高。本文利用“可能世界”模型，

4、在不確定性蛋白質交互網(wǎng)絡的基礎上，提出了基于和聲搜索優(yōu)化模型的不確定蛋白質交互網(wǎng)絡功能模塊挖掘算法，通過理論推導，簡化了計算復雜度，使用和聲搜索聚類優(yōu)化模型，將期望密度較大的結點集合作為算法搜索的目標函數(shù)。通過實驗對算法進行分析和對比，結果表明該算法具有較好的聚類結果。
　　本文通過對和聲搜索聚類優(yōu)化模型的算法研究，并應用在蛋白質交互網(wǎng)絡功能模塊挖掘問題上，在一定程度上豐富了蛋白質交互網(wǎng)絡功能模塊挖掘算法的理論研究，為蛋白質交互網(wǎng)