融合多数据源的蛋白质功能模块的挖掘算法

针对蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络的信息不完善和高噪声问题,提出一种融合多生物数据的二分图聚类集成方法以检测网络中的功能模块.该方法结合了基因本体论(gene ontology,GO)、基因表达谱数据以及多种基础聚类算法,用一种新的二分图来组织多种基础聚类算法的中间结果,并结合对称非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)算法挖掘其中功能意义上最一致蛋白质功能模块,同时,该算法能处理蛋白质功能重叠问题.实验结果表明:所提算法整体优于基准比较方法,是一种融合多种生物信息源和不同的聚类方法的有效途径.     

基于烟花算法的蛋白质相互作用网络功能模块检测方法

针对群智能聚类方法在蛋白质相互作用网络功能模块检测问题上运行时间长的不足,本文提出了一种基于烟花算法的蛋白质相互作用网络功能模块检测方法(Fireworks Algorithm for Functional Module Detection in Protein-protein Interaction Networks,简称FWA-FMD).首先结合蛋白质相互作用网络的拓扑结构信息和基因本体的功能注释信息,基于标签传播思想将每个烟花个体初始化为一种候选的功能模块划分.其次在每一代进化过程中,利用具有局部搜索和全局搜索自调整能力的爆炸操作对每个烟花个体进行优化,并同时采用精英保留和轮盘赌策略选择下一代烟花个体.最后通过将最优烟花个体中标签相同的节点划分到同一功能模块,以得到最终的功能模块检测结果.在酵母菌和人类两个物种的4个公共蛋白质相互作用网络数据集上的功能模块检测结果,分别用两种标准功能模块数据集作为基准来评价的实验表明:FWA-FMD算法不但求解时间少于遗传算法、蚁群算法和细菌觅食算法,而且在多项评价指标上与一些代表性算法相比都具有明显的优势,能够更好地识别功能模块.     

基于文化算法的PPI网络功能模块检测方法

为了解决蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络功能模块检测问题,提出一种基于文化算法的PPI网络功能模块检测(CA-FMD)方法.首先,每个个体采用基于节点邻居有序表的编码方式表示功能模块检测问题的一个可行解.然后,利用文化算法的双层进化机制获得最优解,其中,上层机制用来模拟信念空间中群体经验的进化,下层机制用来刻画种群空间中个体的进化.最后,借助2个空间的相互作用和影响完成解的优化.在3个数据集上的实验结果表明:与其他算法相比,CA-FMD方法在多项评价指标上都具有明显的优势.     

基于不确定数据的功能模块预测

蛋白质功能模块在分子相互过程中扮演着重要角色。已有多种方法从蛋白质相互作用网络中识别功能模块,许多算法没有考虑模块内在生物组织特性,忽略了较高的假阳性给算法产生的负面影响。文中为PPI网络构建一个不确定图的模型,其中每一个蛋白质的交互作用都被赋予一个测度;结合不确定数据管理技术,提出一种基于可能世界模型的功能模块识别算法。若子图内部节点间具有较高的内聚性,子图与邻居子图间具有较小的耦合性,该子图被标识为功能模块。引入期望支持度的概念描述节点和子图间的关系。为了评估算法的性能,对目前已有的七种算法与本文的算法做了综合比较。实验结果表明本文提出的算法性能显著优于已有的方法,算法识别的功能模块具有更好的生物统计意义。     

聚类分析算法在入侵检测中的应用研究

从数据挖掘的基本技术着手,分析了K-means聚类算法、基于相似度的聚类算法和蚁群聚类算法的特点,探讨了3种聚类算法在入侵检测系统中的应用步骤、计算方法,并通过实验测试,验证了3种算法对未知入侵行为检测的可行性。     

基于多蚁型的蚁群聚类算法

本文提出了一种多蚁型的蚁群模型和在此模型上的一个具有移动空间的蚁群聚类算法。每个类簇都带有一个移动空间,使同类的蚂蚁紧密地聚在一起。移动空间为每个类簇选出一个代表蚂蚁用来长距离的类簇移动。代表蚂蚁通过连接将类簇中不相似的大量数据移动到与其相似的代表蚂蚁处,减少了蚂蚁的搜索时间,提高聚类性能。针对UCI数据集进行实验,结果表明新算法提高了聚类效果。     

基于花授粉算法的蛋白质网络功能模块检测方法

揭示未知蛋白质功能是后基因时代蛋白质组学中的核心内容之一,运用群集智能思想识别蛋白质相互作用网络(protein-protein interaction network, PPIN)中的功能模块已经成为该领域的一个研究热点。提出一种基于花授粉算法(flower pollination algorithm, FPA)的蛋白质相互作用网络功能模块检测方法(FPA for functional module detection in PPIN, FPA-FMD)。采用随机游走的方式对种群中的每个花粉进行编码,并利用花授粉算法特有的自花授粉和异花授粉机制优化种群,其中自花授粉采用重组策略和取优策略,异花授粉采用基于Levy机制的变异策略和基于差异度的自适应变异策略,4种策略分别从不同角度推进了种群的进化。在3个公共数据集上的仿真试验表明:与其他6种经典算法相比,本研究提出的算法的整体性能优良而且在F度量和准确度两项综合指标上具有绝对优势。     

基于三支决策的蚁群聚类算法

针对蚁群聚类算法在蚂蚁之间缺少信息交互导致误识别率高和蚂蚁单独移动带来的资源浪费的问题,本文将三支决策思想融入蚁群聚类算法来改进其性能.通过蚂蚁激活机制、微簇生成机制将待聚类的蚂蚁“一分为三”,区分为已激活的单个蚂蚁、未激活的单个蚂蚁和蚂蚁微簇.再使用精英蚂蚁机制、二次验证机制,遴选相似度达到一定阈值的微簇,形成聚类正域,并赋予精英蚂蚁更高的优先级和固定的平面位置,最后利用不同正域间的信息熵值为属性加权,引导边界域中蚂蚁向着更相似且优先级更高的蚂蚁方向移动.实验结果表明,本文所提出的算法不仅提升了蚁群聚类的质量,还具有良好的时间效率.     

基于蚁群模糊聚类算法的图像边缘检测

提出了一种基于蚁群动态模糊聚类算法的图像边缘检测,该算法首先利用蚁群算法的较强处理局部极值的能力,克服了FCM算法对初始化的敏感,动态地确定了聚类数目和中心;然后利用蚁群聚类得到的结果,再进行FCM聚类弥补蚁群算法的不足.两者有机结合起来可以寻求到具有全局分布特性的最优聚类,实现了基于改进的目标函数聚类分析.最后将该算法应用到图像边缘检测,对比实验表明,该算法具有很强的模糊边缘和微细边缘检测能力.     

基于Single-Pass的网络舆情热点发现算法

考虑网络事件的时间距离,基于半结构化网页中不同位置特征项重要程度的不同,提出改进的single-pass文本聚类算法single-pass*,优势在于对Web文本不同位置特征项的加权处理,仅需计算新文档与同类别种子文档间的相似度。实验结果表明,相比single-pass,改进算法极大减少了漏检率和错检率,降低了由于新文本流内文档进行相似度计算导致系统性能的下降,平均提高Web文本聚类效率40%。将聚类后的Web文本应用于网络舆情分析,进行主题关注度分析和话题热度特性分析。     

基于向量空间模型的路径相似度蚁群算法研究

针对如何根据用户的检索状况来提高信息检索的反应速度及查询的准确性的问题,利用向量空间模型信息检索与路径相似度蚁群算法中利用同一方式——相似度来决定下一步方向的共同特点,提出将一种基于路径相似度的蚁群算法应用于信息检索的方法。采用这种算法在性能和收敛性速度上优于常规算法。     

混合蚁群算法在水库群优化调度中的应用

针对梯级水库群优化调度问题的特点,建立蚁群算法求解多阶段最优化问题数学模型.把水库的运行策略转换为水库水位变化序列,通过一定的编码形式分别将其表示人工蚂蚁的路径.人工蚂蚁在满足一定的约束条件下,按预定的目标函数评价其优劣.针对蚁群算法在优化过程中出现搜索时间较长和早熟停滞现象,提出了具有变异特征混合局部优化算法的蚁群系统(MSA-ACS).然后将MSA-ACS和蚁群系统(ACS)分别用于求解雅砻江梯级优化调度问题,通过对优化结果和计算时间的对比分析,验证了改进方法的有效性.该改进方法获得了比较满意的解,不仅能提高蚁群算法的收敛性能,还能增强解的稳定性.     

基于蚁群算法的硬币识别研究

蚁群算法具有离散性、并行性、正反馈性和鲁棒性,是目前较为先进的优化算法.利用蚁群算法的聚类能力,提出一种硬币识别新方法.根据硬币图像的特点,确定了6个有效的图像纹理特征函数,通过对硬币图像的特征函数值进行蚁群聚类,可有效实现各类硬币图像的识别.实验结果表明,该算法用于硬币识别可达到100%的识别率,并且识别时间较短,是一种有效的硬币识别方法.     

基于蚁群聚类的码书设计

针对蚁群算法设计码书所存在的缺点，提出了改进，即引入了频率敏感方法，通过增加失真测度来减小蚂蚁重复选择同一个聚类的可能性，增加了选择的随机性，跳出了局部较小解，避免了停滞现象。有效地提高了其全局搜索能力。通过仿真实验，可以看出该算法码书的改善性能和寻优的高速率。     

基于蚁群系统的聚类算法研究

针对传统聚类算法在对复杂密集型数据集聚类时不能取得较好聚类结果的问题,利用进化聚类算法对复杂密集型数据集进行聚类,提出一种基于蚁群系统的聚类算法(clustering algorithm based on ant colony system,CAACS),利用蚂蚁在行进路径中释放信息素且追求浓信息素的原理来实现蚂蚁的随机搜索,并引入近邻函数值的概念来确定样本数据之间的相似性,通过蚂蚁在行走过程中不断建立样本数据之间的最相似连接来形成各个子连通图,各个子连通图中的样本数据构成一个类。实验采用随机产生的不规则数据集以及一系列合成的数据集将CAACS算法与DBSCAN算法(density-based spatial clustering of application with noise)及面向非规则非致密空间分布数据的蚁群聚类方法进行比较。实验结果表明CAACS算法对复杂密集型数据集能达到较好的聚类结果。     

基于蚁群聚类和裁剪方法的RBF神经网络优化算法

提出了一种基于蚁群聚类算法和裁剪方法的RBF神经网络优化算法。利用蚁群算法的并行寻优特征和一种自适应调整挥发系数的方法,提出一种新的聚类算法来确定RBF神经网络中基函数的位置;通过一种裁减的方法,除去对整个网络的输出贡献不是很重要的隐层单元来约简隐含层的神经元,以达到简化RBF神经网络结构的目的。对非线性函数进行逼近仿真,结果表明:优化算法有比较好的优化效果,而且,优化后的RBF神经网络的结构小,RBFNN的泛化能力得到了提高。     

一种基于蚁群算法优化的WSN分簇路由算法

为了实现无线传感器网络对节点能量的高效利用,提出了一种蚁群优化的分簇路由算法CRAACA。该算法引入簇内平均剩余能量参数,对簇首选择阈值进行改进,以均衡簇内能耗;根据节点间的位置关系建立节点的可中继节点集,控制蚁群算法的搜索空间;蚁群在对可中继节点集进行路径搜索时考虑节点间的距离和节点的剩余能量,以生成节能和较好均衡网络能耗的多跳网络路由;对生成的多径路由依相应概率选择数据传输的路径,提高数据传输的可靠性。仿真结果表明,该算法在网络能量的利用效率、数据传送成功率,以及延长网络生存周期等方面具有较好的性能。