專(zhuān)利名稱(chēng)：：人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說(shuō)是涉及提出了一種人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法。
背景技術(shù)：
：隨著大通量基因芯片數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，基因調(diào)控機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化研究需求日趨迫切。模擬人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)是了解基因調(diào)控機(jī)制、研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)模塊和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的一項(xiàng)重要手段。在實(shí)際應(yīng)用中，由于許多構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的算法需要得到詳細(xì)全面的測(cè)試，雖然在真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)上可以進(jìn)行直接而簡(jiǎn)單的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，但由于已知真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模有限，類(lèi)型很少，動(dòng)力學(xué)機(jī)制不明等缺點(diǎn)，很容易對(duì)特定算法產(chǎn)生偏袒，那么由人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法產(chǎn)生的大規(guī)模、多類(lèi)型、參數(shù)可控的高可信度基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)就成為公平系統(tǒng)地驗(yàn)證算法的金標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法通過(guò)使用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)描述基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型與經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明的真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)特征結(jié)合起來(lái)，因此這些方法產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在拓?fù)涮匦陨吓c真實(shí)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有很大差距，造成了這些方法在實(shí)際應(yīng)用方面的局限性。在構(gòu)建人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，僅關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不夠的，還需要研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和整體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，如動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定。而現(xiàn)有的模擬方法僅僅考慮了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并沒(méi)有進(jìn)一步考慮網(wǎng)絡(luò)的度分布、網(wǎng)絡(luò)的魯棒性和穩(wěn)定性，從而使其產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可信度較低。目前流行的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法雖然也能產(chǎn)生人工網(wǎng)絡(luò)，但產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)不具備生物網(wǎng)絡(luò)的特性，尤其不能呈現(xiàn)出動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，因此在生物信息學(xué)方面的應(yīng)用性較差。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，該方法能模擬與特定生物網(wǎng)絡(luò)相似的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有高度相似性；通過(guò)模擬在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)上與真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)高度相似的大規(guī)模人工網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)生物學(xué)領(lǐng)域的研究人員提供了很好的基因網(wǎng)絡(luò)模擬工具。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案上述一種人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，其步驟包括如下A、根據(jù)真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦?，?gòu)建具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)；B、將骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行隨機(jī)拆分將骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行隨機(jī)拆分為m。個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分為l個(gè)子集，每個(gè)子集中均有m01，m02，，m01個(gè)節(jié)點(diǎn)禾口條邊；C、在骨架網(wǎng)絡(luò)上增加新的節(jié)點(diǎn)將一個(gè)新節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)分配到1個(gè)子集中的其中一個(gè)子集中，隨著新節(jié)點(diǎn)的加入，子集中將產(chǎn)生m條邊，其中m《Min(mM，m。2，，m01);D、在新的節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生新的邊；E、設(shè)定模擬的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為，網(wǎng)絡(luò)中包含R個(gè)節(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟CD，在骨架網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生新的節(jié)點(diǎn)和新的邊，使人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)增大，每重復(fù)一次，統(tǒng)計(jì)一次網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)增大到設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為止。本發(fā)明與已有技術(shù)相比較，具有如下面顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)1、該方法具有很強(qiáng)的針對(duì)性和生物信息學(xué)應(yīng)用性，通過(guò)根據(jù)無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特性構(gòu)建人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它可以模擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有高度相似性的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；2、該方法模擬產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，使用具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，使該骨架網(wǎng)絡(luò)具有最少的邊數(shù)且對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的整體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)起決定性作用，模擬產(chǎn)生人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)歷微小的擾動(dòng)后逐漸趨于穩(wěn)定；3、該方法為基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建算法的性能測(cè)試提供了多樣化、大規(guī)模的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)生物領(lǐng)域的研究人員提供了很好的基因網(wǎng)絡(luò)模擬工具。圖1是本發(fā)明的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法的流程圖；圖2是圖1中步驟A所述的構(gòu)建具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)的具體流程圖；圖3是圖3中步驟A3所述的構(gòu)建具有穩(wěn)定全局不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)的具體流程圖；圖4是圖1中步驟D所述的在新的節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生新的邊的具體流程圖；圖5是采用本發(fā)明的方法所產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性評(píng)估結(jié)果圖。具體實(shí)施方案以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例中，本發(fā)明的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法的實(shí)驗(yàn)在上海大學(xué)系統(tǒng)生物研究所的集群計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，該集群由14臺(tái)IBMHS21刀片服務(wù)器和2臺(tái)x3650服務(wù)器組成計(jì)算和管理節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)連接采用千兆以太網(wǎng)和infiniband2.5G網(wǎng)。如圖1所示，一種人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，其特征在于包括以下步驟A、根據(jù)真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦?，?gòu)建具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)；B、將骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行隨機(jī)拆分，將骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行隨機(jī)拆分為m。個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)均分為l個(gè)子集，每個(gè)子集中均有mQ1，m。2，，!％個(gè)節(jié)點(diǎn)和eQ1，e。2，，eX條邊；C、在骨架網(wǎng)絡(luò)上增加新的節(jié)點(diǎn)；將一個(gè)新節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)分配到1個(gè)子集中的其中一個(gè)子集中，隨著新節(jié)點(diǎn)的加入，子集中將產(chǎn)生m條邊，其中m《Min(mM，m。2，，m01);D、在新的節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生新的邊；5E、設(shè)定模擬的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為，網(wǎng)絡(luò)中包含R個(gè)節(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟CD，在骨架網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生新的節(jié)點(diǎn)和新的邊，使人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)增大，每重復(fù)一次，統(tǒng)計(jì)一次網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)增大到設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為止。上述步驟A所述根據(jù)真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦?，?gòu)建為人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建骨架網(wǎng)絡(luò)，真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)通常具有無(wú)標(biāo)度的拓?fù)涮匦?，即，越重要的?jié)點(diǎn)，與其連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，因此步驟A中根據(jù)無(wú)標(biāo)度拓?fù)涮匦詷?gòu)建骨架網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，其具體步驟如下Al.設(shè)定人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型，人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模型表達(dá)式為1如下N-l條其中&代表第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，1為激活狀態(tài)，O為抑制狀態(tài)；t代表時(shí)間；&第j個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的作用系數(shù)。A2、統(tǒng)計(jì)骨架網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，即，骨架網(wǎng)絡(luò)包含m。個(gè)節(jié)點(diǎn)和e。條邊；A3.構(gòu)建具有穩(wěn)定全局不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)。上述步驟A3中所述的構(gòu)建具有穩(wěn)定全局不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示，其步驟A30、構(gòu)建的骨架網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；A31、骨架網(wǎng)絡(luò)中最少的抑制調(diào)控關(guān)系是N-1條，即最少的具有抑制作用的邊是確定骨架網(wǎng)絡(luò)中最少的抑制調(diào)控關(guān)系是否是N-1條，若抑制調(diào)控關(guān)系不是N-1條，則轉(zhuǎn)步驟A30，若抑制調(diào)控關(guān)系是N-1條，則轉(zhuǎn)步驟A32;A32.確定骨架網(wǎng)絡(luò)中第2節(jié)點(diǎn)是否抑制其它所有節(jié)點(diǎn)，若第2節(jié)點(diǎn)是抑制其它所有節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)步驟A30，若抑制調(diào)控關(guān)系不是抑制其它所有節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)步驟A33;A33.確定骨架網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否均激活第2節(jié)點(diǎn)，若其它所有節(jié)點(diǎn)沒(méi)有全部激活節(jié)點(diǎn)2，則轉(zhuǎn)步驟A30，若其它所有節(jié)點(diǎn)均激活節(jié)點(diǎn)2，則轉(zhuǎn)步驟A34;A34.設(shè)定激活作用線(xiàn)共有N-1條，N為骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，構(gòu)建成具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)；參照?qǐng)D4所示，本發(fā)明中在新的節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生新的邊的步驟包括，上述步驟D所述的在新的節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生新的邊，其具體步驟如下Dl.對(duì)新節(jié)點(diǎn)以概率p產(chǎn)成新的入邊6在新節(jié)點(diǎn)以概率p產(chǎn)生m條新的入邊時(shí)，首先隨機(jī)為新節(jié)點(diǎn)在初始的骨架網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)子集，然后在該子集中擇優(yōu)選擇m-l個(gè)節(jié)點(diǎn)與新節(jié)點(diǎn)相連，產(chǎn)生新的入邊；子集擇優(yōu)選擇的原則為連接節(jié)點(diǎn)i的概率Pi取決于該節(jié)點(diǎn)的入度。與此同時(shí)新節(jié)點(diǎn)的另一條邊也在擇優(yōu)連接的原則下與另一個(gè)子集的節(jié)點(diǎn)相連。連接節(jié)點(diǎn)i的概率Pi的計(jì)算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>上式中kini表示連接節(jié)點(diǎn)i的入度，i;《表示對(duì)有新節(jié)點(diǎn)添加的子集中的所有入乂度進(jìn)行求和。D2.對(duì)新節(jié)點(diǎn)以概率q產(chǎn)生新的出邊。在新節(jié)點(diǎn)以概率q產(chǎn)生m條新的出邊時(shí)，首先隨機(jī)為新節(jié)點(diǎn)在初始的骨架網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)子集，然后在該子集中擇優(yōu)選擇m-l個(gè)節(jié)點(diǎn)與新節(jié)點(diǎn)相連，產(chǎn)生新的出邊。子集擇優(yōu)選擇的原則為連接節(jié)點(diǎn)j的概率qj取決于該節(jié)點(diǎn)的出度，與此同時(shí)新節(jié)點(diǎn)的另一條邊也與另一個(gè)子集的節(jié)點(diǎn)相連。連接節(jié)點(diǎn)j的概率qj的計(jì)算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>上式中k。utj表示連接節(jié)點(diǎn)j的出度，￡(,表示對(duì)有新節(jié)點(diǎn)添加的子集中的所有出度進(jìn)行求和。試驗(yàn)1:對(duì)本發(fā)明人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法所產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性評(píng)估實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了io個(gè)具有不同連接度的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)樣本，其平均連接度k=3.9，抑制作用關(guān)系與激活作用關(guān)系之比為r=0.7，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為節(jié)點(diǎn)數(shù)n=100，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫哂行∈澜缣匦缘臒o(wú)標(biāo)度結(jié)構(gòu)。對(duì)這10個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試，取其平均值作為代表值。施加給系統(tǒng)一個(gè)微小的擾動(dòng)后，整個(gè)系統(tǒng)在io個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)迅速收斂并達(dá)到平衡狀態(tài)，其具體估計(jì)結(jié)果，如圖5所示。從圖5可以說(shuō)明本發(fā)明產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有很好的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。試驗(yàn)2:本發(fā)明人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法所產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)比較。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)從著名的基因調(diào)控和基因組數(shù)據(jù)庫(kù)KEGG中收集了人類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和酵母基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，將這兩種真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫再|(zhì)與本發(fā)明模擬的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)比，分別比較了網(wǎng)絡(luò)的平均度、群集系數(shù)、平均路徑長(zhǎng)度和相配混合度，其具體參考表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上比較結(jié)果表明，本文模擬的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)相比具有高度相似性。試驗(yàn)3:本發(fā)明人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法所產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有技術(shù)的幾種方法所產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)對(duì)比，其對(duì)比表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由上述對(duì)比表可知本發(fā)明產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量均多于其它方法產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明所述的方法并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其它的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。權(quán)利要求一種人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，其特征在于，該方法步驟包括如下A、構(gòu)建具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)；B、將骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行隨機(jī)拆分將骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行隨機(jī)拆分為m0個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)均分為l個(gè)子集，每個(gè)子集中均有m01，m02，...，m0l個(gè)節(jié)點(diǎn)和e01，e02，...，e0l條邊；C、在骨架網(wǎng)絡(luò)上增加新的節(jié)點(diǎn)將一個(gè)新節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)分配到l個(gè)子集中的其中一個(gè)子集中，隨著新節(jié)點(diǎn)的加入，子集中將產(chǎn)生m條邊，其中m≤Min(m01，m02，...，m0l)；D、在新的節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的邊；E、設(shè)定模擬的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為，網(wǎng)絡(luò)中包含R個(gè)節(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟C-D，在骨架網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生新的節(jié)點(diǎn)和新的邊，使人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)增大，每重復(fù)一次，統(tǒng)計(jì)一次網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)增大到設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為止。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，其特征在于，上述步驟A所述的構(gòu)建具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)，其具體步驟如下Al、設(shè)定人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模型表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中A代表第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，1為激活狀態(tài)，O為抑制狀態(tài)；t代表時(shí)間；aij為第j個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的作用系數(shù)；A2、統(tǒng)計(jì)骨架網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，即，骨架網(wǎng)絡(luò)包含m。個(gè)節(jié)點(diǎn)和e。條邊；A3、構(gòu)建具有穩(wěn)定全局不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)其步驟如下A30、構(gòu)建的骨架網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；A31、骨架網(wǎng)絡(luò)中最少的抑制調(diào)控關(guān)系是N-1條，即最少的具有抑制作用的邊是N-1條。確定骨架網(wǎng)絡(luò)中最少的抑制調(diào)控關(guān)系是否是N-1條，若抑制調(diào)控關(guān)系不是N-1條，則轉(zhuǎn)步驟A30，若抑制調(diào)控關(guān)系是N-1條，則轉(zhuǎn)步驟A32;A32、確定骨架網(wǎng)絡(luò)中第2節(jié)點(diǎn)是否抑制其它所有節(jié)點(diǎn)；若第2節(jié)點(diǎn)是抑制其它所有節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)步驟A30，若抑制調(diào)控關(guān)系不是抑制其它所有節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)步驟A33;A33、確定骨架網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否均激活第2節(jié)點(diǎn)，若其它所有節(jié)點(diǎn)沒(méi)有全部激活節(jié)點(diǎn)2，則轉(zhuǎn)步驟A30，若其它所有節(jié)點(diǎn)均激活節(jié)點(diǎn)2，則轉(zhuǎn)步驟A34;A34、設(shè)定激活作用線(xiàn)共有N-1條，N為骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，構(gòu)建成具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，其特征在于，上述步驟D所述的在新的節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的邊，其具體步驟如下Dl、對(duì)新節(jié)點(diǎn)以概率p產(chǎn)成新的入邊在新節(jié)點(diǎn)以概率p產(chǎn)生m條新的入邊時(shí)，首先隨機(jī)為新節(jié)點(diǎn)在初始的骨架網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)子集，然后在該子集中擇優(yōu)選擇m-l個(gè)節(jié)點(diǎn)與新節(jié)點(diǎn)相連，產(chǎn)生新的入邊，子集擇優(yōu)選擇的原則為連接節(jié)點(diǎn)i的概率Pi取決于該節(jié)點(diǎn)的入度，與此同時(shí)新節(jié)點(diǎn)的另一條邊也在擇優(yōu)連接的原則下與另一個(gè)子集的節(jié)點(diǎn)相連，連接節(jié)點(diǎn)i的概率Pi的計(jì)算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>上式中k^表示連接節(jié)點(diǎn)i的入度，i;^表示對(duì)有新節(jié)點(diǎn)添加的子集中的所有入度進(jìn)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>行求和；D2、對(duì)新節(jié)點(diǎn)以概率q產(chǎn)生新的出邊在新節(jié)點(diǎn)以概率q產(chǎn)生m條新的出邊時(shí)，首先隨機(jī)為新節(jié)點(diǎn)在初始的骨架網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)子集，然后在該子集中擇優(yōu)選擇m-l個(gè)節(jié)點(diǎn)與新節(jié)點(diǎn)相連，產(chǎn)生新的出邊，子集擇優(yōu)選擇的原則為連接節(jié)點(diǎn)j的概率qj取決于該節(jié)點(diǎn)的出度，與此同時(shí)新節(jié)點(diǎn)的另一條邊也與另一個(gè)子集的節(jié)點(diǎn)相連，連接節(jié)點(diǎn)j的概率qj的計(jì)算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中kj表示連接節(jié)點(diǎn)j的出度，tC表示對(duì)有新節(jié)點(diǎn)添加的子集中的所有出度進(jìn)行求和。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，該方法步驟如下A、根據(jù)真實(shí)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦裕瑯?gòu)建具有全局穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)的骨架網(wǎng)絡(luò)；B、將骨架網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行隨機(jī)拆分；C、在骨架網(wǎng)絡(luò)上增加新的節(jié)點(diǎn)D、在新的節(jié)點(diǎn)的上產(chǎn)生新的邊；E、設(shè)定模擬的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)中包含R個(gè)節(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟C-D，產(chǎn)生新的節(jié)點(diǎn)和新的邊，使人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)增大，每重復(fù)一次，統(tǒng)計(jì)一次網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，直到網(wǎng)絡(luò)增大到設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為止。該方法具有很強(qiáng)的針對(duì)性和生物信息學(xué)應(yīng)用性；模擬產(chǎn)生的人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性；為基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建算法的性能測(cè)試提供了多樣化人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)生物領(lǐng)域的研究人員提供了新的基因網(wǎng)絡(luò)模擬工具。文檔編號(hào)G06F19/00GK101719194SQ200910199849公開(kāi)日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年12月3日優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日發(fā)明者宋安平,封衛(wèi)兵,張律文,張武,張軼雯,謝江申請(qǐng)人:上海大學(xué)