一类分数阶微分方程的最优控制

主要研究了一类分数阶微分方程的最优控制问题.通过Oustaloup迭代逼近,可以将分数阶微分算子在频率域范围内进行近似.那么原先的分数阶微分方程就转换为一般的常微分方程.利用这个关系,可以得到关于分数阶微分方程的两个定理和一个引理.最后给出一个例子说明该方法的有效性.     

树干径流过程的计算机模拟

本文应用系统分析方法,将树干径流过程这一连续系统离散化,编制程序,以计算机直接模拟过程行为,绕过了解微分方程之烦恼,并取得了满意的结果。此举对扩展系统分析概念,研究连续系统颇有意义。     

生物体系的多层次计算设计与合成生物学

合成生物学的核心思想是将现代工程学的原理与方法引入对生命系统的改造和构建中.生命活动覆盖从分子到细胞再到有机体等不同层次.合成生物学研究同样跨越了多个层次,例如,在分子层次进行生物元件和器件的设计和标准化、通过合成基因线路研究生物网络的设计和调控原理、在途径和网络层次进行细胞内代谢网络和代谢途径的人工设计改造等.本文一方面试图对与此有关的既有计算机模拟与设计方法加以总结和介绍,另一方面探讨这些不同层次的计算模拟与设计工具可应用于哪些方面的合成生物学问题,以及既有方法可能在哪些方向上还有比较大的发展潜力,能更好满足合成生物学研究需求.     

定量分析调控人类免疫缺陷病毒潜伏与激活的动力学机制

目的 治疗艾滋病最大的障碍在于无法根除人类免疫缺陷病毒（HIV）潜伏于人体细胞所形成的病毒存储库。构建描述病毒存储库建立分子机制的动力学模型需考虑生物体内的噪声环境和多重影响因素,本文通过一种全新的动力学结构分解方法将随机微分方程的确定性部分与随机性噪声分开,从而在仅需分析常微分方程不动点的情况下即可判断不同药物靶点的作用效果。方法 使用连续的随机微分方程构建了HIV转录过程的动力学模型,简化了描述系统所需方程的维度,增大了模型的可探索空间,在此基础上,通过计算得到的势能函数和概率分布函数直观表示病毒潜伏与激活的不同表达状态以及它们之间的关系。结果 定量分析了不同动力学参数对系统稳态和势函数的影响程度,分别得到了系统处于双稳态和单稳态时的参数范围,并将不同因素对动力系统分岔的影响程度与生物学实验结果对比,验证了本工作的理论基础。结论 本文突破了以往离散、随机的方法,可以通过常微分方程定量分析HIV转录调控的动力学机制,有利于推广到处理高维情况,进一步研究艾滋病在生物体内的发生发展,从而指导设计实验寻找临床上的治疗方案。     

计算机可视化技术在抗生素效价测定中的应用

药学计算机可视化是将计算机科学和药学科学相结合 ,使计算结果与计算过程可视化 ,提供了与药学数据交互作用的手段 ,常用的微生物管碟法和薄层色谱分析法普遍限于手工测量与计算 ,该操作不仅费时费力、且主观性强、误差大 ,而专用的抑菌圈测量仪价格昂贵、功能单一 ,可视化过程差 ,很难对其过程进行规律性研究。为了提高测量精度和工作效率 ,减小误差 ,提出了抗生素效价的计算机可视化测量问题。1　工作原理抗生素效价的生物测定 ,是以抗生素的抑菌力和杀菌力作为衡量效价的标准 ,管碟法是最常用的方法之一。其原理是将已知浓度的标准溶液…     

分子信标DNA计算模型的研究进展与展望

由于分子信标具有结构简单,灵敏度高及反应迅速等优点,因此,利用分子信标进行数学问题的求解将成为可能.通过对分子信标的计算模型进行详细的介绍,并对分子信标的计算模型的研究思路进行了展望,据此思路,可以建立多种组合优化问题及逻辑门的分子信标计算模型.     

关于一类污染治理的单种群模型的数学研究

以脉冲微分方程为基础,建立了一类污染环境中在固定时刻对污染进行治理的具有时滞效应的单种群阶段结构模型.详细研究了该模型的动力学性质,给出了种群灭绝和持续生存的充分条件,并进一步研究了污染治理和时滞效应对种群灭绝的影响.本文具有很强的生物意义,为环境污染治理问题提供了可靠的依据.     

外固定架治疗骨盆骨折脱位的计算机分析—耻骨联合严重分离的疗效评价

骨盆是承受躯干、头颈和上肢的重力并传递至下肢的枢纽。由于骨盆结构形态复杂,功能多种多样,人体采取不同姿势如坐、双足站立、单足站立、奔跑、跳跃等,受力方式和应力分布大不一样。计算机理论分析和实验结果说明骶髂关节部位、耻骨支(耻闭孔区)、髋臼是大应力区,也是骨盆骨折容易发生的部位。本研究试从生物力学角度用结构有限元方法在电子计算机上对骨盆骨折固定器械进行计算和分析,以评价其疗效。     

高端计算资源与生物技术

日本“京”字号新一代超级计算机2010年即将造成,大学的超级计算机也在逐步向社会开放。 从模拟,结构生物学到基因组,网络的分析等对计算的需求迅速增长。     

群落结构复杂性的测度方法研究进展

该文对群落结构复杂性的测度方法的研究进展状况进行了综述。根据测度方法建立的方法基础,将现有的方法分成3类:基于多样性的复杂性测度、基于计算复杂性的测度和基于几何学特征的复杂性测度。对每类测度方法进行了介绍,对其优缺点进行了评述。同时提出了未来研究中应给予重视的问题。结果表明,现有群落结构复杂性的测度方法普遍存在区分能力差的问题,对于基于多样性的结构复杂性测度,目前还缺乏确定各测度属性权重的客观方法;现有的一些基于计算复杂性的结构测度与多样性指标关系过于密切,还不完善,同时其生态学的意义还不明确,而另一些计算复杂性指标还缺乏实际检验。今后,如何建立既具有区分力、又与多样性在概念和数值上都有一定区别的群落结构的计算复杂性的测度方法、如何科学合理地确定复杂性测度中的属性权重以及如何建立结构复杂性的测度和功能过程之间的联系等都是需要深入和系统研究的。由于方法的相似性,有关群落结构复杂性的测度方法也可以应用到其它尺度上的结构复杂性的研究中。     

一般药理学实验信号的计算机测量与分析

本文介绍在药物研究中,应用计算机技术测量,处理一般药学实验信号的新方法。通过分离实验动物的股动脉,接入压力探头,引出动脉血压波形;经位移传感器,摄取呼吸波形;计算机同步采集动脉压,呼吸波,心电图信号;再收计算机对上述信号进行计算分析,得到一般药理学实验的一系列参数。为深入进行有关药效学研究提供了新手段。     

DNA计算机的分子生物学研究进展

DNA(脱氧核糖核酸)计算机研究是一个新领域。从字面上看,它既包含DNA研究也包含计算机的研究,因而也包含DNA技术与计算机技术如何交融的研究。1994年,Adleman在Science上报道了首例DNA计算的研究结果;2001年,Benenson等在Nature报道了一种由DNA分子和相应的酶分子构成的、有图灵机功能的可程序试管型DNA计算机,标志着DNA计算机研究的重大进展。DNA计算机最大的特点是超大规模的并行运算能力和潜在的巨大的数据储存能力。目前DNA计算机研究已涉及许多领域,包括生物学、数学、物理、化学、计算机科学和自动化工程等具体应用,是计算概念上的一次革命。DNA计算机的研究大大促进了DNA分子操作技术尤其是在纳米尺度下操作DNA分子的研究速度。从DNA计算机的基本原理、应用形式、与基因组学研究的重要关系等方面总结和评述了相关研究进展。     

基于点云卷积神经网络的蛋白质柔性预测

目的 蛋白质的柔性运动对生物体各种反应有着重要意义,基于蛋白质的空间结构预测其柔性运动是蛋白质结构-功能关系领域的重要问题.卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)在蛋白质结构-功能关系研究中已有成功应用.方法 本研究借鉴计算机视觉研究中PointNet方法的思想,提出了一种蛋白...     

景观分类的研究进展与发展趋势

景观分类既是景观结构、过程和功能研究的基础,又是开展景观评价、规划、保护和管理的前提条件,直接影响景观研究结果的精度和实用性.本文综述了国内外景观分类系统、理论、方法体系等,总结了目前研究中存在的主要问题和不足.同时系统介绍了LANMAP、MUFIC等景观分类体系.最后指出基于功能结构形态分类思想以及综合考虑景观分类实用目的、景观功能、景观结构、自然地理因子、人类活动的干扰强度等多种因素的定性和定量综合分类方法是未来该研究领域的发展方向;综合运用地学图件、3S技术、数学定量模型、计算机人工智能、专业学科知识等多种方法以提高景观分类体系的科学性和分类结果的精度水平,将是未来景观分类研究的重点和发展趋势.     

冠状动脉血流信号的计算机测量与分析

本文介绍在药效学研究的实验中，应用计算机技术测量，处理血流信号的新方法，通过分离实验运动左冠状动脉的旋支，接入电磁流量计探头，直接引出血流波形，经计算机采集，得到与左室压，动态压，心电图等同步的血流信号，再由计算机对血流信号的基本参数进行计算分析，为深入进行有关药效学研究提供了新手段。     

面向健康管理的食物营养成分数据表达方法研究

目的：设计一种食物营养成分数据表达结构,为开发面向健康管理的膳食营养计算方法奠定基础。方法：参考国家卫生计生委发布的《食物成分数据表达规范》,以及当前常见的食物营养成分计算流程,基于关系型数据库对营养计算中涉及到的数据进行组织,详细定义了食物营养成分的数据对象和数据对象之间的关系。结果：对5类数据对象进行了计算机可读的描述,具体包括成品菜、基本食材、食材分类、烹饪方式、营养元素,并且建立了数据之间的关系。结论：该数据表达结构具有较好的计算机可读性、计算机算法可操作性以及可扩展型,有助于数据的共享、传播与利用,支持食物营养成分计算相关应用。     

应用计算机预测核糖体16s rRNA三维折叠模型

1964年Levinthal等开创了电子计算机在生物大分子结构研究中的应用。此后二十年,由于计算机分子图形技术的不断进步,而成功地发展了一批计算机分子图形系统和相应的软件,并对一些生物大分子高级结构模型进行了预测,从而为生物大分子的结构与功能研究,生物技术的发展提供新的有效手段。本文将介绍这一研究领域的一个实例,用计算机预测核糖体16srRNA三维折叠模型,以此领略这一领域的概况。     

钙离子振荡对肝糖磷酸化酶激活的随机效应研究

在复杂生化系统的研究过程中,仿真与建模变得越来越重要.对于参与分子数量比较大的生化系统,通常可以采用常微分方程来解决这一问题.对于分子数量比较小的系统,离散粒子基础上的随机模拟方法更精确.然而目前还没有明确的理论方法来确定,对于实际问题用哪种方法能得到更合理的结果.因此需要在一个普遍研究的体系中,通过Ca~(2+)振荡传导信号来研究从随机行为到确定行为的过渡过程.本文以肝细胞中Ca~(2+)振荡对肝糖磷酸化酶激活随机效应为例,讨论了利用随机微分方程来解决分子数量比较小的生化系统的仿真与建模问题,利用细胞内Ca~(2+)有关的Li-Rinzel随机模型,研究了在磷酸化酶降解肝糖的磷酸化-去磷酸化作用循环过程中,三磷酸肌醇受体通道(IP_3R)释放Ca~(2+)的调控作用.结果表明,肝糖磷酸化酶的激活率随受体通道IP_3R的总数增大而减弱,而且三磷酸肌醇浓度比较小时出现相干共振.     

北京东灵山地区辽东栎、大叶白蜡和五角枫种群分布格局与动态

对北京东灵山地区三块样地中的辽东栎(Quercus liaotungensis)、大叶白蜡(Fraxinus rhynchophylla)和五角枫(Acer mono)种群的分布格局和种群动态进行了考察.调查三块样地中每个树种的全部个体,按高度将它们分为4个不同龄级,用相邻格子样方法进行取样.在研究分布格局时,计算了扩散系数C、扩散型指数Iδ与IA、CA指数和聚块指数m/m等各项指标,测定它们的分布格局,并通过计算拟合它们的分布类型.结果表明,不同地点各种群的幼苗(<0.4 m)、小幼树(0.4～1 m)和大幼树(1～2 m)绝大多数呈聚集分布,少量呈随机分布;成林辽东栎成熟个体(≥2 m)是一种界于均匀分布和随机分布之间的状态,幼林辽东栎成体和灌丛大叶白蜡属于随机分布,成林大叶白蜡和五角枫、灌丛辽东栎呈聚集分布.在研究种群动态时,分别作出每个种群的龄级结构图,再对同一样地不同种群以及同一种群不同龄级个体的数量差异进行最小显著差法(LSD)检验和比较,结果表明检验结果和龄级结构图显示出来的趋势是一致的,即成林辽东栎种群具有较稳定的结构,成林大叶白蜡和五角枫表现为增长型结构,幼林辽东栎、大叶白蜡和五角枫都表现为衰退型结构,灌丛辽东栎具有稳定型结构,灌丛大叶白蜡具有增长型结构.研究表明,作为优势种的辽东栎种群个体之间的竞争很激烈,在乔木层中占有明显优势;作为伴生种的大叶白蜡的幼苗对环境的适应能力很强,在较低位层中占有明显优势.     

北京东灵山地区辽东栎、大叶白蜡和五角枫种群分布格局与动态

对北京东灵山地区 3块样地中的辽东栎 (QuercusliaotungensisKoidz .)、大叶白蜡 (FraxinusrhynchophyllaHance)和五角枫 (AcermonoMaxim .)种群的分布格局和种群动态进行了考察。调查 3块样地中每个树种的全部个体 ,按高度将它们分为 4个不同龄级 ,用相邻格子样方法进行取样。在研究分布格局时 ,计算了扩散系数C、扩散型指数Iδ 与IA、CA 指数和聚块指数m /m等各项指标 ,测定它们的分布格局 ,并通过计算拟合它们的分布类型。结果表明 ,不同地点各种群的幼苗 (<0 .4m)、小幼树 (0 .4～ 1m)和大幼树 (1～ 2m)绝大多数呈聚集分布 ,少量呈随机分布 ;成林辽东栎成熟个体 (≥ 2m)是一种介于均匀分布和随机分布之间的状态 ,幼林辽东栎成林和灌丛大叶白蜡属于随机分布 ,成林大叶白蜡和五角枫、灌丛辽东栎呈聚集分布。在研究种群动态时 ,分别作出每个种群的龄级结构图 ,再对同一样地不同种群以及同一种群不同龄级个体的数量差异进行最小显著差法 (LSD)检验和比较 ,结果表明检验结果和龄级结构图显示出来的趋势是一致的 ,即成林辽东栎种群具有较稳定的结构 ,成林大叶白蜡和五角枫表现为增长型结构 ,幼林辽东栎、大叶白蜡和五角枫都表现为衰退型结构 ,灌丛辽东栎具有稳定型结构 ,灌丛大叶白蜡具有增长型结构。研究