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基于比较序列分析的RNA二级结构预测算法研究

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基于比较序列分析的RNA二级结构预测算法研究

作者：张涛涛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

RNA(ribonucleic acid)二级结构预测是分子生物学中的关键问题。利用X射线晶体衍射和核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)等实验方法测定RNA分子的立体结构,可以得到比较精确、可靠的结果。但是, RNA分子降解速度快、难以结晶等特点... 详细信息

RNA(ribonucleic acid)二级结构预测是分子生物学中的关键问题。利用X射线晶体衍射和核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)等实验方法测定RNA分子的立体结构,可以得到比较精确、可靠的结果。但是, RNA分子降解速度快、难以结晶等特点使上述方法操作困难。此外,这些方法不仅费时费力而且代价高昂,在面对当前的海量生物序列时,显然是不能满足要求的。因此,像蛋白质结构研究一样,借助于数学方法和计算机等计算分子生物学手段去预测RNA的空间结构,是提高分析RNA空间结构效率的一个捷径。本文对RNA二级结构预测问题进行了详细的阐述,并在充分汲取现有预测方法优点的基础上,将最小自由能模型与比较序列分析法相结合,创新性地提出了两种RNA二级结构预测算法,从而有效地提高了预测的精度。具体地,本文的主要研究内容和创新点如下:首先,介绍了RNA二级结构预测方法,包括解决该问题的数学模型、提供测试数据的结构数据库、主要算法的思想以及每种算法对应的软件。同时,本文还说明了这些软件的优缺点及各自适用范围。其次,提出了改进的Hopfield神经网络算法来预测RNA二级结构。文中阐述了如何使用Hopfield神经网络构造环形图的最大独立集,并对其进行适当的修改以用于RNA二级结构预测。Takefuji等人采用随机的初始化方法,可能导致Hopfield神经网络的预测结果偏离了真实结构。本文通过使用同源序列来指导Hopfield神经网络的初始化和修改茎区池对算法进行了改进。实验证明预测结果的精度大大提高。第三,提出了一种基于森林表示和遗传算法的RNA二级结构预测算法。当待测RNA分子的结构比较复杂,或同源结构的相似性较低时, Hopfield神经网络的结果容易陷于局部极优,故本文中进而提出一种基于森林表示和遗传算法的RNA二级结构预测算法。它使用Hopfield神经网络的预测结果来指导遗传算法的初始化,并根据同源序列的结构相似性原理,使用基于森林表示的RNA二级结构比对算法来从遗传算法所得的结构中选择与同源序列相似性最高的结果作为预测结果。实验证明,该算法在很大程度上解决了局部极优问题,预测结果的精度进一步提高。第四,给出了一个RNA二级结构预测系统的实现,该系统使用了文中提出的基于比较序列分析的预测算法。最后,本文对RNA二级预测的前景进行了展望,探讨了该领域进一步的研究方向。

关键词： RNA二级结构预测贪心算法 Hopfield神经网络遗传算法森林表示

对LiNbO_3∶Fe∶Mn晶体非挥发全息存储的理论研究

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中国激光 2009年第1期36卷 166-171页

作者：申岩孙秀冬赵业权哈尔滨工业大学理学研究中心黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学物理系黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学光电信息中心黑龙江哈尔滨150080

以双中心模型为基础,理论研究了LiNbO3∶Fe∶Mn晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能。采用数值方法,通过比较深(Mn2+/Mn3+)、浅(Fe2+/Fe3+)能级之间所有可能的电子交换过程,发现由隧穿效应引起的深浅能级之间直接电子交换过... 详细信息

以双中心模型为基础,理论研究了LiNbO3∶Fe∶Mn晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能。采用数值方法,通过比较深(Mn2+/Mn3+)、浅(Fe2+/Fe3+)能级之间所有可能的电子交换过程,发现由隧穿效应引起的深浅能级之间直接电子交换过程对总的空间电荷场的大小起着决定性的作用。同时,这一电子交换过程对晶体非挥发全息存储性能也起着至关重要的作用。此外,还从理论上证实晶体中总的空间电荷场的大小主要由深能级的空间电荷场所决定。

关键词：非线性光学全息存储数值方法空间电荷场隧穿效应

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一种处理原子核多体问题的有效方法(英文)

高能物理与核物理 2007年第10期31卷 913-921页

作者：孙宝玺吕晓夫沈彭年赵恩广北京工业大学应用数理学院理论物理研究所北京100022 四川大学物理系成都610064 中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院理论物理研究所北京100080

由二级散射矩阵元出发计算了核物质内强子的二级自能修正,并且归纳了一种研究原子核多体问题的有效方法.另外,还讨论了各种密度相关的相对论多体方法之间的关系.

关键词：核物质自能散射矩阵

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析 II:可靠度指标及其灵敏度

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地震工程与工程振动 2008年第1期28卷 71-78页

作者：吕大刚李晓鹏胡晓琦王光远哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,... 详细信息

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明:尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算"小震"作用下结构的承载能力可靠度和"大震"作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在"中震"和"大震"作用下结构的极限承载能力可靠度。

关键词：有限元可靠度方法抗震可靠度静力可靠度可靠性灵敏度钢框架

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金属表面稀土转化膜的研究进展

稀土 2002年第3期23卷 58-62页

作者：许越陈湘吕祖舜周德瑞哈尔滨工业大学应用化学系

本文介绍了稀土转化膜工艺在提高不锈钢、镁合金、铝合金等材料表面耐蚀性能中的应用 ,综述了国内外在此研究领域的最新进展 ,结合作者目前从事的研究工作 ,从理论上阐明了稀土转化膜工艺的成膜机制与耐蚀机理。

关键词：金属表面研究进展稀土转化膜防腐耐蚀性能成膜机制

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遗传算法中的模式及其转换初探

计算机工程与应用 2000年第4期36卷 46-48页

作者：郑金华蔡自兴中南工业大学长沙410083

该文讨论了遗传算法中的模式及其转换。将具有低阶、长定义距以及平均适应度高于群体平均适应度的模式转换为低阶、短定义距以及高平均适应度的模式，有利于提高遗传算法的收敛速度。同时，还讨论了模式转换有利于提高遗传算法的可控制性。

关键词：遗传算法模式转换遗传控制

环境噪声对语音分布和语音识别性能影响的人工模拟分析

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微处理机 2000年第1期21卷 35-40页

作者：韩纪庆哈尔滨工业大学计算机科学与工程系哈尔滨150001

语音识别技术已经取得了很大的成就 ,然而目前绝大多数识别系统仍然局限于在安静的环境下使用。实际环境中的背景噪声和传输通道变化所引起的畸变严重影响了语音识别系统的性能。本文分析和讨论环境噪声对语音信号以及语音识别性能产生... 详细信息

语音识别技术已经取得了很大的成就 ,然而目前绝大多数识别系统仍然局限于在安静的环境下使用。实际环境中的背景噪声和传输通道变化所引起的畸变严重影响了语音识别系统的性能。本文分析和讨论环境噪声对语音信号以及语音识别性能产生的影响。首先将从理论上分析环境噪声对语音信号分布形式的影响 ,然后给出使用人工数据来研究环境噪声是怎样影响语音信号统计特性的模拟方法 ,并在此基础上解释语音识别系统在噪声环境下性能下降的原因。

关键词：语音识别人工模拟环境噪声语音分布

不同磨料对蓝宝石晶片化学机械抛光的影响研究

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人工晶体学报 2013年第6期42卷 1064-1069页

作者：熊伟储向峰董永平毕磊叶明富孙文起安徽工业大学化学化工学院马鞍山243002

本文制备了几种含不同磨料(SiC、Al2O3、不同粒径SiO2)的抛光液,通过纳米粒度仪分析磨料粒径分布,采用原子力显微镜观察磨料的粒径大小。研究了不同磨料对蓝宝石晶片化学机械抛光(CMP)的影响,利用原子力显微镜检测抛光前后蓝宝石晶片表... 详细信息

本文制备了几种含不同磨料(SiC、Al2O3、不同粒径SiO2)的抛光液,通过纳米粒度仪分析磨料粒径分布,采用原子力显微镜观察磨料的粒径大小。研究了不同磨料对蓝宝石晶片化学机械抛光(CMP)的影响,利用原子力显微镜检测抛光前后蓝宝石晶片表面粗糙度。实验结果表明,在相同的条件下,采用SiC、Al2O3作为磨料时,材料去除速率与表面粗糙度均不理想;而采用含1%粒径为110 nm SiO2的抛光液,材料的去除速率最高为41.6 nm/min,表面粗糙度Ra=2.3 nm;采用含1%粒径为80 nm SiO2的抛光液,材料的去除速率为36.5 nm/min,表面粗糙度最低Ra=1.2 nm。

关键词：蓝宝石化学机械抛光去除速率表面粗糙度磨料

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过氧化氢抛光液体系中钌的化学机械抛光研究

摩擦学学报 2012年第5期32卷 421-427页

作者：储向峰王婕董永平乔红斌张王兵安徽工业大学化学化工学院安徽马鞍山243002

本文研究了过氧化氢(H2O2)抛光液体系中金属钌的化学机械抛光行为,采用电化学分析方法和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了氧化剂和络合剂对腐蚀效果的影响,利用原子力显微镜(AFM)观察抛光表面的微观形貌.结果表明:在过氧化氢抛光液体系中,... 详细信息

本文研究了过氧化氢(H2O2)抛光液体系中金属钌的化学机械抛光行为,采用电化学分析方法和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了氧化剂和络合剂对腐蚀效果的影响,利用原子力显微镜(AFM)观察抛光表面的微观形貌.结果表明:在过氧化氢抛光液体系中,金属钌表面钝化膜的致密度和厚度与醋酸(CH3COOH)和H2O2的浓度有关.抛光液中醋酸主要通过促进阳极反应的进行从而增强抛光液对金属钌的化学作用,CH3COOH作为络合剂比三乙醇胺(TEA)或酒石酸(C4H6O6)得到的抛光速率更高.低浓度H2O2通过增强抛光液对金属钌的化学腐蚀,抛光速率增大,较高浓度H2O2可能通过在金属表面形成较厚的氧化膜,抛光速率下降.XPS图谱说明钌片浸泡在含醋酸介质过氧化氢体系抛光液后,钌、氧原子相对含量之比约为2∶3,而且金属钌被氧化到四价和八价,这可能是因为金属钌表面生成RuO2和RuO4.抛光后的金属钌表面在5μm×5μm范围内平均粗糙度Sa由抛光前的33 nm降至6.99 nm.

关键词：钌化学机械抛光电化学检测过氧化氢络合剂