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基于非线性方法的癌症临床医学数据分析及干细胞理论研究

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基于非线性方法的癌症临床医学数据分析及干细胞理论研究

作者：倪振强浙江大学

学位级别：硕士

癌症是严重危害人类生命和健康的重大疾病,一直是现代医学和生物学研究的重点和热点。而目前现有的分析方法对癌症产生机制缺乏有力的解释。同时,随着医疗器械的不断创新以及计算机辅助诊断技术的进步,海量的临床数据处理也是摆在医学... 详细信息

癌症是严重危害人类生命和健康的重大疾病,一直是现代医学和生物学研究的重点和热点。而目前现有的分析方法对癌症产生机制缺乏有力的解释。同时,随着医疗器械的不断创新以及计算机辅助诊断技术的进步,海量的临床数据处理也是摆在医学工作者面前的难题之一近年来,非线性逐渐成为医学工作者关注的热点。非线性理论是以非线性现象为研究对象的基础科学。人体系统本身就是一个复杂的非线性系统,这使得非线性方法在研究人体或医学对象时有着良好的适应性。同时,非线性方法在处理大数据量问题时也有着其独特的优势。因此将非线性理论和非线性方法引入医学研究领域特别是癌症研究领域,对医学问题的研究和解决有着重要的意义。本文以非线性系统方法为工具,对非线性理论在医学领域应用、临床医学数据(脑电信号、胃癌血清蛋白质谱数据)分析建模、癌症干细胞理论等进行了深入的探讨和研究。主要包括如下几个方面的工作：1、脑电非线性分析提取了麻醉患者脑电信号的时域参数(近似熵、信息熵、复杂度)、频域参数(总功率、功率谱重心)以及非线性参数(关联维、最大李雅普诺夫指数),分析了整个麻醉过程中大脑活跃程度的变化和特点。通过各种参数与BIS (Bispectal Index,双频谱指数)标准值的对比,得到了各种参数对麻醉深度相关性程度,具有一定的商业应用价值。2、胃癌血清蛋白质谱数据的分析与处理对胃癌血清蛋白质谱数据进行了分析与建模,针对Seldi-tof-MS(表面增强激光解吸电离飞行-时间质谱)技术的不足,设计了特定的实验方案设计,校正了其偏差。实验结果证明,分类结果得到了有效地提高。开发了相应的软件处理分析平台,并申请了软件著作权。3、混沌映射对癌症转移现象的解释探索提出了癌细胞来源于干细胞分化的观点。以混沌映射(henon方程)为工具,探索建立了相应的系统模型,并对癌症的产生、发展和转移等现象作了相应的解释和分析。

关键词：非线性癌症脑电信号熵 Seldi-tof-MS henon映射干细胞

改进算术优化算法研究及其在水污染溯源中的应用

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改进算术优化算法研究及其在水污染溯源中的应用

作者：张金立辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

近年来,随着工业的发展和城市化的推进,突发性河流水污染事故的发生频率显著增加,为了最大限度的减小污染事故造成的破坏,就需要及时获取污染源相关信息对污染加以控制。本文从优化算法求解水污染溯源问题的角度出发,对算术优化算法的... 详细信息

近年来,随着工业的发展和城市化的推进,突发性河流水污染事故的发生频率显著增加,为了最大限度的减小污染事故造成的破坏,就需要及时获取污染源相关信息对污染加以控制。本文从优化算法求解水污染溯源问题的角度出发,对算术优化算法的不足之处进行分析,提出了两种改进算术优化算法,用于水污染源项信息的求解,主要研究内容概括如下:(1)提出了一种基于双向选择更新和henon映射改进的算术优化算法(BHAOA)。首先对算法的数学优化器加速函数进行了重构,平衡了算法局部搜索与全局搜索,加快了算法收敛速度,然后通过henon映射对种群个体进行扰动实现对个体邻域的进一步搜索,增强了算法跳出局部极值的能力。使用6个标准测试函数的仿真实验分析了两种改进策略的有效性,然后用10个标准测试函数分别在低维和高维的情况下对改进的算法性能进行测试,并与AOA算法、PSO算法及3个近年来较新颖的优化算法进行了比较,实验结果表明低维情况下在收敛精度方面新算法对6个测试函数都求得了理论最优值,在收敛速度方面对8个测试函数的收敛速度都优于对比算法。(2)提出了一种自适应更新与二次插值改进的算术优化算法(QIAOA)。首先提出了一种基于个体位置自适应更新的数学优化器加速函数,提升了算法收敛速度;然后引入了二次插值策略,提高了算法的收敛精度。使用8个标准测试函数的仿真实验对不同改进策略的有效性进行了分析,使用16个标准测试函数分别在低维和高维的情况下对改进的算法性能进行测试,并与AOA算法及4个近年来较新颖的优化算法进行了对比,实验结果表明在低维情况下在收敛精度方面新算法对9个测试函数都求得了理论最优值,在收敛速度方面对12个测试函数的收敛速度都优于对比算法。(3)将改进的算术优化算法应用于水污染溯源研究。结合两组溯源案例数据,基于一维水质模型建立了溯源优化模型,将两种改进的算术优化算法用于求解模型,通过实验仿真得到:两组案例中,BHAOA算法相较于AOA算法及其他对比算法质量、位置、时间三个溯源参数项求解精度分别提升了0.57%～17.72%、-2.48%～27.53%、-1.16%～58.12%不等;QIAOA算法相较于AOA算法及其他对比算法质量、位置、时间三个溯源参数项求解精度分别提升了2.13%～17.82%、1.35%～27.54%、3.05%～58.74%不等。该论文有图31幅,表18个,参考文献77篇。

关键词：算术优化算法 henon映射二次插值高维优化一维水质模型水污染溯源

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基于混沌理论的图像加密算法的设计与研究

基于混沌理论的图像加密算法的设计与研究

作者：黄晗文湖南大学

学位级别：硕士

混沌是指在非线性动力系统中出现的确定性、类似随机的过程,这种过程既非周期又非收敛,并且对初值具有极其敏感的依赖性,混沌系统所具有的这些基本特性恰好能够满足保密通信及密码学的基本要求。本文研究了基于混沌理论的图像加密算法... 详细信息

混沌是指在非线性动力系统中出现的确定性、类似随机的过程,这种过程既非周期又非收敛,并且对初值具有极其敏感的依赖性,混沌系统所具有的这些基本特性恰好能够满足保密通信及密码学的基本要求。本文研究了基于混沌理论的图像加密算法。本文较为详细的介绍了密码学及混沌理论的基础知识,包括密码系统模型、密码系统的基本要求,安全性密码模型、常见的密码攻击方法、混沌加密的特性、混沌加密图像的常用方法、常见的混沌系统等。针对低维混沌系统虽然具有形式简单,产生混沌序列所需时间短等优点,但密钥空间小,序列的复杂度不高。利用猫映射及Lorenz高维混沌系统的结构复杂、多输出、密钥空间大等优点,提出一种基于猫映射与Lorenz混沌系统相结合的图像加密算法。针对猫映射会产生一个不动点(0,0),而且在替代加密中密钥流仅仅依赖于混沌系统的初值而与明文无关,这样容易被攻击者利用,所以本文提出一种基于复合混沌系统的图像加密新算法,该算法中复合混沌系统保持了所有子系统的混沌特性,比单个子系统的动力学行为更加复杂,实验结果也表明该算法具有良好的密码学特性。针对Liu混沌系统生成的序列复杂性及随机性均不太理想,为了提高混沌序列的复杂性和伪随机性,首先,对Liu混沌系统生成的混沌序列进行了改进,使改进后的序列具有理想的伪随机特性;然后,利用改进的Liu系统混沌序列对图像进行加密,提出了置乱与替代相结合的加密算法。实验表明该算法具有较强的抵御穷举攻击、统计攻击、已知明文攻击能力,因此,算法具有较高的安全性。

关键词：密码学混沌理论图像加密猫映射 henon映射 Liu混沌系统

Hénon映射的秩—混沌与一类拟Lorenz方程的同宿缠结动力学

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Hénon映射的秩—混沌与一类拟Lorenz方程的同宿缠结动力学

作者：陈艳浙江师范大学

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本学位论文研究henon映射在周期扰动下的混沌现象以及一类三维拟Lorenz方程的同宿缠结动力学.其内容主要分为两部分：第一部分研究离散系统的周期扰动动力学.秩一吸引子理论起源于Benedicks和Carleson对henon映射的研究.该理论被系统... 详细信息

本学位论文研究henon映射在周期扰动下的混沌现象以及一类三维拟Lorenz方程的同宿缠结动力学.其内容主要分为两部分：第一部分研究离散系统的周期扰动动力学.秩一吸引子理论起源于Benedicks和Carleson对henon映射的研究.该理论被系统地发展成了秩一吸引子理论,并用于研究和分析具体的微分方程.具有极限环自治系统的周期脉冲参数激励动力学是秩一理论在微分方程中的一个应用.以Hopf分支极限环为例,从理论分析和数值模拟两方面证明了秩一混沌吸引子的存在性.之后对具有一般极限环自治系统的周期脉冲参数激励动力学进行研究.通过定义旋转因子,证明在一定条件下,一般极限环也存在秩一混沌吸引子.基于具有极限环的连续系统出现秩一混沌的思想,我们研究离散系统的周期解在周期扰动下的动力学.针对henon映射,首先确定周期解的存在性,再作周期扰动,结果表明离散系统在周期扰动下也出现类似于连续系统的秩一混沌动力学. 第二部分主要研究一类三维拟Lorenz方程的同宿缠结动力学.通过建立扭扩相空间的返回映射对二维同宿缠结作了系统的研究.返回映射主要存在四类动力学现象：过渡缠结、周期汇以及SRB测度下的似henon吸引子和秩一吸引子.这些动力学现象组成固定的动力学模式,该模式呈现一定的周期性.对于三维及三维以上的同宿缠结理论,目前的研究结果仍然很少.本论文从数值模拟的角度研究三维拟Lorenz方程的同宿缠结动力学.结果得到三类动力学现象：周期汇,SRB测度下的秩一吸引子和似henon吸引子.同时,这三类动力学现象也组成一个固定的动力学模式并呈现周期性.

关键词： SRB测度 henon映射秩一混沌吸引子同宿缠结拟Lorenz方程似henon吸引子周期汇

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标准差熵在非线性系统复杂性研究中的应用

标准差熵在非线性系统复杂性研究中的应用

作者：张远河北师范大学

学位级别：硕士

Shannon熵是研究动力系统复杂性的一个重要方法,可以用来量化系统不同动力学行为之间的转换.递归图及其回复性量化分析是分析系统复杂程度的一种直观的方法.在递归图的基础上,研究学者们虽然给出了熵的几种不同定义,但受到阈值ε、最小... 详细信息

Shannon熵是研究动力系统复杂性的一个重要方法,可以用来量化系统不同动力学行为之间的转换.递归图及其回复性量化分析是分析系统复杂程度的一种直观的方法.在递归图的基础上,研究学者们虽然给出了熵的几种不同定义,但受到阈值ε、最小斜线长度等因素的影响,在某些情况下,这些熵值与最大Lyapnov指数呈现反相关性.因此,我们给出了一种基于加权递归图且与最大Lyapunov指数呈正相关性的Shannon熵,并借此对非线性系统的复杂性进行分析探究.本文首先给出了基于加权递归图的标准差熵(SSRP)的定义.以二维的非线性系统——Heono映射为研究对象,利用标准差熵的方法对不同参数条件下的Heono映射进行研究,将探究结果与RP熵(SRR)、权重熵(SWRP)的研究结果进行分析比对,给出了三个熵与最大Lyapunov指数之间的相关性.其次,利用标准差熵对公海降水数据的复杂性进行了探究,揭示了公海降水数据的演化规律.最后,利用标准差熵对一类经济金融系统模型进行了分析,研究表明标准差熵不仅能够检测出系统的分岔现象,而且可以判别出系统平衡点稳定性的改变.

关键词：递归图回复矩阵加权递归图 Shannon熵 henon映射

An image encryption algorithm based on the mixed chaotic sequence

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Optoelectronics Letters 2010年第4期6卷 310-313页

作者：王美林刘庆李亚 Guangdong University of Technology Zhongshan Institute University of Electronic Science and Technology of China

Chaos-based algorithms are proven to have advantages in image *** this paper,a new algorithm mixing Logistic map,henon map and Lorenz system is *** from two discrete chaotic maps,Logistic map and henon map,are mixed proportionately and sent to a continuous Lorenz system to generate a chaotic ***,by masking the image data with this sequence,the encryption is realized fast and *** tests are carried out with detailed analysis,which demonstrates the large key space,the good sensitivity to the key,the perfect diffusion and confusion properties of this new scheme.

关键词：图像加密算法混合混沌序列 Logistic映射 Lorenz系统 henon映射混合算法混沌算法混沌映射

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一种基于搜索的混沌加密改进算法

非线性动力学学报 2005年第1期12卷 36-44页

作者：王兴元梁庆永石其江大连理工大学电子与信息工程学院大连116024

利用Hénon映射，本文使用了一个额外的伪随机数以改善Baptista密码中不平衡的密文分布，并对文本、图像、语音等文件的信息进行了加密与解密处理。研究表明：尽管采用本文算法使得基于搜索的混沌密码的安全性增强了，但由于搜索过程本... 详细信息

利用Hénon映射，本文使用了一个额外的伪随机数以改善Baptista密码中不平衡的密文分布，并对文本、图像、语音等文件的信息进行了加密与解密处理。研究表明：尽管采用本文算法使得基于搜索的混沌密码的安全性增强了，但由于搜索过程本身很耗时，故加密速度基本上没有得到明显改善。

关键词： henon映射混沌加密伪随机数搜索

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基于混沌控制的动态分组加密算法

西安邮电学院学报 2012年第6期17卷 42-47页

作者：王阳吴成茂杨冰清李佩瑶西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

为了提高图像加密算法的抗攻击能力,提出一种混沌技术和分组加密相融合的图像加密算法。首先用四维混沌映射生成一组二值密钥流,每轮加密前在密钥流的控制下,按一定规则将明文图像分割为两等份;然后输入一个动态混沌分组加密网络进行迭... 详细信息

为了提高图像加密算法的抗攻击能力,提出一种混沌技术和分组加密相融合的图像加密算法。首先用四维混沌映射生成一组二值密钥流,每轮加密前在密钥流的控制下,按一定规则将明文图像分割为两等份;然后输入一个动态混沌分组加密网络进行迭代加密运算,输出密文图像再次进入下一轮加密,直到密钥流选择完毕。实验分析表明分组加密网络能与混沌加密有机融合,提高加密算法的抗攻击能力和高效运算能力,使明文图像像素的微小变化扩散到更多密文图像中,从而提升算法的复杂度和安全性。

关键词： Feistel结构混沌 henon映射 Arnold映射

基于四元数离散余弦变换和相移数字全息干涉的彩色图像加密技术

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韩山师范学院学报 2016年第3期37卷 34-40页

作者：李建忠江玉珍钟平韩山师范学院数学与统计学院广东潮州521041 韩山师范学院计算机与信息工程学院广东潮州521041 韩山师范学院教育信息技术部广东潮州521041

结合四元数离散余弦变换(QDCT)、henon映射和两步相移数字全息干涉术,提出一种彩色图像加密新方法.所提加密技术首先应用QDCT对彩色图像进行整体式的处理,然后使用Fibonacci变换和基于分数傅里叶变换的双随机编码技术进行加密,并采用两... 详细信息

结合四元数离散余弦变换(QDCT)、henon映射和两步相移数字全息干涉术,提出一种彩色图像加密新方法.所提加密技术首先应用QDCT对彩色图像进行整体式的处理,然后使用Fibonacci变换和基于分数傅里叶变换的双随机编码技术进行加密,并采用两步相移数字全息干涉术记录加密结果.为避免传输随机相位掩模(RPM)给解密方引起的安全风险,利用henon映射生成双随机编码过程所需的RPMs加以解决.实验表明所提加密系统具有高安全性和对选择明文等攻击具有鲁棒性.

关键词：加密四元数离散余弦变换分数傅里叶变换 henon映射两步相移干涉