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专利号: 2013102994356
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于混合优化算法的蛋白质三维结构预测方法,其特征是:在构象空间退火算法的基础上,综合了差分进化算法,引入了几种不同的种子扰动策略,对蛋白质三维结构进行优化搜索,具体实现如下:

1)、选择优化目标,确定蛋白质的力场模型函数E(X);

2)、初始化进化种群:随机产生Nbank个蛋白质结构作为初始种群POP,同时设定算法各参数,并使用拟牛顿法对初始种群进行能量极小化处理;

3)、将处理过的Nbank个蛋白质个体作为初始种群库firstbank,并设定初始Dcut=1/2Dave,其中 其中i≠j,Ndre表示的是优化目标的维数, 表示的是第i个蛋白质结构的第k个二面角;

4)、将firstbank中的个体直接复制给Bank中,并更新Bank中的个体;

5)、随机从Bank中选取M个个体作为种子,每个种子以不同的扰动策略产生10个新的个体,总共产生M*10个新个体;同时在循环过程中检查Bank中的个体是否全部都作为过种子,若库中的个体全部做过种子,而算法循环仍然未结束,则重新随机产生Nbank个蛋白质结构加入Bank中;

6)、将新产生的个体经拟牛顿法进行能量极小化处理,然后将这些新产生的蛋白质结构更新给Bank各种子生境中,其中更新的具体操作:

6.1)通过计算新产生个体B和Bank中的种子A之间的距离d(A,B),再将d(A,B)和Dcut进行比较,其中 表示的是蛋白质结构A的第s个二面角,Ndre表示的是优化目标的维数;

6.2)若d(A,B)

6.3)若新产生个体B不属于Bank中任何的种子生境,则重新成为一个种子生境;同时为了保证Bank中生境总数不变,则移除Bank中能量值最大的种子生境;

7)、检测此时种群中是否出现蛋白质全局能量最小结构;如若找到循环结束,没找到循环继续;每循环一轮,通过减小Dcut大小更新Bank,即每轮Dcut减小至 Dave;

8)、循环执行步骤4-7,直至达到终止条件或找到蛋白质全局能量最小结构。

2.如权利要求1中所述的方法,其特征在于:步骤5)针对种子的扰动策略:

5.1以基本差分进化算法中变异操作产生3个新的蛋白质结构,其中具体操作公式为:u=xa+F·(xb-xc)a≠b≠c,其中公式中基准矢量xa为种子个体;个体xb和xc是随机从Bank中选取的蛋白质结构,F为变异因子;

5.2以改进差分进化算法中变异操作产生3个新的蛋白质结构,其中具体操作公式为:u=xbest+F·(xb-xc)best≠b≠c,其中xbest是Bank库中能量最低个体;xb和xc是随机从Bank中选取的蛋白质结构,F为变异因子;

5.3随机选取一种蛋白质结构划分方式(小组),同时随机从M个种子中和Bank中各选取一个种子和待测试个体,将待测试个体中和小组相对应的局部片段直接复制给种子相应的片段,以这种扰动策略产生2个新的蛋白质结构;

5.4随机选取一种蛋白质结构划分方式(组合组),同时随机从M个种子中和Bank中各选取一个种子和待测试个体,将待测试个体中和组合组相对应的局部片段直接复制给种子相应的片段,以这种扰动策略产生2个新的蛋白质结构。