1.一种基于质心变异策略的差分进化蛋白质结构预测方法,其特征在于:所述蛋白质结构预测方法包括以下步骤:
1)选取蛋白质力场模型,即能量函数E(X);
2)给定输入序列信息;
3)初始化:设置种群大小NP,交叉因子CR,最大迭代次数,由输入序列产生初始构象种群 并初始化迭代次数G=0,其中,N表示维数, 表示第i个构象Ci的第N维元素;
i
4)计算当前种群各构象的能量函数值E(C ),i=1,2,…,N,并根据当前种群中各构象能量值对各构象进行升序排列;
5)找出当前种群中能量最低的构象Cbest,并计算其他构象的能量与Cbest的能量E(Cbest)的平均能量误差 如果迭代次数G=0,则令δmax=δ;
6)针对种群中的每个构象个体Ci,i∈{1,2,3,…,NP},令Ctarget=Ci,Ctarget表示目标构象个体,提取当前种群中能量较低的构象信息,执行以下操作生成变异构象Cmutant:
6.1)选取排名前CT个构象 其中CT=rand
(NP/3,NP/2),rand(NP/3,NP/2)表示NP/3和NP/2之间的随机整数, 表示第m个选取构象的第N维元素;
6.2)计算所选取的CT个构象的质心构象Ccentroid=(xcentroid,1,xcentroid,2,…,xcentroid,N),其中,构象Ccentroid的第j维元素
6.3)设置序列长度L,在1和L之间随机生成4个整数randint1、randint2、randint3和randint4,其中randint1和randint2,randint3和randint4互不相同,令a=min(randint1,randint2),b=max(randint1,randint2),c=min(randint3,randint4),d=max(randint3,randint4),其中min表示取两个数的最小值,max表示取两个数的最大值;
6.4)如果δ>0.5δmax,则设计DE/rand-to-centroid/策略进行变异:从当前种群中随机选取两个不同的构象Crand1和Crand2,其中rand1≠rand2∈[1,NP],提取质心构象Ccentroid位置a到位置b的片段的氨基酸所对应的二面角替换构象Crand1的相同位置所对应的二面角,同时rand2 rand1提取构象C 位置c到位置d的片段的氨基酸所对应的二面角替换构象C 相同位置所对应的二面角,然后将所得Crand1进行片段组装得到变异构象个体Cmutant;
6.5)如果δ≤0.5δmax,则设计DE/centroid/2策略进行变异:从当前种群中随机选取两个不同的构象Crand1和Crand2,其中rand1≠rand2∈[1,NP],提取构象Crand1位置a到位置b的片段的氨基酸所对应的二面角替换质心构象Ccentroid的相同位置所对应的二面角,同时使用Crand2上位置c到位置d的片段的氨基酸所对应的二面角替换质心构象Ccentroid相同位置所对应的二面角,然后将所得Ccentroid进行片段组装得到变异构象个体Cmutant;;
7)对变异构象Cmutant执行交叉操作生成测试构象Ctrial:
7.1)在0和1之间随机生成小数rand3;
7.2)若rand3≤CR,则在1和L之间随机生成整数rand4,利用变异构象Cmutant中的片段rand4替换目标构象Ctarget中对应的片段,从而生成测试构象Ctrial,若rand3>CR,则Ctrial直接等于变异构象Cmutant;
8)计算测试构象Ctrial的能量值E(Ctrial),如果E(Ctrial)-E(Ctarget)<0,表明测试构象优于目标构象,则测试构象Ctrial替换目标构象Ctarget;
9)判断是否满足终止条件,若满足则输出结果并退出,否则返回步骤4)。
2.如权利要求1所述的一种基于质心变异策略的双层差分进化蛋白质结构预测方法,其特征在于:所述步骤9)中,对种群中的每个构象个体都执行完步骤6)-8)以后,迭代次数G=G+1,终止条件为迭代次数G达到步骤3)中预设的最大迭代次数。