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Lander-Waterman公式应用于预测原位Hi-C文库复杂度的系统性评估
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作者 杨现辉 陈河兵 《数学建模及其应用》 2025年第4期21-28,39,共9页
原位Hi-C技术作为三维基因组学研究的关键工具,能够捕获染色质在细胞核内的空间互作信息,广泛应用于疾病机制解析与发育生物学等领域.然而,其数据质量高度依赖于测序过程的合理控制,而现有质控方法多依赖工程化工具,缺乏统一的数据模型... 原位Hi-C技术作为三维基因组学研究的关键工具,能够捕获染色质在细胞核内的空间互作信息,广泛应用于疾病机制解析与发育生物学等领域.然而,其数据质量高度依赖于测序过程的合理控制,而现有质控方法多依赖工程化工具,缺乏统一的数据模型支撑.本文系统回顾了经典的Lander-Waterman(LW)覆盖度理论,并将其拓展至原位Hi-C测序场景中.首先推导了LW理论在Hi-C数据中的适用形式,进而介绍了基于极大似然估计的优化方法(如Picard工具),并在多个公共数据集上验证了其拟合与预测效果.结果表明,原始LW模型在部分数据中表现良好,但在非原始协议的样本中预测偏差显著;而Picard通过迭代优化显著提升了预测准确性.本研究为原位Hi-C数据的质控提供了理论依据与实践工具,并为三维基因组测序模型的进一步优化提供了思路. 展开更多
关键词 原位Hi-C测序 极大似然估计 Lander-waterman公式
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基于SSE2的Smith-Waterman算法 被引量:2
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作者 戴正华 张庆丹 +2 位作者 徐琳 谭光明 冯圣中 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第11期85-87,共3页
Smith-Waterman动态规划算法是生物信息学使用最广泛的序列匹配算法,由于存在严重的数据依赖关系,该算法的细粒度数据并行性开发受到了很大限制。文章从简化数据依赖关系出发,采用前驱计算思想,提出了基于X86处理器多媒体指令集SSE2的Sm... Smith-Waterman动态规划算法是生物信息学使用最广泛的序列匹配算法,由于存在严重的数据依赖关系,该算法的细粒度数据并行性开发受到了很大限制。文章从简化数据依赖关系出发,采用前驱计算思想,提出了基于X86处理器多媒体指令集SSE2的Smith-Waterman细粒度并行算法SWSSE2,在相似性显著的情况下比普通的SW算法性能提高5倍,且与测试集无关。一般相似性不显著的情形下,同目前最好的动态规划细粒度并行算法SWMMX相比可以获得1.5倍的加速比。 展开更多
关键词 Smith-waterman 算法 细粒度并行算法 SIMD SSE2
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基因组装配中存在重复序列叠加时重叠群计数的推广的Lander-Waterman定理 被引量:2
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作者 黄海云 张屹 《河北科技大学学报》 CAS 2012年第5期384-385,463,共3页
针对基因组组装算法理论进行了改进,该研究对于经典的Lander-Waterman定理在repeatcollapse存在的情况下进行了推广,对于判断基因组组装的contig的个数是否合理,组装质量是否可靠有重要的参考价值。
关键词 Lander-waterman公式 重复序列 基因组组装 重叠群
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Smith-Waterman算法OpenMP并行化 被引量:3
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作者 张瑜 王继东 《自动化技术与应用》 2010年第1期37-40,共4页
基因比对可以实现对海量生物信息的分析和处理,其中Smith-Waterman算法实现的比对信息精确度较高,但是处理速度慢。本文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对Smith-Waterman算法进行了并行化实现。在一个拥有四个双核CPU的SMP节点上的测... 基因比对可以实现对海量生物信息的分析和处理,其中Smith-Waterman算法实现的比对信息精确度较高,但是处理速度慢。本文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对Smith-Waterman算法进行了并行化实现。在一个拥有四个双核CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该局部比对算法的速度提高了40%。 展开更多
关键词 OPENMP SMITH-waterman算法 并行编程
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Waterman不等式的改进(英文)
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作者 戴滨林 周树清 《晓庄学院自然科学学报》 CAS 2000年第2期18-22,共5页
证明了关于Rn 中离散M bius群的一些不等式 .主要结果 :[1]如果S=a bc d 和T=λ 00λ - 1生成一个离散非初等群Γ ,那么 ,(1)当|λ|≠ 1时 ,λ- λ~/ |λ|2 2(1+|ad|) 1;(2 )当|λ|=1,λ- λ~/ |λ|2 |2(1/ 4sin2 (π/ ... 证明了关于Rn 中离散M bius群的一些不等式 .主要结果 :[1]如果S=a bc d 和T=λ 00λ - 1生成一个离散非初等群Γ ,那么 ,(1)当|λ|≠ 1时 ,λ- λ~/ |λ|2 2(1+|ad|) 1;(2 )当|λ|=1,λ- λ~/ |λ|2 |2(1/ 4sin2 (π/ 10 ) +|ad|) 1;[2 ]如果S=a bc d ∈M(Rn) ,T =α  00 γ ∈M(Rn) ,Γ =〈S ,T〉是一个M(Rn)上的非初等纯双曲群 ,那么‖S-I‖·‖T-I‖ >2/ 5. 展开更多
关键词 waterman不等式 CLIFFORD矩阵 离散群
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Smith-Waterman算法在脉动阵列上的实现及分析 被引量:6
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作者 汪冬 唐志敏 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期12-20,共9页
Smith Waterman算法是一种经典的序列比对算法 ,在双序列比对的情况下具有比较好的性能 ,但是在大规模的序列比对时 ,其性能并不能令人满意 .脉动式阵列和Smith Waterman算法有比较好的吻合性 .该文通过在龙芯 1号处理器上附加一个脉动... Smith Waterman算法是一种经典的序列比对算法 ,在双序列比对的情况下具有比较好的性能 ,但是在大规模的序列比对时 ,其性能并不能令人满意 .脉动式阵列和Smith Waterman算法有比较好的吻合性 .该文通过在龙芯 1号处理器上附加一个脉动式阵列的协处理器 ,构建了硬件模型 .通过模拟器的验证 ,附加了协处理器的龙芯 1号的性能与没有附加协处理器时的性能之比接近于线性 .该文最后根据硬件模型和模拟器的性能数据 。 展开更多
关键词 SMITH-waterman算法 脉动阵列 序列比对算法 计算机 生物信息学
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基于FPGA的带回溯的Smith-Waterman算法加速器的设计与实现 被引量:1
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作者 邹丹 窦勇 +1 位作者 夏飞 倪时策 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期29-32,共4页
针对传统的Smith-Waterman硬件算法加速器未保存回溯路径而无法回溯的问题,通过将计算路径存入外存,在FPGA平台上基于脉动阵列实现了带回溯的Smith-Waterman算法加速器,详细阐述了算法加速器回溯设计中的关键技术以及算法加速器的系统... 针对传统的Smith-Waterman硬件算法加速器未保存回溯路径而无法回溯的问题,通过将计算路径存入外存,在FPGA平台上基于脉动阵列实现了带回溯的Smith-Waterman算法加速器,详细阐述了算法加速器回溯设计中的关键技术以及算法加速器的系统结构。实验表明,与传统的解决方案相比,带回溯的算法加速器最高可获得161倍加速比,能够有效提高带回溯的Smith-Waterman算法执行效率。 展开更多
关键词 FPGA SMITH-waterman算法 脉动阵列 回溯
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法国华特曼(Waterman)红墨水的染料分析
8
作者 齐宗韶 《中国制笔》 2009年第1期19-20,共2页
纸色谱法径向展开,根据斑点颜色、比移值和最大吸收波长鉴定出Waterman红墨水由酸性红G和日落黄两种染料组成。洗脱定容后,用分光光度法分别测定其含量。
关键词 waterman红墨水 酸性红G 日落黄 染料分析
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导数分光光度法测定华特曼(Waterman)红墨水的染料
9
作者 齐宗韶 《中国制笔》 2009年第1期16-18,共3页
纸色谱法径向展开,根据斑点颜色、比移值和最大吸收波长鉴定出Waterman红墨水由酸性红G(CI18050)和日落黄(CI15985)两种染料组成。用一阶导数法于547nm处测定酸性红G含量。在505nm处从供试品总吸收度中扣除酸性红G的吸收度后,计算日落... 纸色谱法径向展开,根据斑点颜色、比移值和最大吸收波长鉴定出Waterman红墨水由酸性红G(CI18050)和日落黄(CI15985)两种染料组成。用一阶导数法于547nm处测定酸性红G含量。在505nm处从供试品总吸收度中扣除酸性红G的吸收度后,计算日落黄的含量。本法不需分离直接测定,方法简便结果准确。 展开更多
关键词 waterman红墨水 酸性红G 日落黄 分光光度法 染料测定
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Smith-Waterman算法优化改进与Spark并行化研究 被引量:4
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作者 李雷孝 刘燕凤 高静 《内蒙古农业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第5期76-85,共10页
Smith-Waterman算法是1种精确度最高、广泛应用于文本搜索的生物学序列比对算法。在对Smith-Waterman算法深入研究的基础上,从减少计算任务量和降低计算复杂度两个方面对算法进行优化改进,将优化改进算法基于Spark平台进行算法并行化设... Smith-Waterman算法是1种精确度最高、广泛应用于文本搜索的生物学序列比对算法。在对Smith-Waterman算法深入研究的基础上,从减少计算任务量和降低计算复杂度两个方面对算法进行优化改进,将优化改进算法基于Spark平台进行算法并行化设计,并通过准确性测试、算法运行速度测试、算法速度比较测试、算法可扩展性测试等实验分析优化改进算法和并行化算法的性能。实验结果表明:优化改进和并行化后的算法在保证准确性的前提下,极大地提高了算法运行速度和可扩展性。 展开更多
关键词 基因序列比对 SMITH-waterman算法 优化改进 Spark并行化
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Comparative Study of the Parallelization of the Smith-Waterman Algorithm on OpenMP and Cuda C
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作者 Amadou Chaibou Oumarou Sie 《Journal of Computer and Communications》 2015年第6期107-117,共11页
In this paper, we present parallel programming approaches to calculate the values of the cells in matrix’s scoring used in the Smith-Waterman’s algorithm for sequence alignment. This algorithm, well known in bioinfo... In this paper, we present parallel programming approaches to calculate the values of the cells in matrix’s scoring used in the Smith-Waterman’s algorithm for sequence alignment. This algorithm, well known in bioinformatics for its applications, is unfortunately time-consuming on a serial computer. We use formulation based on anti-diagonals structure of data. This representation focuses on parallelizable parts of the algorithm without changing the initial formulation of the algorithm. Approaching data in that way give us a formulation more flexible. To examine this approach, we encode it in OpenMP and Cuda C. The performance obtained shows the interest of our paper. 展开更多
关键词 CUDA GP-GPU OPENMP PARALLEL COMPUTING Smith-waterman
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基于OpenCL的Smith-Waterman算法硬件加速研究 被引量:1
12
作者 申曦 蒋剑飞 《信息技术》 2020年第4期1-4,共4页
生物序列分析由于其数据的海量性、分析算法的多样性和复杂性,因此其对运算平台以及软件工具有着很高的要求。在生物序列分析领域中,文中针对序列比对所采用的经典算法即Smith-Waterman算法在FPGA加速平台下的性能进行研究,利用开放运... 生物序列分析由于其数据的海量性、分析算法的多样性和复杂性,因此其对运算平台以及软件工具有着很高的要求。在生物序列分析领域中,文中针对序列比对所采用的经典算法即Smith-Waterman算法在FPGA加速平台下的性能进行研究,利用开放运算语言OpenCL进行异构平台的硬件加速设计。通过利用Smith-Waterman算法的波前特性,在硬件设计层面上实现算法在运算过程中的高度并行化,弥补了在CPU单一平台下只能进行串行运算的不足。通过对大量不同样本序列的测试表明,利用算法的波前特性,针对短序列比对,FPGA的运算速度最高能达到CPU的4倍。 展开更多
关键词 异构加速 序列比对 史密斯沃特曼算法 波前特性 现场可编程逻辑阵列
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基于图数据结构的生产追溯信息处理系统
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作者 徐志达 鲍敏 《自动化与仪表》 2025年第8期128-133,共6页
为了解决目前离散型工厂MES系统深层数据查询时间长以及生产环节中返工返修的信息追溯问题,通过对生产过程数据的归一化和重组等操作,针对实际产线的工序流程进行了图数据建模,实现了关系型数据和图数据的映射关系,并通过Smith-Waterma... 为了解决目前离散型工厂MES系统深层数据查询时间长以及生产环节中返工返修的信息追溯问题,通过对生产过程数据的归一化和重组等操作,针对实际产线的工序流程进行了图数据建模,实现了关系型数据和图数据的映射关系,并通过Smith-Waterman序列比对算法对返工返修产线进行归因与匹配,得到相似产线工序的最大公共子集,建立了基于图数据库存储的信息处理系统。结果表明,利用在图数据库中已建立的工序数据,重复序列检测能够有效地识别工序中的返工返修问题。 展开更多
关键词 图数据 实体建模 过程追溯 SMITH-waterman算法
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沙戈荒风电场经柔性低频送出线路保护方案
14
作者 刘至圣 徐嘉豪 +2 位作者 张粲 杨茜茜 孙琳 《内蒙古电力技术》 2025年第3期44-53,共10页
针对沙戈荒风电系统交流线路两侧故障电流特征较为特殊,传统电流差动保护存在拒动风险的问题,提出一种基于改进Smith-Waterman(SW)算法的新型纵联保护方案,并通过硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)实验对方案进行验证。结果显示,所提... 针对沙戈荒风电系统交流线路两侧故障电流特征较为特殊,传统电流差动保护存在拒动风险的问题,提出一种基于改进Smith-Waterman(SW)算法的新型纵联保护方案,并通过硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)实验对方案进行验证。结果显示,所提方案能够准确判断区内外故障,具备较强的抗过渡电阻干扰能力,对于TA存在15%测量误差或存在25 dB高斯噪声干扰的情形仍具有较好的适应性,能够满足柔性低频输电线路保护方案要求。 展开更多
关键词 沙戈荒风电场 柔性低频输电 纵联保护 故障特征 改进Smith-waterman算法
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GPU加速的生物序列比对 被引量:15
15
作者 林江 唐敏 童若锋 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期420-427,共8页
为了精确高效地进行生物序列比对,提出一种GPU加速的Smith-Waterman算法.该算法使用菱形数据布局以更充分地利用GPU的并行处理能力;使用查询串分批处理技术来支持上百兆规模的序列比对;同时引入树形算法,以优化最大匹配值的计算.将该算... 为了精确高效地进行生物序列比对,提出一种GPU加速的Smith-Waterman算法.该算法使用菱形数据布局以更充分地利用GPU的并行处理能力;使用查询串分批处理技术来支持上百兆规模的序列比对;同时引入树形算法,以优化最大匹配值的计算.将该算法在一块NVIDIA GeForce GTX285显卡上实现,并使用多组不同规模的生物序列进行了比对实验.实验结果表明,与CPU上的串行算法相比,采用文中算法最高可获得120倍以上的性能提升. 展开更多
关键词 SMITH-waterman算法 序列比对 CUDA
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散射对煤粉太赫兹光谱定量分析的应用研究 被引量:5
16
作者 梁良 童敏明 +2 位作者 魏明生 李猛 董海波 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2365-2370,共6页
在利用太赫兹光谱系统对煤质进行定量分析的过程中,样品压片内部煤粉颗粒和高密度聚乙烯颗粒之间的空气孔隙使太赫兹波产生散射进而导致所测煤样本征吸收光谱产生误差。针对样品压片中煤粉颗粒和空气孔隙存在形式的不同建立了压片等效结... 在利用太赫兹光谱系统对煤质进行定量分析的过程中,样品压片内部煤粉颗粒和高密度聚乙烯颗粒之间的空气孔隙使太赫兹波产生散射进而导致所测煤样本征吸收光谱产生误差。针对样品压片中煤粉颗粒和空气孔隙存在形式的不同建立了压片等效结构,采用Foldy-Twersky EFA理论和迭代Waterman-Truell EFA理论在2~3.5THz频率区间内对压片内部的散射情况进行了数值研究,建立了煤样本征吸收谱提取模型,并利用该模型分别对六种不同粒径范围的煤粉-高密度聚乙烯颗粒混合物压片样品进行了太赫兹域消光光谱的散射校正处理。实验结果表明当煤粉颗粒直径小于38.5μm时,高密度聚乙烯颗粒间空气孔隙对所测样品消光光谱的影响处于主导地位,当煤粉颗粒粒径处于38.5~55μm时,煤粉颗粒散射与空气孔隙散射导致的消光在数值上较为接近,随着颗粒直径进一步增加,煤粉自身散射对吸收光谱的影响也逐步增强并处于主导地位。散射校正前后煤样吸收谱的相关系数和均方根误差表明文中所述模型能够有效减小105μm以下粒径范围内散射对煤粉-高密度聚乙烯混合物压片样品太赫兹吸收光谱的影响,为太赫兹域煤质吸收光谱的定量分析提供了理论基础。 展开更多
关键词 太赫兹光谱 煤颗粒 散射 Foldy-Twersky EFA waterman-Truell EFA
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一种面向生物信息学的可重构加速卡的设计与实现 被引量:5
17
作者 张佩珩 刘新春 江先阳 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期930-937,共8页
人类基因组测序工作完成后,对基因数据的处理和分析能力提出了更高的要求.生物信息学的基本研究方法之一就是计算,其算法的特点是数据量较大、算法比较简单、运算类型单一、重复性较强、潜在的并行度较高.用现有的大规模并行机或超级服... 人类基因组测序工作完成后,对基因数据的处理和分析能力提出了更高的要求.生物信息学的基本研究方法之一就是计算,其算法的特点是数据量较大、算法比较简单、运算类型单一、重复性较强、潜在的并行度较高.用现有的大规模并行机或超级服务器等通用系统解决这些问题,既浪费系统的资源,使用维护也比较复杂,有些问题甚至无法在限定的时间内完成.提出了一种比较通用的算法可重构硬件加速卡的体系结构,以全局SmithWaterman算法为例,阐述了从算法到硬件实现的映射过程,并指出了将其他类型算法映射到该加速卡上的可行性. 展开更多
关键词 全局Smith-waterman算法 可重构 硬件加速卡 FPGA
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面向OpenCL架构的大规模生物序列比对 被引量:2
18
作者 陈钢 韦刚 +2 位作者 李国波 裴颂文 吴百锋 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2012年第2期392-398,共7页
为提高生物序列比对算法的性能和效率,提出一种异构处理平台下可移植的大规模生物序列比对算法及其优化方法.通过改变原有Smith-Waterman算法的计算流程和数据依赖关系,增加序列比对的并行性;通过改变存储器布局后使用向量数据类型,提... 为提高生物序列比对算法的性能和效率,提出一种异构处理平台下可移植的大规模生物序列比对算法及其优化方法.通过改变原有Smith-Waterman算法的计算流程和数据依赖关系,增加序列比对的并行性;通过改变存储器布局后使用向量数据类型,提高全局存储器的带宽利用率;通过增加偏移量改变存储器模块的映射方式,避免模块访问冲突,提高局部存储器的使用效率.实验结果表明,优化后的生物序列比对性能提升了近100倍. 展开更多
关键词 OPENCL GPU 生物序列比对 SMITH-waterman算法
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基于SVM和序列联配的攻击特征提取方法 被引量:2
19
作者 刘卫国 胡勇刚 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期4328-4332,共5页
针对序列联配应用于攻击特征提取时的碎片和噪声干扰问题,采用SVM分类器将多攻击样本转换成单一攻击样本,以减少联配过程中的噪声序列;在两序列联配Smith-Waterman算法的基础上,改变空位罚分方式,引入连续匹配字符奖励,提出一种改进的Sm... 针对序列联配应用于攻击特征提取时的碎片和噪声干扰问题,采用SVM分类器将多攻击样本转换成单一攻击样本,以减少联配过程中的噪声序列;在两序列联配Smith-Waterman算法的基础上,改变空位罚分方式,引入连续匹配字符奖励,提出一种改进的Smith-Waterman(ISW)算法。结合SVM分类器与ISW算法构建攻击特征提取模型。研究结果表明:该模型的联配结果能准确地表达攻击特征,降低检测系统的误报率。 展开更多
关键词 入侵检测 攻击特征自动提取 支持向量机 序列联配 SMITH-waterman算法
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