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近鄰結合法

指数 近鄰結合法

近鄰相接法(neighbor-joining method)是一種研究DNA而建立親緣關係的方法,在計算生物學、生物信息學、系統生物學、演化生物學與系統發生學中時常使用。在1987年由和根井正利建立該方法。 該方法,後來也應用在電腦演算法之中。 該法依賴距離矩陣資料,由序列建立支序圖或親緣關係圖的方法。先由序列算出每一對細菌間的演化距離,將所有的演化距離資料整理成一個距離矩陣,再利用距離矩陣的資料畫出樹型。.

9 关系: 算法系统生物学系統發生樹计算生物学距离矩阵電子計算機根井正利演化生物学最邻近搜索

算法

-- 算法(algorithm),在數學(算學)和電腦科學之中,為任何良定义的具體計算步驟的一个序列,常用於計算、和自動推理。精確而言,算法是一個表示爲有限長列表的。算法應包含清晰定義的指令用於計算函數。 算法中的指令描述的是一個計算,當其時能從一個初始狀態和初始輸入(可能爲空)開始,經過一系列有限而清晰定義的狀態最終產生輸出並停止於一個終態。一個狀態到另一個狀態的轉移不一定是確定的。隨機化算法在内的一些算法,包含了一些隨機輸入。 形式化算法的概念部分源自尝试解决希尔伯特提出的判定问题,並在其后尝试定义或者中成形。这些尝试包括库尔特·哥德尔、雅克·埃尔布朗和斯蒂芬·科尔·克莱尼分别于1930年、1934年和1935年提出的遞歸函數,阿隆佐·邱奇於1936年提出的λ演算,1936年的Formulation 1和艾倫·圖靈1937年提出的圖靈機。即使在當前,依然常有直覺想法難以定義爲形式化算法的情況。.

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系统生物学

系统生物学(Systems biology),是一个试图整合不同层次信息以理解生物系统如何行使功能的学术领域。通过研究某生物系统各不同部分之间的相互关系和相互作用(例如,与细胞信号传送、代谢通路、细胞器、细胞、生理系统与生物等相关的基因和蛋白网络),系统生物学期望最终能够建立整个系统的可理解模型。系统生物学大量使用数学的和计算技术的模型。 特别是从2000年开始,这个概念在各种环境下被广泛用于生物学。人类基因组计划是生物学中应用系统思维的一个例子,它导致新的合作的方式来处理在遗传学生物学领域的问题。系统生物学的目标之一是模拟和发现涌现的特性,细胞的,组织的和生物体的特性,作为一个系统,其理论描述只能用系统生物学的技术进行。这些通常涉及代谢网络或细胞信号传送网络。 系统生物学开始于对基因和蛋白质的研究,该研究使用高通量技术来测定某物种在给定条件干涉下基因组和蛋白质组的变化。研究基因组的高通量技术包括用来测定mRNA变化的生物芯片技术。高通量蛋白质组学方法包括质谱,该技术用于鉴定蛋白质,检测蛋白修饰和量化蛋白质表达水平。.

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系統發生樹

系統發生樹(phylogenetic tree)又稱演化樹或进化树(evolutionary tree),是表明被認爲具有共同祖先的各物種間演化關係的樹状图。是一種親緣分支分類方法(cladogram)。在图中,每個節點代表其各分支的最近共同祖先,而節點间的綫段長度對應演化距離(如估計的演化時間)。.

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计算生物学

计算生物学(Computational Biology)是生物学的一个分支。根据美国国家卫生研究所(NIH)的定义,它是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术,用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。该领域被广泛定义,包括计算机科学,应用数学,动画,统计学,生物化学,化学,生物物理学,分子生物学,遗传学,基因组学,生态学,进化,解剖学,神经科学和科学可视化的基础。 计算生物学与不同,生物计算是计算机科学和计算机工程的子领域,使用生物工程和生物学建造计算机,但是类似于生物信息学,这是一个跨学科的科学,使用计算机存储和处理生物数据。.

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距离矩阵

在数学中, 一个距离矩阵是一个包含一组点两两之间距离的矩阵(即 二维数组)。因此给定N个欧几里得空间中的点,其距离矩阵就是一个非负实数作为元素的N×N的对称矩阵。这些点两两之间点对的数量,N×(N-1)/2,也就是距离矩阵中独立元素的数量。距离矩阵和邻接矩阵概念相似,其区别在于后者仅包含元素(点)之间是否互相连通,并没有包含元素(点)之间的连通的成本或者距离。因此,距离矩阵可以看成是邻接矩阵的加权形式。 举例来说,我们分析如下二维点a至f。在这里,我们把点所在像素之间的欧几里得度量作为距离度量。 其距离矩阵为: 距离矩阵的这些数据可以进一步被看成是图形表示的热度图(如下图所示),其中黑色代表距离为零,白色代表最大距离。 在生物信息学中,距离矩阵用来表示与坐标系无关的蛋白质结构,还有序列空间中两个序列之间的距离。这些表示被用在结构比对,序列比对,还有在核磁共振,X射线和结晶学中确定蛋白质结构。 有时候距离矩阵也被称作相似性矩阵。.

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電子計算機

--,亦稱--,计算机是一种利用数字电子技术,根据一系列指令指示其自动执行任意算术或逻辑操作序列的设备。计算机遵循被称为“程序”的一般操作集的能力使他们能够执行极其广泛的任务。 计算机被用作各种工业和消费设备的控制系统。这包括简单的特定用途设备(如微波炉和遥控器)、工业设备(如工业机器人和计算机辅助设计),以及通用设备(如个人电脑和智能手机之类的移动设备)等。尽管计算机种类繁多,但根据图灵机理论,一部具有最基本功能的计算机,应当能够完成任何其它计算机能做的事情。因此,理论上从智能手机到超级计算机都应该可以完成同样的作业(不考虑时间和存储因素)。由于科技的飞速进步,下一代计算机总是在性能上能够显著地超过其前一代,这一现象有时被称作“摩尔定律”。通过互联网,计算机互相连接,极大地提高了信息交换速度,反过来推动了科技的发展。在21世纪的现在,计算机的应用已经涉及到方方面面,各行各业了。 自古以来,简单的手动设备——就像算盘——帮助人们进行计算。在工业革命初期,各式各样的机械的出现,其初衷都是为了自动完成冗长而乏味的任务,例如织机的编织图案。更复杂的机器在20世纪初出现,通过模拟电路进行复杂特定的计算。第一台数字电子计算机出现于二战期间。自那时以来,电脑的速度,功耗和多功能性不断增加。在现代,机械计算--机的应用已经完全被电子计算机所取代。 计算机在组成上形式不一,早期计算机的体积足有一间房屋的大小,而今天某些嵌入式计算机可能比一副扑克牌还小。当然,即使在今天依然有大量体积庞大的巨型计算机为特别的科学计算或面向大型组织的事务处理需求服务。比较小的,为个人应用而设计的称为微型计算机(Personal Computer,PC),在中國地區简称為「微机」。我們今天在日常使用“计算机”一词时通常也是指此,不过现在计算机最为普遍的应用形式却是嵌入式,嵌入式计算机通常相对简单、体积小,并被用来控制其它设备——无论是飞机、工业机器人还是数码相机。 同计算机相关的技术研究叫计算--机科学,而「计算机技术」指的是将计算--机科学的成果应用于工程实践所派生的诸多技术性和经验性成果的总合。「计算机技术」与「计算机科学」是两个相关而又不同的概念,它们的不同在于前者偏重于实践而后者偏重于理论。至於由数据为核心的研究則称為信息技术。 传统上,现代计算机包括至少一个处理单元(通常是中央处理器(CPU))和某种形式的存储器。处理元件执行算术和逻辑运算,并且排序和控制单元可以响应于存储的信息改变操作的顺序。外围设备包括输入设备(键盘,鼠标,操纵杆等)、输出设备(显示器屏幕,打印机等)以及执行两种功能(例如触摸屏)的输入/输出设备。外围设备允许从外部来源检索信息,并使操作结果得以保存和检索。.

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根井正利

根井正利(根井正利,),日裔美国生物学家,美国国家科学院院士,中性演化理论的坚定拥护者。现任宾州州立大学的生物学讲席教授和宾夕法尼亚州立大学遗传学研究所的所长。.

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演化生物学

演化生物学(evolutionary biology)是生物学的的一个分支,其关注的是所产生地球上生命多样性的演化的研究。研究演化生物学的人被称为一个演化生物学家。演化生物学家研究物种的起源和新物种的起源。.

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最邻近搜索

最邻近搜索(Nearest Neighbor Search, NNS)又称为“最近点搜索”(Closest point search),是一个在尺度空间中寻找最近点的优化问题。问题描述如下:在尺度空间M中给定一个点集S和一个目标点q ∈ M,在S中找到距离q最近的点。很多情况下,M为多维的欧几里得空间,距离由欧几里得距离或曼哈顿距离决定。 高德纳在《计算机程序设计艺术》(1973)一书的第三章中称之为邮局问题,即居民寻找离自己家最近的邮局。.

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