Βελτιστοποίηση αλγόριθμων μαθηματικών μοντέλων βιοπληροφορικής

Περίληψη

Η εργασία αποτελείται από τέσσερα (4) κεφάλαια:Κεφάλαιο 1-Αλγόριθμοι και Μαθηματικά ΜοντέλαΤο κεφάλαιο αυτό παρέχει ορισμούς για τα βιολογικά μακρομόρια και κυρίως για τις μαθηματικές αναπαραστάσεις των δευτεροταγών δομών RNA. Από το σύνολο των κανονικών ζευγών, είναι σαφές ότι μια συγκεκριμένη ακολουθία RNA έχει πολλές πιθανές δομές. Στην πραγματικότητα, ο αριθμός των πιθανών δομών αυξάνεται εκθετικά με το μήκος της ακολουθίας RNA, οπότε θεωρείται πρόκληση ο προσδιορισμός του ρόλου της δομής και η πρόβλεψη της πιθανής λειτουργίας του. Παρουσιάζεται ένας νέος ‘loopless’ αλγόριθμος παραγωγής μεταθέσεων για την αναπαράσταση κλειστών δευτεροταγών δομών RNA, ο οποίος μειώνει την πολυπλοκότητα σε O(n), κάνοντας μόνο αντιμεταθέσεις μη γειτονικών ζευγών. Ο αντίστοιχος κώδικας του προγράμματος σε C μπορεί να βρεθεί στο Παράρτημα Α της εργασίας αλλά και στο εργαστήριο του τμήματος CMODLAB. Προτείνονται επίσης δύο νέοι αλγόριθμοι, για την παραγωγή ένθετων συνόλων (nested sets) και Motzkin λέξεω ...
περισσότερα
The Thesis consists of four (4) chapters:Chapter 1-Algorithms and Mathematical ModelingThis chapter provides definitions for biological macromolecules and mainly for the mathematical representations of RNA secondary structures. From the set of canonical pairs, it is clear that a given RNA sequence has many potential structures. In fact, the number of possible structures grows exponentially with the length of the RNA sequence. The challenge is to identify whether structure plays a functional role for a given RNA sequence and, if yes, to predict this functional RNA structure. A new ‘loopless’ permutation-based algorithm is introduced for the representation of closed RNA secondary structures, which generates the permutations on base-pairs of ‘k-noncrossing’ setting partitions. The proposed algorithm reduces the computational complexity of known similar techniques in O(n), using minimal change ordering and transposing of not adjacent elements. The corresponding programming code in C can be found in Appendix A. We also propose two efficient algorithms, for the generation of nested sets and for the transformation of the generating permutations on base-pairs of k-noncrossing setti3" style=" width: 100%; border: 1px solid #adadad; -webkit-box-shadow: 5px 4px 9px -6px rgba(0,0,0,0.75); -moz-box-shadow: 5px 4px 9px -6px rgba(0,0,0,0.75); box-shadow: 5px 4px 9px -6px rgba(0,0,0,0.75); ">

Όλα τα τεκμήρια στο ΕΑΔΔ προστατεύονται από πνευματικά δικαιώματα.

DOI
10.12681/eadd/31573
Διεύθυνση Handle
http://hdl.handle.net/10442/hedi/31573
ND
31573ch can be approached using the theory of the Travelling Salesman Problem (TSP). Although both problems are NP-Complete, many heuristics methods and genetic algorithms, such as ant colony optimization (ACO) for the TSP are known (not studied in this thesis).Additionally, based on the general CBR cycle processing for the adaption of its structural component (Retrieve, Reuse, Revise and Retain), we designed the theoretical framework of a CBR System in order to response and manage the information concerning sequential terms of biological structures and the implementation of pattern recognition on secondary structures. While problems concerning representations of certain biological structures like secondary structures, either are characterized as NP-complete or with high complexity, we proposed a theoretical combination of a machine-learning technique, with the basic Combinatorics terminology and the Longest Common Subsequent (LCS) method as a suitable and user friendly solution for accessing biological data and manage pattern recognition and mathematical modeling. Chapter 3-Applications in BiomedicineConsidering the latest researches, disruptions in the regulation of mitochondrial dynamics, low energy production, increased reactive oxygen species and mtDNA damage are relevant to human diseases, mainly in neurogenerative diseases. In this chapter we review several mechanisms of neurogenerative diseases like protein misfolding and mitochondrial malfunction. While recent studies have already prove the significant connection between mitochondrial dysfunction and human diseases and the disruptions of energy production due to inappropriate topological structure, we present a new theoretical mechanism concerning the formulation of the high energy concentration in mitochondrial inner membrane, characterizing the internal mitochondrial membrane as a natural superconductor, where electrical resistance of exactly zero occurs in certain temperature; nevertheless the creation of electric complexes into the inner mitochondrial membrane due to the unusual concentration of protons disrupts the normal flow of electrons and the production of ATP. Therefore, we proposed the term ‘electric thromboses’ for the explanation of these inadequate electrons’ flow, presenting simultaneously a natural mechanism of this important and unique phenomenon. Chapter 4-BioethicsIn this last chapter we discussed several aspects concerning the effects of artificial biomedical applications, considering the upcoming post humanism period. While the challenge of constructing Nano devices that imitate the operations of cell and other biological systems seems more realistic through the successful efforts in the synthesis and manufacturing of Nano scale materials and the combination of Bioinformatics, the variability in the ideological use of such concepts is associated with bioethical issues and several legal aspects. The convergence of bioethics and computer ethics, attempts to illustrate and approach problems, occurring by the fusion of human and machine, like clinical issues, privacy, confidentiality in medical diagnosis, directed individualized treatment or even more subjects of criminality and immortality, human dignity and justice or even industrial cost. The ethical considerations of innovating technologies have to be announced and explained to the social target groups. Therefore, it is ethically desirable to determine whether new artificial types of prognosis or treatment will be more effective and safe for humans when compared to conventional ones. Undoubtedly artificial bio-technologies will deliver a variety of improvements or a technological and healthcare revolution. The main problem is to study at early stage any social side effects. περισσότερα
Συγγραφέας
Αλεξίου, Αθανάσιος (Πατρώνυμο: Θεόδωρος) ΗμερομηνίαΚατέβασμα αρχείου PDF
2012
Ίδρυμα
Ιόνιο Πανεπιστήμιο. Πληροφορικής
Εξεταστική επιτροπή
Βλάμος Παναγιώτης
Χρυσικόπουλος Βασίλειος
Ανδρόνικος Θεόδωρος
Κούβελας Δημήτριος
Κουτσούρης Δημήτριος-Διονύσιος
Χατζηνικολάου Μαρία
Χάλλεϋ Τζων-Μάξγουελ
Επιστημονικό πεδίο
Φυσικές Επιστήμες
Επιστήμη Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορική

Όλα τα τεκμήρια στο ΕΑΔΔ προστατεύονται από πνευματικά δικαιώματα.

Χώρα
Ελλάδα
Γλώσσα
Αγγλικά
Άλλα στοιχεία
232 σ., πιν., σχημ., ευρ.
Στατιστικά χρήσης
ΠΡΟΒΟΛΕΣ
Αφορά στις μοναδικές επισκέψεις της διδακτορικής διατριβής για την χρονική περίοδο 07/2018 - 07/2023.
Πηγή: Google Analytics.
ΞΕΦΥΛΛΙΣΜΑΤΑ
Αφορά στο άνοιγμα του online αναγνώστη για την χρονική περίοδο 07/2018 - 07/2023.
Πηγή: Google Analytics.
ΜΕΤΑΦΟΡΤΩΣΕΙΣ
Αφορά στο σύνολο των μεταφορτώσων του αρχείου της διδακτορικής διατριβής.
Πηγή: Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών.
ΧΡΗΣΤΕΣ
Αφορά στους συνδεδεμένους στο σύστημα χρήστες οι οποίοι έχουν αλληλεπιδράσει με τη διδακτορική διατριβή. Ως επί το πλείστον, αφορά τις μεταφορτώσεις.
Πηγή: Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών.
Σχετικές εγγραφές (με βάση τις επισκέψεις των χρηστών)