《基於系綜空腔理論的布爾網路信息傳播行為研究與套用》是依託北京航空航天大學，由郭炳暉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於系綜空腔理論的布爾網路信息傳播行為研究與套用
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：郭炳暉
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
布爾網路的信息傳播行為分析在生命活動預測和基因干預醫療方面具有重大意義，並被認為是當前生物數學領域的重要挑戰性問題之一。特別是在臨界參數區域高階量級布爾網路集合性質統計分析方面，仍然面臨高計算複雜度瓶頸。本項目計畫以基因信息長程相關特性為突破點，通過隨機高維布爾代數方程組和自旋因子圖實現對信息行為的建模，利用統計物理系綜空腔理論來分析布爾網路中瞬態、時滯和周期擾動信息隨時間演化的擴散規律；同時，在構建啟發式綜覽信息傳播過程描述基因表達行為的基礎上，降低臨界相變區域大規模布爾網路分析計算複雜度並分析吸引集魯棒性和系統可控性；進一步在通過極大匹配集計算驅動節點和基態生成元分析的基礎上，構建關鍵基因調控節點快速識別算法和基因干預決策方法。在融合具有一定前期研究基礎的能態模型及統計方法條件下，本項目將探索布爾網路信息演化行為新的描述框架、計算模式與分析方法，爭取在理論與套用方面均取得創新與突破。
結題摘要
隨著上世紀末人類基因組計畫的完成，以基因科學為代表的新興交叉科學越來越深的影響著人類的未來發展。基因調控網路特別是其對應的布爾網路模型，是分子水平上研究基因和基因調控關聯關係的基本模型，本項目針對基因調控網路的結構、演化和調控開展基礎性研究，對於生命活動預測、推進基因干預治療都具有很強的理論和指導價值。本項目的主要研究內容是對布爾網路所對應的基因調控關聯過程給出了網路化的結構描述和動力學演化分析，在分析互動信息傳播的基礎上實現了對關鍵基因點位識別和基因表型調控策略的機制探索，在以下三個方面取得了一定的研究成果：基於激活-抑制基因間關聯關係的布爾網路模型結構特徵分析、基於基因間調控關係敏感性的布爾網路演化動力學特徵分析、在對布爾網路模型動力學特徵研究的基礎上開展關鍵節點識別和調控策略的研究。同時，通過對人類細胞基因的真實調控網路套用上述方法進行分析，得出了具有一定指導意義的理論數據實證結果。本項目在布爾網路模型互動信息熵計算和基於最長控制鏈的基因調控策略等方面取得的方法創新和算法創新，在構建關鍵基因調控節點快速識別算法和基因共表達數據干預決策方案方面都能具備很強的指導意義和套用意義。
