【摘 要】
：
生化反应模型可以从分子层面描述组织、器官的功能,甚至在更高层面中描述生物种群的行为和时间演化。相较于确定性的生化反应模型,随机模型能够更加精确地刻画反应系统内部的动力作用,但它同时也为模型的计算带来了更多挑战。在实际应用场景中,模型参数往往是未知的,此时就需要通过一些方法进行估计。贝叶斯推断是解决这类模型的参数推断问题的一种主流方式。特别地,考虑到随机生化反应模型的似然函数未知,直接推断比较困难,
论文部分内容阅读
生化反应模型可以从分子层面描述组织、器官的功能,甚至在更高层面中描述生物种群的行为和时间演化。相较于确定性的生化反应模型,随机模型能够更加精确地刻画反应系统内部的动力作用,但它同时也为模型的计算带来了更多挑战。在实际应用场景中,模型参数往往是未知的,此时就需要通过一些方法进行估计。贝叶斯推断是解决这类模型的参数推断问题的一种主流方式。特别地,考虑到随机生化反应模型的似然函数未知,直接推断比较困难,因此采用贝叶斯的近似计算方法。近似贝叶斯计算（Approximate Bayesian computation,ABC）可以通过抽样模拟的方法巧妙地绕开对似然函数表达式的依赖,时至今日,已经成为贝叶斯推理的重要工具。本文在随机的生化反应模型下优化近似贝叶斯计算的方法。由于近似贝叶斯计算的实现大多基于传统的蒙特卡洛（Monte Carlo,MC）抽样,本文尝试通过具有低偏差性质的拟蒙特卡洛（Quasi-Monte Carlo,QMC）序列来提高ABC估计的精度。此外,重点关注了近似贝叶斯框架下,在模拟生化反应的Gillespie算法内部也使用QMC序列时的表现情况,使得相较于传统的基于MC序列的算法,ABC估计量将具有更小的误差。本文通过改进抽样模式,解决了精确Gillespie算法中随机步数对QMC点列维数的影响,在提升估计量的精度的同时,大大加快了计算速度。最后本文通过三个经典的生化反应模型分别进行数值实验,来展示QMC序列相对于MC序列的优势。大量的实验结果表明:在保证估计结果的前提下,相对于纯MC序列驱动的算法,通过含有QMC序列的混合序列得到的后验均值和后验方差估计量均具有更小的经验方差。尽管模型中涉及到的QMC序列维数较高,但其仍然表现出明显的优势。本文所提的方法具有一定的指导意义,为生化反应模型提供一种更加精确的参数推断方法。
其他文献
纳米药物递送载体可以提高药物治疗效果,改善治疗的安全性。其中,聚合物胶束因其良好的生物相容性、结构多样性和功能可调节性等得到广泛关注。然而,聚合物胶束在体内递送中往往受流体稀释或蛋白质吸附等影响而失稳甚至解体,过早释放药物使递送效率降低。为此,本文设计并开发了亲水层组成可调的交联聚合物胶束,评价了胶束的药物递送性能和生物相容性,结合实验和模拟研究了亲水层组成和交联对聚合物胶束稳定性的影响及其微介观
科技发展和生产力解放带来了对能源和环境的新要求,发展高效清洁的能源转化方式成为备受关注的热点。新能源电池的使用越来越广泛,但其中涉及的氧气析出反应是一个动力学复杂的高能量驱动反应。降低新能源电池的使用能耗成本需要高效廉价的电催化剂。金属钴及其衍生物均具有可观的催化活性,有发展为商业催化剂的潜力。ZIF-67是一种以钴为金属节点的金属有机框架材料,可以在保留金属活性位的同时引入异种元素进行电子构型的
骨关节炎是一种由关节软骨退变引起的慢性骨关节疾病,可导致患处关节肿胀、疼痛、僵硬、活动受限、肢体失能。由于目前的中国已经开始逐渐走向老龄化社会,骨关节炎患者的增加也将变成一个日趋严重的社会问题,给个人家庭以及社区医疗等卫生系统带来了很大的压力。怎样寻找一个可以有效治愈骨关节炎疾病的手段,是目前科研人员亟待解决的主要问题。而目前对骨关节炎疾病的疗法,主要是非药物疗法、药物治疗和手术疗法这三类方式。对
掺氮碳材料中的氮物种可以有效的调控其电子特性和表面化学的性质,从而引起碳材料催化性能的差异。改变制备条件而增加氮物种的相对含量,可调变掺氮碳材料的催化活性。然而不是所有研究都能得到氮物种的相对含量与反应活性的简单关系。研究氮原子掺杂在碳材料表面的种类、分布与构型有利于认识催化反应中的活性位点、电子转移过程与催化反应机理。虽然掺氮碳材料上的氧还原反应（ORR）得到了广泛的研究,然而对于催化剂的活性中
近年来有关C（sp~3）–H键氧化官能化的研究成为了热点领域之一,因为该类反应能够有效避免预官能化,提高原子和步骤经济性,符合现代有机合成理念。氧杂蒽及其衍生物是杂环化合物中一类非常重要的分子,是组成许多重要生物活性物质、合成药物、催化剂和染料等最常见的分子骨架之一,因此开展其官能化研究具有重要的科学与现实意义。本文依据苄位C（sp~3）–H氧化转化策略,实现了氧杂蒽衍生物的两类选择性官能化反应,
以相变材料为核心的相变储能技术是一种能够协调能量时间和空间不匹配的矛盾、提高能源利用率的新型节能技术。将具备储热特性的相变材料（PCM）应用于建筑采暖保温系统中,能够提升室内热舒适性,进而减少对于建筑调温设备的依赖,最终起到降低能耗的效果。与有机相变材料相比,水合盐无机相变材料作为无机相变材料因其具有成本低,获取来源多和安全不易燃等优点,在建筑节能领域受到了广泛关注。本文将五水合硫代硫酸钠和三水合
参数曲线曲面的造型设计,在计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing,CAM）、计算机辅助工程（Computer Aided Engineering,CAE）、计算机图形学（Computer Graphics,CG）等许多领域发挥出了巨大的应用价值。Bernstein基函数和B样条基函数作为经典的多
不变流形是理解和研究微分动力系统的长期动力学行为的有效工具之一,其存在性、光滑性与持久性的探讨大多基于解析半群理论,已获得十分丰富的研究成果。另一方面,积分半群理论也广泛应用于年龄结构等数学模型的不适定性问题。但是,噪声驱动的此类不适定方程的研究甚少,特别是长期动力学行为的研究还在起步阶段。因此,很有必要深入研究此类随机不适定方程的不变流形。本学位论文研究了一类不适定随机发展方程在分别由线性噪声和
喊价式期权是一种奇异期权,它赋予期权持有人一次“喊价”机会,期权的最终回报是标准欧式看涨期权的回报和喊价时的隐式回报取大者。喊价机制能在一定程度上保障持有人的最终收益。文章研究了连续分期付款喊价式期权的定价问题。期权持有人要在期权有效期内连续支付期权金以继续持有期权。由于持有人对喊价或者终止期权的选择具有随机性,该类期权不存在显式定价公式。本文研究得出连续分期付款喊价式期权的定价模型为抛物型变分不
缺血诱发的细胞应激性衰老是影响心血管疾病发生发展的潜在靶点。有研究发现,心肌缺血诱发的心肌细胞衰老是心功能不全的主要原因。成纤维细胞是缺血性损伤后组织修复的重要参与者,模拟急性心肌梗死的氧糖剥夺（oxygen glucose deprivation,OGD）可诱导成纤维细胞分化为肌成纤维细胞,通过分泌胶原等介导组织修复,促进损伤部位瘢痕的形成。研究发现,成纤维细胞的衰老影响缺血组织损伤修复。衰老的