一种基于图神经网络的家系迁徙历史推断方法

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随着消费级基因检测产业的发展,人们对自己基因数据所能够揭示的祖源信息越来越关注。目前消费级基因检测的产品对于祖源信息的挖掘主要集中在以下两个方面:利用单倍群遗传信息对用户古代祖先的迁徙信息进行推断;利用IBD检测对用户与其他人的基因关系进行计算,从而找出具有较近共同祖先的其他用户。然而,由于家谱信息的缺失以及基因数据量较少的问题,无法估计近两百年内的家系迁徙历史。因此,如何利用基因数据对用户的近代家系迁徙历史进行推断成为遗传学领域的重要课题。由于单倍群信息只能提供至少一千年前的祖源信息,本文主要考虑IBD片段这一重要遗传特征。基于以上背景,本文研究了基于图神经网络的家系迁徙历史推断方法。首先,本文提出了一种对家系历史进行生成的方法,通过用户之间的基因关系推断其血缘关系,并对其历史祖先节点进行生成,再使用基于图神经网络的方法对历史节点的相似性程度进行计算,从而对家系图进行完善。之后,本文提出了一种半监督的对历史节点地理位置进行推断的方法,从而补全家系图的祖源信息。再通过对用户的家系历史进行抽取,统计出用户的家系迁徙历史。最后,设计并实现了家系迁徙历史推断工具,将用户的家系迁徙历史推断结果在网页端进行可视化,从而直观地展示用户近代家系的迁徙路线。本文通过一系列实验评估,证明了本文家系迁徙历史推断方法的合理性和有效性。
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