安徽大学程凡获国家专利权
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龙图腾网获悉安徽大学申请的专利一种基于多目标特征选择的生物性状表达的基因选择方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115732033B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211464491.6,技术领域涉及:G16B25/00;该发明授权一种基于多目标特征选择的生物性状表达的基因选择方法是由程凡;张睿;毛锐;李凯旋;张磊设计研发完成,并于2022-11-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多目标特征选择的生物性状表达的基因选择方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于多目标特征选择的生物性状表达的基因选择方法,包括:步骤1:输入生物基因样本;步骤2:对输入的基因样本的特征进行分组并且针对每一个分组产生一个子种群;步骤3:各个子种群独立进化;步骤4:将所有的子种群逐步归并;步骤5:所有子种群最终合并为一个种群,该种群在原始基因上搜索,最终得到在原始基因集合上表达效果最好的部分基因,并且将它作为最终选择的基因。本发明能从大量的基因特征中筛选出数量较少且重要性较高的基因,从而有效提高高维生物性状表达的基因选择的准确性,同时也有利于缩短研究周期,降低研究成本。
本发明授权一种基于多目标特征选择的生物性状表达的基因选择方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多目标特征选择的生物性状表达的基因选择方法,其特征在于,是按如下步骤进行: 步骤1:获取一组X×D维的基因特征集,其中,X表示基因特征集中的样本数量,D表示基因特征集中的基因数量;将基因特征集中任意一个样本的D维基因划分为k组基因,其中,第i组基因记为Gi={gi-1×d+1,gi-1×d+2,...,gi-1×d+f,...,gi×d},gi-1×d+j表示第i组基因的第j维基因;d表示每组基因的数量,且d=Dk;i∈[1,k]; 步骤2:设定子种群的数量为k;每个子种群的规模为N; 定义第i个子种群Pi={pi,1,pi,2,...,pi,j,...,pi,N},其中,pi,j表示第i个子种群Pi中第j个个体,j∈[1,N],且pi,j={fi,j,1,fi,j,2,...,fi,j,s,...,fi,j,d},fi,j,s表示Pi中第j个个体pi,j的第s个基因特征是否选择;若fi,j,s=1,则代表选择第s个基因,若fi,j,s=0,则代表未选择第s个基因;s∈[1,d]; 令第i个子种群Pi搜索的基因组为Gi; 步骤3:定义最大迭代次数为Tmax,第一阶段的最大迭代次数为T; 步骤3.1:定义并初始化当前代数t=1,随机初始化第t代的k个子种群; 步骤3.2:初始化i=1; 步骤3.3:按照式1计算第t代的第i个子种群中第j个个体所选择的基因特征的错误率 式1中,表示使用第t代的第i个子种群中第j个个体所选择的基因特征分类错误的样本数; 步骤3.3:按照式2计算第t代的第i个子种群中第j个个体所选择的基因特征占原始基因数量的比率 式2中,表示使用第t代的第i个子种群中第j个个体所选择的基因特征数量; 步骤4:产生第t代的第i个子代种群; 步骤4.1:从第t代的第i个子种群中选择两个个体和同时从中随机选择一个基因特征frandom,其中,i-1×d<random≤i×d;α∈[1,N];β∈[1,N]; 步骤4.2:互相交换个体和中[random,i×d]维的基因特征,从而产生两个新个体和 步骤4.3:按照步骤4.1-步骤4.2的过程产生N个新个体,并组成第t代的第i个子代种群 步骤4.4:将i+1赋值给i,若i≤k,则返回步骤4.1顺序执行;否则,执行步骤5; 步骤5:初始化i=1; 步骤5.0:定义并初始化变量q=1;将第t代的第i个子代种群和第i个子种群合并为第t代的第i个合并种群其种群规模为 步骤5.1:定义并初始化第t代的第i个合并种群的第q个基因表达个体集合为空集; 步骤5.2:初始化u=1; 步骤5.3:若则计算第t代的第i个合并种群中的第u个个体的两个目标函数若个体是非支配个体,将其加入集合否则,直接执行步骤5.4; 步骤5.4:将u+1赋值给u,返回步骤5.3,直到为止; 步骤5.5:从种群中删除集合中的所有个体; 步骤5.6:若种群的规模不为0,则将删除后的种群的规模重新赋值给并将q+1赋值给q后,返回步骤5.1;否则,表示共产生q个基因表达个体集合并执行步骤5.7; 步骤5.7:按顺序将到中的个体加入第t+1代的第i个子代群中,直到子种群中的个体数量达到N为止; 步骤5.8:将i+1赋值给i,若i>k,则执行步骤6,否则,返回步骤5.0顺序执行; 步骤6:将t+1赋值给t,若t>T,则执行步骤7;否则返回步骤4顺序执行; 步骤7:设置独立进化的代数为M;并初始化i=1; 步骤7.1:在第T代的第i个子种群和第T代的第i+1个子代群中分别选择一个个体和并产生基因特征集合记基因特征集合的基因数量为 步骤7.2:定义并初始化变量o=1; 步骤7.3:产生第T代的两个随机数和若则从中选择第o个基因加入基因集合 步骤7.4:将o+1赋值给o,若则返回执行步骤7.3;否则,选择基因集合中的全部基因并产生新的个体 步骤7.5:重复执行步骤7.1-步骤7.4直到产生2×N个新的个体并形成第T+1代的子种群 步骤7.6:将i+2赋值给i,若i<k,则返回步骤7.1顺序执行;否则,表示得到第T+1代所有的子种群,并执行步骤8; 步骤8:将2×N赋值给N,2×d赋值给d;将赋值给k,将T+1赋值给T后,从而得到第T代所有的子种群记为其中,表示第T代的第i个子种群;mod表示余数计算; 若k=1,则表示由唯一的一个子种群构成第T代种群PT,跳转到步骤10;否则,执行步骤9; 步骤9:初始化m=1; 步骤9.1:重新初始化i=1; 步骤9.2:对第T代的第i个子种群选择第T代的两个个体和同时令第T代的变量则中取值为“1”的基因特征表示第T代的两个个体和对同一个基因的不同选择方式;^表示异或计算; 步骤9.3:将中所有取值为“1”的基因特征加入第T代的基因特征集合从而得到其中,表示第T代的基因特征集合中第c维的基因,gd为基因特征集合的基因数量;c∈[1,gd]; 步骤9.4:产生第T代的一组1×gd维的布尔向量其中,表示第T代的布尔向量中的第c维布尔值,且 步骤9.5:若第T代的布尔向量中的则交换第T代的两个个体和的第c个基因特征并产生第T代的新的两个个体和 步骤9.6:按照步骤9.2-步骤9.5的过程产生大小为N的第T代的子代种群并与第T代的种群合并后,通过非支配排序选择出第T+1代的种群 步骤9.7:将i+1赋值给i,若i≤k,则返回执行步骤9.2;否则,执行步骤9.8; 步骤9.8:将T+1赋值给T,若T>Tmax,则表示得到第Tmax代种群PTmax,并从中选择最优个体作为最终的基因选择结果输出;否则,执行步骤9.9; 步骤9.9:将m+1赋值给m;若m≤M,则返回执行步骤9.1;否则,执行步骤7。
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