广州大学刘文斌获国家专利权
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龙图腾网获悉广州大学申请的专利一种基于混合专家模型的DNA测序读段重构方法及系统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:CN121122432B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03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:202511226733.1,技术领域涉及:G16B40/30;该发明授权一种基于混合专家模型的DNA测序读段重构方法及系统是由刘文斌;姚翔宇;方刚;陈智华;石晓龙;许鹏设计研发完成,并于2025-08-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于混合专家模型的DNA测序读段重构方法及系统在说明书摘要公布了:本发明属于DNA数字存储与生物信息学交叉领域,公开了一种基于混合专家模型的DNA测序读段重构方法及系统,对原始DNA测序读段进行聚类,将聚类后的读段通过核苷酸‑颜色映射转换为图像形式,并进行长度归一化和聚类大小调整,得到标准化的3通道图像;将标准化的3通道图像输入至DNAMoE模型,得到初始重建结果,若初始重建结果的置信度低于设定阈值,利用置信度过滤器对低置信度区域进行多数投票生成更新图像;将更新图像替换输入图像中偏差最大的读段对应的列后重新输入DNAMoE模型迭代优化,直至置信度达标或达到最大迭代次数,输出最终重建结果。
本发明授权一种基于混合专家模型的DNA测序读段重构方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于混合专家模型的DNA测序读段重构方法,其特征在于,所述方法包括: 对原始DNA测序读段进行聚类,将聚类后的读段通过核苷酸-颜色映射转换为图像形式,并进行长度归一化和聚类大小调整,得到标准化的3通道图像; 将标准化的3通道图像输入至DNAMoE模型,得到初始重建结果,若初始重建结果的置信度低于设定阈值,利用置信度过滤器对低置信度区域进行多数投票生成更新图像; 将更新图像替换输入图像中偏差最大的读段对应的列后重新输入DNAMoE模型迭代优化,直至置信度达标或达到最大迭代次数,输出最终重建结果; DNAMoE模型包括编码器、解码器、线性网络和置信度过滤器; 其中,编码器由6个改进的transformer模块堆叠而成,具体改进方案为将transformer模块的前向反馈层替换成MoE增强型前馈层,包含8个专家网络{E1,E2,...Ei,...,E8}和1个路由器,每个专家是一个线性网络Ei,参数为Wi,路由器动态选择2个专家网络激活,路由动态算法为: ; 其中,x是图像经过transformer正则化层后得到的向量,R·表示路由模块,该模块实现x的线性变换,参数为Wr,然后输入Softmax激活函数,稀疏门控函数TOPK·根据softmax函数中最大的两个值选择对应的两个专家,未被选中的专家权重归零,整个MoE前馈层描述为: ; 其中,n表示专家网络总数; 经过MoE前馈层计算得到的向量,再经过一个transformer正则化层之后,输入解码器; 解码器为标准Transformer结构,接收编码器输出,通过调用标准transformer模块的计算,得到一个新的32维向量y,并输入到线性网络进行线性变换; 线性网络的计算公式为: ; 其中,W是线性网络的参数,y为线性网络的输入,通过线性变换,将向量y转变成3×50×155的图像矩阵M,接着将M输入到置信度过滤器; 置信度过滤器的核心组件是一个作用于线性层输出的置信度函数,线性层的输出为3×50×155的图像矩阵M,其中第j行的50个像素值视为对第j个符号的50种预测结果,而L为编码序列长度,该置信度函数计算公式为: ; 其中,P·表示图像矩阵M第j行中各颜色的概率分布,max[·]表示取最大元素,L为图像总行数,置信度函数的阈值为0.85,超过该阈值的图像矩阵M,取每一行出现频率最高的颜色,转换成对应的碱基,得到长度为L的读段,从而完成读段重构;对于置信度得分低于0.85的预测结果,对每一行执行多数投票,取每一行出现频率最高的颜色,生成一个1×L的图像M1,将M1反馈至输入端进行迭代更新。
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