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生物系统建模中参数估计的测量集选择——以信号转导通路模型研究为例(英文)
  • ISSN号:0253-2778
  • 期刊名称:《中国科学技术大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:N945.14[自然科学总论—系统科学] N941[自然科学总论—系统科学]
  • 作者机构:[1]中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051, [2]斯特莱斯克莱德大学电子与电气工程系,英国格拉斯哥G11XW
  • 相关基金:Supported by National Natural Science Foundation of China(NSFC)(61004045); Research Fund for the DoctoralProgram of Higher Education of China(20091420120007)
中文摘要:

生物系统模型通常具有很高的维数,测量数据不完备、易受噪声污染,而且生物实验成本高,所以参数估计已经成为生物系统建模的挑战性问题之一.参数的精确估计取决于测量数据的数量和质量,因此,通过优化实验设计确定如何采集测量数据是非常重要的.针对动态系统的参数估计问题,尤其是生物反应系统,提出了一种确定富含信息的测量集选择方法,通过从设计的实验中获得测量数据,以最佳的统计质量估计系统的未知参数.该方法首先利用矩阵论的系统分析来确定估计参数所必需的测量状态的数目,再通过基于Fisher信息阵的优化实验设计决定每个测量状态的优先等级.最后,以信号转导通路模型为例,解释了该方法的优势和适用性.

英文摘要:

Parameter estimation is a challenging problem for biological system modelling since the model is normally of high dimension, the measurement data are sparse and noisy, and the cost of experiments is high. Accurate recovery of parameters depends on the quantity and quality of measurement data. It is therefore important to know which measurements to be taken, when and how through optimal experimental design (OED). In this paper, a method was proposed to determine the most informative measurement set for the parameter estimation of dynamic systems, in particular, biochemical reaction systems, such that the unknown parameters can be inferred with the best possible statistical quality using the data collected from the designed experiments. System analysis using matrix theory was used to examine the number of necessary measurement variables. The priority of each measurement variable was determined by optimal experimental design based on Fisher information matrix (FIM). The applicability and advantages of the proposed method were shown through an example of a signal pathway model.

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期刊信息
  • 《中国科学技术大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学技术大学
  • 主编:何多慧
  • 地址:安徽省合肥市金寨路96号
  • 邮编:230026
  • 邮箱:JUST@USTC.EDU.CN
  • 电话:0551-63601961 63607694
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2778
  • 国内统一刊号:ISSN:34-1054/N
  • 邮发代号:26-31
  • 获奖情况:
  • 1999年,全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优...,2001年,安徽省1999-2001年度优秀科技期刊一等奖,2002年,第三届华东地区优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8237