基于超图聚类挖掘微生物高阶模块的研究

发布时间：2022-07-19 10:49

　　微生物群落对人体的健康和环境的好坏有着巨大的影响。微生物群落的功能与群落组成息息相关,微生物高阶交互作用常常控制微生物群落的功能性。微生物网络具有模块性,模块对系统的稳定性和恢复能力十分重要,从模块的角度便于挖掘和分析复杂微生物群落的结构和功能。目前,关于微生物高阶相互作用关系和微生物高阶模块挖掘的研究较少,因此探究微生物高阶模块生物功能是当前微生物网络研究的迫切需求。本文在分析HMP开源的微生物丰度数据的基础上,利用信息熵构建微生物高阶逻辑关系,将满足特定条件的微生物组成一个三元组,作为超图中超边所包含的节点,构建微生物高阶交互关系超图;其次根据类内散布矩阵性质,重构超边相似度矩阵,用于超图聚类挖掘微生物高阶模块;最后引入进化博弈论思想,将超图聚类问题转化为非合作多玩家博弈问题,进而对微生物高阶模块进行挖掘。主要研究工作如下:第一,基于类内散布矩阵的微生物超图聚类挖掘微生物高阶模块。以往研究中的模块化聚类分析大多基于微生物之间低阶成对相互作用。本文利用信息熵计算人体内微生物三元组之间的逻辑关系,并在三元组关系网络基础之上构建超图,利用类内离散度越小类别可分类性越好的思想重构超边相似矩... 

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 微生物群落及其功能
        1.1.2 微生物物种间高阶相互作用
        1.1.3 微生物网络模块属性
    1.2 论文研究问题与主要创新
    1.3 论文组织结构
第二章 微生物高阶交互关系挖掘和高阶模块分析研究
    2.1 微生物网络的构建研究
        2.1.1 基于相关性
        2.1.2 基于相似性
    2.2 微生物高阶功能交互作用的研究
    2.3 微生物高阶模块挖掘研究
第三章 基于类内散布矩阵的超图聚类挖掘微生物高阶模块
    3.1 引言
    3.2 微生物高阶交互关系网络构建
    3.3 超图聚类
        3.3.1 超图聚类定义
        3.3.2 模块度最大化
    3.4 基于类内散布矩阵的超图聚类
    3.5 实验结果和分析
        3.5.1 实验数据
        3.5.2 评价标准
        3.5.3 算法间比较分析
        3.5.4 可视化分析
    3.6 本章小结
第四章 基于博弈论的超图聚类挖掘微生物高阶模块
    4.1 引言
    4.2 基于博弈论的超图聚类
        4.2.1 博弈论定义
        4.2.2 基于博弈论的超图聚类
    4.3 实验结果和分析
        4.3.1 实验数据
        4.3.2 评价标准
        4.3.3 算法间比较分析
        4.3.4 可视化分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 下一步研究工作
参考文献
在校期间发表的论文成果及参与的科研项目
致谢



本文编号：3663277