生物分子结构与基因组序列综合可视化集成框架研究与实现

发布时间：2017-05-01 13:01

  本文关键词：生物分子结构与基因组序列综合可视化集成框架研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物信息学是21世纪的自然科学的前沿核心学科之一,在食品,医疗等领域扮演着重要角色。随着生物信息研究的不断深入,对不同领域、不同层次的生物信息综合研究日益增多,而传统的可视化方法往往是面向某一个领域的,无法满足研究需求。最近几年,国际上的众多生物信息领域专家,多次强调了生物信息学各个领域的综合可视化是生物信息可视化的发展方向,研究人员迫切需求一款综合可视化系统,可以将生物的分子结构,基因组信息,细胞,组织器官等不同层次的生物数据联系起来,进行综合可视化。综合可视化系统有很好的应用前景,可以为科研人员发现数据之间的关系,揭示生物信息的科学含义,提供有力支持。目前,结合各个层次的生物数据的综合可视化系统还没有实现,这是一项艰巨,而又很有意义的任务。本文结合生物信息综合可视化的发展方向,面向生物分子结构与基因组序列两类重要数据的综合可视化应用需求,研究探讨生物分子结构与基因组序列综合可视化集成框架的关键技术和实现方法。生物分子结构和基因组序列两个领域的可视化工具有很多种,一些主流的工具有大量的用户,但是这些工具只能解决本领域数据的可视化,无法实现综合可视化。综合可视化集成框架的设计,是实现这两个领域集成的关键问题。本文重点研究了生物分子结构与基因序列可视化工具特点分析和接口设计,综合可视化集成框架结构设计,综合可视化集成框架综合控制方法,以及综合可视化系统实现技术等,完成的主要工作和取得的研究成果如下:1.在综合分析基因组序列和生物分子结构两个领域的主流可视化工具特点基础上,结合综合可视化的应用需求,设计了符合主流的生物分子结构与基因组序列可视化工具特点的工具封装接口及其通信管理机制,为实现两个领域的可视化工具的综合集成奠定基础。2.面向构建分子结构与基因序列综合可视化系统需求,提出了一种综合可视化集成框架结构。该框架以综合控制模块为核心协调各功能模块工作,实现了统一的可视化工具管理、数据管理、网络服务管理、以及统一的多窗口用户交互界面。既支持本地类,又支持web类生物分子结构与基因组序列可视化工具集成。数据管理模块提供了分子结构与基因序列两个领域关联数据生成的支持。初步试用表明,基于该集成框架结构可以方便、高效构建分子结构与基因序列综合可视化系统。3.结合综合可视化应用需求以及集成框架特点,提出了一种综合可视化集成框架的综合控制方法。根据系统的工作状态,设置了包含五个属性的状态记录器。采用状态转移图的方式描述了系统状态和消息命令之间的关系,有效地控制了综合可视化集成框架的事件响应和工具通信。初步试用结果验证了所提出综合控制方法对分子结构与基因序列综合可视化系统的综合控制管理的正确性和有效性。4.基于所开发的集成框架结构原型,设计实现了生物分子结构与基因组序列综合可视化原型系统,该系统在保留两个领域原有可视化功能基础上,实现了两种综合可视化功能:生物分子结构与基因组序列同步显示,核酸序列片段与对应的分子局部结构同步显示。初步试用表明,系统的综合可视化功能的可视化效果良好,应用前景广阔。
【关键词】：生物分子结构 基因组序列 综合可视化 集成框架
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：Q811.4;TP311.52

  本文关键词：生物分子结构与基因组序列综合可视化集成框架研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：338925