Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск

Спектрально-аналитический метод распознавания неточных повторов в символьных последовательностях

https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2015-27(6)-21

Полный текст:

Аннотация

Предложены теоретическое обоснование и алгоритмическая реализация спектрально-аналитического метода распознавания повторов в символьных последовательностях. Теоретическое обоснование основывается на теореме об эквивалентном представлении символьной последовательности вектором непрерывных характеристических функций. Сравнение фрагментов характеристических функций производится в стандартной метрике в евклидовом пространстве коэффициентов разложения рядов Фурье по ортогональным многочленам. Существенным свойством данного подхода является способность оценивать повторы на разных масштабах. Другим важным свойством является возможность эффективного распараллеливания по данным. При разработке алгоритмов предпочиталась схема вычислений с минимальным количеством обращений к оперативной памяти, подразумевающая повторяющиеся и отложенные вычисления. В данной парадигме разработан алгоритм вычисления коэффициентов разложения по ортогональным многочленам за счет использования рекуррентных соотношений. Показано, что алгоритм вычисления коэффициентов разложения по ортогональным многочленам может быть эффективно векторизован за счет вычислений с фиксированной длиной вектора. Распараллеливание и векторизация реализованы с использованием стандарта OpenMP и расширения Cilk Plus языка C/C++. Разработанный метод эффективно масштабируется в зависимости от параметров задачи и числа ядер процессора на системах с общей памятью.

Об авторах

А. Н. Панкратов
ИМПБ РАН
Россия


Р. К. Тетуев
ИМПБ РАН
Россия


М. И. Пятков
ИМПБ РАН
Россия


В. П. Тойгильдин
МГУ имени М.В. Ломоносова
Россия


Н. Н. Попова
МГУ имени М.В. Ломоносова
Россия


Список литературы

1. Дедус Ф.Ф., Куликова Л.И., Махортых С.А., Назипова Н.Н., Панкратов А.Н., Тетуев Р.К. Аналитические методы распознавания повторяющихся структур в геномах. Доклады Академии Наук, 2006, т.411, №5, с.599-602, doi: 10.1134/S1064562406060354.

2. Дедус Ф.Ф., Куликова Л.И., Махортых С.А., Назипова Н.Н., Панкратов А.Н., Тетуев Р.К. Распознавание структурно-функциональной организации генетических последовательностей. Вестник московского университета. Серия 15: Вычислительная математика и кибернетика, 2007, т.31, №2, с.12-16, doi: 10.3103/S0278641907020021.

3. Pankratov A.N., Gorchakov M.A., Dedus F.F., Dolotova N.S., Kulikova L.I., Makhortykh S.A., Nazipova N.N., Novikova D.A., Olshevets M.M., Pyatkov M.I., Rudnev V.R., Tetuev R.K., and Filippov V.V. Spectral Analysis for Identification and Visualization of Repeats in Genetic Sequences. Pattern Recognition and Image Analysis, 2009, Vol. 19, №4, pp. 687-692, doi: 10.1134/S105466180904018X.

4. Тетуев Р.К., Назипова Н.Н., Панкратов А.Н., Дедус Ф.Ф. Поиск мегасателлитных тандемных повторов в геномах эукариот по оценке осцилляций кривых GC-содержания. Математическая биология и биоинформатика, 2010, Т.5, №1, с.30-42, doi: 10.17537/2010.5.30.

5. Панкратов А.Н., Пятков М.И., Тетуев Р.К., Назипова Н.Н., Дедус Ф.Ф. Поиск протяженных повторов в геномах на основе спектрально-аналитического метода. Математическая биология и биоинформатика, 2012, Т.7, №2, с.476-492, doi: 10.17537/2012.7.476.

6. Pyatkov M.I., Pankratov A.N. SBARS: fast creation of dotplots for DNA sequences on different scales using GA-, GC-content. Bioinformatics, Vol. 30, №12, 2014, pp. 1765-1766, doi: 10.1093/bioinformatics/btu095.

7. W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T.Vetterling, B.P.Flannery Numerical Recipes. The Art of Scientific Computing. Third Edition. Cambridge University Press, 2007, 1256 pp.


Для цитирования:


Панкратов А.Н., Тетуев Р.К., Пятков М.И., Тойгильдин В.П., Попова Н.Н. Спектрально-аналитический метод распознавания неточных повторов в символьных последовательностях. Труды Института системного программирования РАН. 2015;27(6):335-344. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2015-27(6)-21

For citation:


Pankratov A.N., Tetuev R.K., Pyatkov M.I., Toigildin V.P., Popova N.N. Spectral analytical method of recognition of inexact repeats in character sequences. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2015;27(6):335-344. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2015-27(6)-21

Просмотров: 466


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)