一种抑制型布尔网络简并度的计算方法

摘要

本发明提供了一种抑制型布尔网络简并度的计算方法。本发明通过对转导层中所有节点进行集合划分，并对所划分的集合进行分组，在每一组内，计算每个集合与其补集间的功能贡献重叠量并求均值对各组的功能贡献重叠量均值求和，所得结果即为抑制型布尔网络的简并度。抑制型布尔网络简并度的计算公式为：本发明提出的抑制型布尔网络简并度的计算方法，使得对生物简并性的认识从定性的描述上升到定量的刻画，便于准确的认知复杂生物网络中的简并性现象。

主权项

一种抑制型布尔网络简并度的计算方法，其特征是，包括如下步骤：第一步，计算抑制型布尔网络的目标功能真值表；所述抑制型布尔网络包括输入层、转导层和输出层，所述输入层具有l个节点，所述转导层具有m个节点，所述输出层具有t个节点；第二步，对所述转导层中的m个节点进行集合划分，共划分出个集合，k为一个集合中所含节点的个数，1≤k≤m；对所划分的集合进行分组，将所含节点个数相同的集合归为一组，每一组记作X^k；每一组中包含个集合，将每一组中第z个集合记作集合的补集记作第三步，确定每一个集合的独立作用网络，并计算每个集合独立作用网络的实际状态真值表；第四步，根据每个集合独立作用网络的实际状态真值表，以及功能完备度函数，计算每个集合的功能完备度，每个集合的功能完备度即为每个集合对所述抑制型布尔网络整体功能的独立贡献量；所述功能完备度函数的表达式为：$\mathrm{Fum}(X;O)=(1-\frac{1}{2^l·t}·\underset{i=1}{\overset{2^l}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{t}{\Sigma }}|o_{\mathrm{ij}}-d_{\mathrm{ij}}\left|\right)·100\%---\left(1\right)$上式中，d_ij为抑制型布尔网络的目标功能真值表中输出层节点对应真值表的第i行、第j列的数值，o_ij为实际状态真值表中输出层节点对应真值表的第i行、第j列的数值；1≤i≤2^l，1≤j≤t；X为集合参数，O为集合X独立作用下，实际状态真值表中输出层节点对应的真值表；第五步，在第二步中所划分的每一组中，计算每一个集合与其补集间的功能贡献重叠量并在每一组内对功能贡献重叠量求均值，得到$<\mathrm{Fum}(X_z^k;O)+\mathrm{Fum}(\overline{X_z^k};O)-\mathrm{Fum}(X_{\mathrm{all}};O)>;$为所有转导层节点对所述抑制型布尔网络整体功能的贡献量，X_all为包含转导层中所有节点的集合；第六步，将第五步中计算结果代入抑制型布尔网络简并度的计算公式中进行计算，抑制型布尔网络简并度的计算公式如下：$D_m(V;O)=1/2\underset{k=1}{\overset{m}{\Sigma }}[<\mathrm{Fun}(X_z^k;O)+\mathrm{Fun}(\overline{X_z^k};O)-\mathrm{Fun}(X_{\mathrm{all}};O)>]---\left(2\right)$式(2)的计算结果D_m(V；O)即为抑制型布尔网络的简并度，V为抑制型布尔网络中所有节点构成的集合。