西 安 交 通 大 学 实 验 报 告 生物信息学
第一课生物信息学概论
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生物信息学当前的主要研究任务
生物信息学研究都有其特定的、不断创新 的方法学。以系统优化、软件并行化和数 据处理技术为主体的海量生物学数据处理 体系的建立将基于新的思路和设想。
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生物信息学的特点
它是一门基于数据积累，尤其是原始数据 积累的科学。数据的获取是生物信息学发 展的保障和本源。生物信息学研究首先也 是基于实验数据的生产、管理和分析。因 此，生物信息领域的首要特点是生物学基 本数据收集的规模化，数据处理的程序化， 数据分析的专门化。
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生物信息学当前的主要研究任务
蛋白质组学：
（1）蛋白质组图像数据处理，蛋白及其修饰鉴定
（2）构建蛋白质数据库，相关软件的开发和应用； （3）蛋白质结构、功能预测； （4）蛋白质连锁图。
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生物信息学当前的主要研究任务
代谢组学：新陈代谢是由错综复杂的生化 代谢途径所构成的动态网络组成。要揭示 代谢的本质是一个长期的目标。但是，我 们可以从现有数据出发建立主要或特定代 谢途径的模型，如影响人类健康的常见代 谢疾病等。
ACGT
生物信息学基本概念
早在1956年，在美国田纳西州盖特林堡召开的首次 “生物学中的信息理论研讨会”上，便产生了生物信 息 学的概念。1987年，林华安博士正式把这一学科命名 为“生物信息学”（Bioinformatics）。被尊称为 “生物 信息学之父”。 生物信息学（Bioinformatics）： (1)生物信息学包含了生物信息的获取、处理、储存、 分析和解释等在内一门交叉学科， (2)它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工 具进行研究， (3)目的在于阐明大量生物学数据所包含的生物学意
8. 生物信息分析的技术和方法研究
西安交通大学学报
第38卷 第6期2004年6月 西 安 交 通 大 学 学 报J OU RNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSIT YVol.38 №6J un.2004一种改进的单速率三色标记器安智平1,张德运1,高 磊1,丁会宁2(1.西安交通大学电子与信息工程学院,710049,西安;2.西安交通大学西北网络中心,710049,西安)摘要:提出了一种改进的单速率三色标记算法.该算法用两个上三角矩阵表示标记器之间的令牌借用关系,在某一个标记器对应的数据流(或者聚合流)空闲时,能够把多余的令牌按照一定的概率借用给需要令牌的数据流;在某个数据流繁忙时,若发现自己目前的令牌不足,就向原来借用自己令牌的数据流索还一定的令牌.该算法能在区分服务环境下对确保传输的分组丢弃优先级进行标记.仿真结果表明,相对于原来的单速率三色标记算法,该算法能够提供较高的吞吐量.关键词:服务质量;区分服务;标记器中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:0253-987X(2004)06-0595-04Improved Single R ate Three Color MarkerA n Zhi pi ng1,Zhang Deyun1,Gao L ei1,Di ng Hui ni ng2(1.School of Electronics and Information Engineering,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China;2.Northwest Network Center,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China)Abstract:An improved Sr TCM(single rate three color marker)algorithm in which the borrow relation between two upper triangle matrices’markers is applied is proposed for marking packets in Diff Serv network.When the data flow(or aggregated flows)of a corresponding marker is idle,it permits to lend it’s superfluous tokens to other busy flows according to certain probability.When the data flow is busy,if it found itself that the tokens are not enough,it can take back some of tokens that has been lent to the other flows before.This algorithm can be used to drop the priority of the mark to assure forwarding packets in Diff Serv network.The simulation results indicate that the proposed algorithm provides higher throughput than the original Sr TCM.K eyw ords:quality of service;Dif f Serv;m arker 近年来,IETF提出了两种QoS服务模型:集成服务(Int Serv)和区分服务(Diff Serv)[1,2].由于路由器需要保存每一个数据流的状态,因此集成服务扩展性很差.相比较而言,区分服务对数据流采用先分类聚集再提供服务的方法来实现数据流的可预测性传输,它对QoS的支持粒度决定于传输服务的分级层次,各网络节点中存储的状态信息数量也正比于服务级别的数量,因此区分服务具有良好的可扩展性[3,4].在区分服务模型中有两类路由器:边界路由器和核心路由器.边界路由器处于不同的区分服务域之间,它们要保证进入一个区分服务域的流量符合区分服务区间达成的服务等级约定(SLA).该路由器首先对分组进行分类聚合处理,然后根据流量调节约定(TCA)对分组进行标记与整形.核心路由器只需要根据分组头中带有的标记来提供不同的转发服务.在标记的过程中,由度量器对每一个聚合流进行度量,然后根据约定的业务量描述对分组进行标记,即标记服务种类和优先级.收稿日期:2003-08-03. 作者简介:安智平(1972～),男,博士生;张德运(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目:国家“八六三”面向网络的实时多任务操作系统资助项目(863-306-ZT05-02-4).1 单速率三色标记器单速率三色标记器(Sr TCM)能够度量IP分组流,并把分组标记为绿色、黄色或红色.如果到达的分组未超过承诺突发尺寸,则把它标记为绿色;如果超过了承诺突发尺寸而未超过超额突发尺寸,则把它标记为黄色;否则,标记为红色[5].单速率三色标记器可以用在网络入口处来管制服务.单速率三色标记器有两种工作模式:色盲模式和感色模式.在色盲模式下,假定所有的分组都是未经标记的.在感色模式下,假定所有输入的分组已经被标记为绿色、黄色或红色.配置单速率三色标记器时要指定3个参数:承诺信息速率R C、承诺突发尺寸S C和超额突发尺寸S E.其中,S C和S E要大于0,并且至少应该大于等于最大的分组长度.标记器的行为由它的模式和令牌速率均为R C 的两个令牌桶C和E决定.令牌桶C的深度为S C,令牌桶E的深度为S E.令牌桶C和令牌桶E最初是满的,也就是说T(C)=S C,T(E)=S E(T(X)表示令牌桶X中的令牌数).之后,每1/R C s到达一个令牌,如果令牌桶C未满,则把该令牌放入令牌桶C中;如果令牌桶C已满而令牌桶E未满,则把该令牌放入令牌桶E中;否则,丢弃该令牌.当在时刻t到达了一个大小为B字节的分组F,可按照下面的算法步骤对该分组进行标记.(1)色盲模式:IF((T(C)—B)≥0)THENM(F)←GREENT(C)←T(C)-BEL SE IF((T(E)—B)≥0)THENM(F)←YELLOWT(E)←T(E)-BEL SEM(F)←REDEND IF其中,M(F)表示分组F的标记颜色,RED、YEL2 LOW和GREEN分别表示红色、黄色和绿色.(2)感色模式:IF((T(C)—B)≥0)&&(M(F)= GREEN)THENM(F)←GREENT(C)←T(C)-B EL SE IF((T(E)—B)≥0)&&((M(F) =GREEN)||(M(F)=YELLOW))THEN M(F)←YELLOW T(E)←T(E)-BEL SE M(F)←REDEND IF对于确保传输的每一跳行为,分组的标记颜色可以对应为分组的丢弃优先级.在单速率三色标记器中,由于各个标记器独立地处理自己的数据流,如果某个数据流暂时空闲,那么它的令牌就会被丢弃,而这时可能会导致数据流比较繁忙却无足够的令牌可用,由此造成网络带宽的浪费.因此,需要对该算法进行改进.2 改进的单速率三色标记器为了避免浪费暂时不需要的令牌,本文允许空闲数据流将令牌借给其他数据流使用.用两个n×n(n表示标记器的个数)的上三角矩阵A和B表示不同的标记器之间的令牌借用情况.A[i,j]表示标记器i的令牌桶C借用了标记器j的令牌桶C的令牌数量;B[i,j]表示标记器i的令牌桶E借用了标记器j的令牌桶E的令牌数量.A[i,j]和B[i, j]的元素都是整数,如果元素的值大于0,表示标记器i借用了标记器j的A[i,j]个令牌;如果小于0,表示标记器j借用了标记器i的|A[i,j]|个令牌.假定系统中目前有n个标记器,每一个标记器分别对应于一个数据流(单个流或者聚合流),标记器i的承诺信息速率为R C[i],令牌桶分别为C[i]和E[i],相对应的承诺突发尺寸和超额突发尺寸分别为S C[i]和S E[i].对于所有的标记器,令牌桶在最初都是满的,也就是说T(C[i])=S C[i],T(E[i])=S E[i],i= 1,…,n.之后,T(C[i])会每秒钟增加R C[i]次,每次增加1,最大不超过S C[i].在增加令牌前,如果发现令牌桶C[i]已满,则把该令牌按照一定的概率借给其他的标记器的令牌桶C使用.为了防止某个数据流为了获得额外的令牌而总是以较高的速率发送,限制它借用的令牌不能超过它自己的令牌桶深度.标记器i的C令牌桶借用令牌数的计算式为L(C[i])=∑i-1j=1A[j,i]-∑nj=i+1A[i,j](1) 标记器i的E令牌桶借用的令牌数的计算式为695西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷 L (E[i ])=∑i -1j =1B [j ,i ]-∑nj =i +1B [i ,j ](2) 假如当前的令牌要放入令牌桶C[m ],但是该令牌桶已满,而相对应的令牌桶E[m ]未满,也就是说T (C[m ])=S C [m ]且T (E[m ])<S E [m ],那么就以概率P E =1-T (E[m ])S E [m ](3)把该令牌放入该标记器的令牌桶E 内,以(1-P E )的概率将该令牌借用给其他的标记器.确定把令牌借用给其他标记器后,再以概率p C (i )=S C [i ]-T (C[i ])∑k ∈{x|L (C[x ])<S C[x ]}(S C [k ]-T (C[k ]))i ∈{x |L (C[x ])<S C [x ]}(4)放入令牌桶C[i ]中.假如按式(4)的计算结果把该令牌最终放入了标记器i 的令牌桶C 中,那么需要更新矩阵A 的值,更新公式为A [m ,i ]=A [m ,i ]+1, m <i A [i ,m ]=A [i ,m ]-1, m >i(5)如果T (E[m ])=S E [m ],说明令牌桶E[m ]也是满的;集合{x |L (C [x ])<S C [x ]}为空,说明目前所有标记器的C 令牌桶都是满的,因此需要把该令牌借给某个标记器的E 令牌桶,并以概率p E (i )=S E [i ]-T (E[i ])∑k ∈{x|L (E[x ])<S E[x ]}(S E [k ]-T (E[k ]))i ∈{x |L (E[x ])<S E [x ]}(6)把该令牌放入令牌桶E[i ]中.假如按式(6)的计算结果把该令牌最终放入了标记器i 的令牌桶E 中,那么需要更新矩阵B 的值,更新公式为B [m ,i ]=B [m ,i ]+1, m <i B [i ,m ]=B [i ,m ]-1, m >i(7)如果所有的令牌桶获得该令牌的概率都是0,就表示要么其余标记器的令牌桶E 已经借用了过多的令牌,要么令牌桶已经满了,就只有丢弃该令牌.当一个大小为B 字节的分组F 到达标记器i 且等待标记时,首先要对令牌桶进行借用调整,调整的步骤如下.(1)检查令牌桶C [i ]中是否有足够的令牌数,如果是,说明不需要调整,转步骤(7);否则继续.(2)检查令牌桶C[i ]借出的令牌数加上目前的令牌数是否是足够的,如果不够,转步骤(4);否则继续.(3)对令牌桶C[i ]的令牌数进行调整,然后转步骤(7).(4)检查令牌桶E[i ]是否有足够的令牌数,如果是,转步骤(7);否则继续.(5)检查令牌桶E[i ]借出的令牌数加上目前的令牌数是否是足够的,如果是,转步骤(6);否则转步骤(7).(6)对令牌桶E[i ]的令牌数进行调整.(7)调整结束.对令牌桶C[i ]的调整,实际上就是收回C[i ]原来借出的令牌,也就是从原来借了C[i ]令牌的令牌桶中拿出一些令牌再放回令牌桶C[i ]中.具体的归还数量按照原来借用数量的比例分配,如果某个令牌桶目前的令牌数量少于它借用的数量,那么它暂不参与令牌的调整.如果所有的令牌桶都没有足够的令牌参与调整,就跳过令牌调整操作.令牌桶C[k ]应该归还的令牌数量为Z (C[k ])=L (C[k ])∑j ∈{x|L (P[x ])<T (C[x ])}L (C[j ])(B -T (C[i ])), k ∈{x |L (P[x ])<T (C[x ])}(8)按照式(8)的计算结果,从令牌桶C[k ]中拿出一定量的令牌放入令牌桶C[i ],并按A [k ,i ]=A [k ,i ]+Z (C[k ]), k <iA [i ,k ]=A [i ,k ]-Z (C[k ]), k >i (9)更新矩阵A ,这样就完成了对令牌桶C 的调整.令牌桶E 的调整过程与令牌桶C 的调整过程相类似.令牌桶调整结束后,再对分组进行标记,标记的过程与原单速率三色标记算法相同.3 仿真试验与分析IETF 在RFC2957中定义了4类转发行为,即AF1、AF2、AF3和AF4,每一类中又定义了3种丢弃优先级别[6].下面在OPN ET8环境下的仿真试验中,分别用改进的标记算法和原来的单速率三色标记算法对分组进行优先级标记,红色、黄色和绿色分别对应丢弃的优先级别的高、中和低.仿真模型如图1所示,其中的4个客户端分别对应一个数据流,边界路由器对数据流分组进行标记,核心路由器负责根据标记对分组转发.核心路由器的转发能力为10Mb/s .客户1～客户4的数据分别是以平均速率为400kb/s 、600kb/s 、1Mb/s 和2Mb/s 的UDP 视795 第6期 安智平,等:一种改进的单速率三色标记器图1 改进的单速率三色标记器仿真模型频流.表1是没有背景流量时,采用原始标记算法和改进标记算法得到的流量数据.表2是在核心路由器上加了一个4Mb/s的背景流量后得到的流量数据.从表1和表2可知,不论是在轻载还是重载情况下,改进的算法都能够获得较高的吞吐量.在没有背景流量时,数据流编号4获得了超过R C的流量,这是因为核心路由器比较空闲,标记为高丢弃优先级的分组也可转发.从表2可知,当核心路由器繁忙时(有背景流量时),即使客户4仍然以高于R C的速率发送分组,但获得的流量没有超过R C,这说明改进的算法虽然允许令牌借用,但仍然表1 无背景流量时的流量数据数据流编号f/kb・s-1R C/kb・s-1R′C/kb・s-1f orig/kb・s-1f impr/kb・s-1 140040048037239126006007205615783100010001200922962420001500180016231742 注:f为原始流量;R C为承诺信息速率;R′C为承诺峰值速率;f orig为原始标记算法下的流量;f impr为改进的标记算法下的流量.表2 有背景流量时的流量数据数据流编号f/kb・s-1R C/kb・s-1R′C/kb・s-1f orig/kb・s-1f impr/kb・s-1 140040048030635426006007204425283100010001200732840420001500180010871317 注:f为原始流量;R C为承诺信息速率;R′C为承诺峰值速率;f orig为原始标记算法下的流量;f impr为改进的标记算法下的流量.能够防止恶意数据流使用过多的带宽.4 结 论本文描述了一种改进的单速率三色标记算法.该算法能够在一个数据流或者聚合流空闲时把令牌分发给令牌不够用的数据流;当该数据流突发时,如果令牌不够用,可以收回以前分发给其他数据流的令牌.该算法通过动态调整令牌可减少令牌的浪费,提高数据流的吞吐量,从而提高了网络的利用率.通过仿真试验验证了该算法不论是在轻载时还是重载时,都能提供较高的吞吐量.参考文献:[1] Beherr L.Multimedia networks issues and challenges[J].Computer,1995,28(4):68～69.[2] Stallings W.High2speed networks and Internet:perfor2mance and quality of service[M].Beijing:China Ma2 chine Press,2002.485～491.[3] RFC1633-1994,Integrated services in the Internet ar2chitecture:an overview[S].[4] RFC2475-1998,An architecture for differentiated ser2vices[S].[5] RFC2697-1999,A single rate three color marker[S].[6] RFC2957-1999,Assured forwarding PHB group[S].(编辑 苗 凌)895西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷 。
西安交大-生物信息学实验报告2
西安交通大学实验报告课程生物信息学实验名称双序列比对系别实验日期年月日专业班级组别_______ 实验报告日期年月日姓名学号报告退发 ( 订正、重做 )同组人_________________________________ 教师审批签字实验目的：1、练习使用动态规划算法进行双序列比对；2、理解打分矩阵和参数对；3、双序列比对结果的影响；4、理解动态规划算法的原理。
实验步骤：1、RNP1 和RNP2 是否得到比对（选择至少三个（差别大的）空位罚分和延伸值来进行比对）/Tools/psa/emboss_needle/图1,空位罚分为10分，延伸度0.5, 图2,空位罚分5分，延伸度0.4,结果：比对成功结果：比对成功图3，空位罚分1分，延伸度0.2,结果：比对成功2、a.算法找到了RNP1 和 RNP2 的正确比对如下图。
b. 当空位开启罚分高时，结果发生什么变化图2-1 空位罚分10，延伸度0.5时的比对结果如下图：图2-2 空位罚分25，延伸度0.5时的比对结果如下：对比两图可发现，当延伸度维持0.5不变，空位罚分由10上升到25，其比对结果未发生明显变化,当延伸度维持1和2同样操作后仍未发生明显变化。
当开启高空位罚分时，应该出现的结果是，两条序列的比对中间隔空位数变多，但在实验中的结果没有差别，这可能是由于比对的两条序列同源性太高所致。
C、当空位延伸罚分高时，结果发生什么变化图2-3 空位罚分为1，延伸度罚分为0.5时，比对结果如下：图2-4 空位罚分为1，延伸罚分为5时，结果如下：对比两图可发现，当空位罚分为1时，延伸度罚分由0.5上升到5时，结果同样无明显变化。
当开启高空位延伸罚分时，应该的结果是，两条序列中出现的连续空位数变多，但在实验中的结果没有差别，这可能仍是由于比对的两条序列同源性太高所致。
d. 为什么k 个连续的空位罚分要小于k 个间隔的空位罚分答：在两条序列的比对过程中，如果一条序列发生了一个或多个字符的连续删除演化事件[11],那么必然会在另一条序列中出现一个或多个字符的连续插入与删除,随之产生了相应的空位罚分规则[12].因为在连续的插入与删除事件中,可将多个字符的插入与删除看成是一个进化过程,因此其进化的难易程度就比多个字符的单独插入与删除的难度小得多,按照这种进化推理,我们很容易得出其空位罚分规则: w=K+k×(L-1)其中K为开放空位罚分,k为扩展空位罚分,L为空位长度.参数k<K,这样对于连续空位的罚分就相应的降低了.3、使用PAM250 矩阵重复上述过程，比对结果是否发生变化/Tools/psa/emboss_water/↓图3-1，空位罚分为10，延伸度罚分为0.5 图3-2 空位罚分为5，延伸度罚分为0.4结果：比对成功结果：比对成功图3-3 空位罚分1，延伸度罚分0.2，结果：比对成功比对结果有部分变化。
生物信息学技术的基础与应用
生物信息学技术的基础与应用生物信息学技术是一种基于计算机、信息学与统计学方法的生命科学研究方法。
生物信息学技术的应用涉及基因组学、蛋白质组学、代谢组学等领域，已经成为现代生命科学研究的重要工具之一。
本文介绍生物信息学技术的基础理论，以及在生命科学研究中的应用。
一、生物信息学技术的基础理论1. 生物大数据处理方法生物大数据是指通过现代生物技术手段所获取的大量生物数据，包括基因组序列、疾病数据、蛋白质数据等。
生物大数据处理方法是指对这些数据进行处理、分析和统计的方法。
其中，生物信息学技术在生物大数据处理中占据重要地位。
生物信息学技术包括序列比对、蛋白质结构预测、基因表达谱分析等方法。
2. 生物信息学数据库生物信息学数据库是一个存储生物数据的大型计算机数据库。
生物信息学数据库包括基因组数据库、蛋白质数据库、代谢组数据库等。
其中，基因组数据库最广泛应用，该数据库通过存储、整理和发布基因组数据，为生物科学家提供了大量有用的数据资源。
3. 生物信息学模拟与模型模拟和模型是生物信息学技术的重要组成部分。
生物信息学模拟和模型是指通过计算机虚拟实验对生物系统进行模拟和预测。
这种方法已经被广泛应用于生物界的基因互作网络的研究、代谢通路的预测、蛋白质折叠的模拟等领域。
4. 数据挖掘与机器学习数据挖掘和机器学习是生物信息学技术的重要组成部分。
数据挖掘和机器学习是指通过计算机处理大规模数据集，找出其中有用的模式和关系的方法。
这种方法已经被广泛应用于基因诊断、药物设计和代谢疾病的预测等领域。
二、生物信息学技术在生命科学研究中的应用1. 基因组学基因组学是指对一个特定生物体基因组的分析和研究。
通过生物信息学技术，科学家可以对基因组序列进行处理和分析，进而得出基因序列基础知识，如基因大小、位置、剪接变异和启动子序列等。
基因组学已经成为研究生物系统的有力工具，全基因组测序技术在医学和农业等领域得到广泛应用。
2. 基因诊断基因诊断是指通过检测患者遗传基因变异来确定其患有某种特定疾病的诊断方法。
西南交通大学交通运输实验中心
西 交 大 交 运 实 中 南 通 学通 输 验 心
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
交通运输 实验 中心 （ 以下 简 称 “ 心 ” ）作 为 具 有 百 余 年 办 学 历 史 的西 南 交 通 大 学 交 中 通 特 色 专 业 人 才 培 养 的 重 要 支 撑 ，依 托 全 国排 名 第 一 的 交 通 运 输 工 程 国 家 一 级 重 点 学 科 ， 承 担 全 校 ２ 个 专 业 本科 生 的 交通 运 输 基 础 实验 教 学 任 务 和交 通 运 输 、交 通 工 程 、安 全 工 程 ３ 和 物 流 等 专 业 的 实 验 教 学 任 务 。经 过 ５ ０多 年 的 建 设 与 发 展 ，中 心 已成 为 实 验 教 学 理 念 先 进 、体 系 完 善 、软 硬 件 平 台 建 设 水 平 领 先 、学 生 受 益 面 大 、行 业 辐 射 面 广 、示 范 效 应 突 出 的 实 验 中心 ，用 房 面 积 达 到 ３ ３ ６ ２ｍ ，设 备 总 值 ３ ０ ３ ０多 万 元 ， 面 向 全 校 ２ 个 专业 、受 益学 生 ３ ０ ３ ４ ０人 ／ 。 年 中心 发 展 历 史 悠 久 ，积 淀深 厚 。 １ ５ ９ ６年 学 校 设 立 铁 道 运 输 专 业 （ 通 运 输 专 业 的 前 身 ）之 时 ，便 交 建 立 了铁 道 概 论 模 型 室 、通 信 信 号 实 验 室 、冷 藏 运 输 实 验 室 和货 物 包 装 实 验 室 ，同 时 开 设 以上 专 业 课 程 实 验 。在 上 世 纪 ９ 年 代 中期 ，交通 运 输 专 业 被 铁 ０ 道 部 确 定 为 本 科 教 学 改 革试 点 专业 ，西南 交 通 大 学 城 市交通信号与控制实验室 以此 为 契 机 ，大 力 推 进 交 通 运 输 大 类 人 才 培 养 体 系 和 实 验 教 学 体 系 的 改 革 ，先 后 建 成 了 列 车 调 度 仿 真 实 验 室 、接 发 列 车 仿 真 实 验 室 、运 输 模 拟 实 验 室 、智 能 交 通 仿 真 实 验 室 步 形 成 了 涵 盖 铁 路 运 输 、公 路 运 输 、城 市 交 通 等 多 种 运 输 方 式 的 模 块 化 实 验 教 学 体 系 。２ ０ ０ ０年 ， 依 托 铁 道 部 “ 向 ２ 世 纪 交 通 运 输 类 专业 人 才 培 养 面 １ 方 案 及 教 学 内 容 体 系 改 革 ” 教 改 项 目 的 实施 ，新 建 了 数 字 化 城 市 交通 规 划 实 验 室 和 交 通 安 全 ］ 程 技 术 二 实 验 室 。２ ０ 年 ，在 学 校 “ 合 教 学 资 源 ，实 施 精 ０１ 整 品 化 战 略 ” 思 想 的 指 导 下 ，学 院 对 现 有 的 实 验 室 资 源 进 行 整 合 ，成 立 了交 通 运 输 实 验 中 心 ，并 将 实 验 中 心 总 体 建 设 思 路 确 立 为 ：建 设 集 学 科 建 设 、科 学 研 究 、人 才 培 养 、社 会 化 服 务 等 功 能 于 一 体 ，覆 盖 交 通 运 输 、交 通 工 程 、交 通 运 输 安 全 Ｔ程 、 国 际运 轨 道 交通 信 号 与 控 制 实验 室 输 、城 市 公 共 交 通 等专 业 （ 向 ），突 出轨 道 交 通 方 优 势 ，涵 盖 道 路 交 通 、城 市 交 通 等 多 种 运 输 方 式 的 交 通 运 输 实 验 中心 。在 这 一 原 则 指 导 下 ， 中心 循 序 渐 进 ，扎 扎 实 实 开 展 建 设 丁作 ，取 得 了显 著 成 效 ， ２ ０ ０ ７年 人 选 四 川 省 实 验 教学 示 范 中心 建设 单 位 ， ２ ０ ０ ９年 顺 利 入 选 国家 级 实 验 教 学 示 范 中心 建设 单 位 。 ２０ ０ ４年 以 来 ， 为 适 应 交 通 运 输 快 速 发 展 的 要 求 ， 中心 围 绕 智 能 型 综 合 运 输 体 系 的 构 建 、高 速 公 路 与 高 速 客 运 专 线 建 设 、既 有 铁 路 提 速 以 及 信 息 化 建 设 、交 通 运 输 安 全 与 技 术 的 发 展 以 及 现 代 物 流 业 的 迅 速 崛 起 ，进 一 步 深 化 了 以 培 养 创 新 性 丁 程 应 用 与 研 究 型 专业 人 才 为 目标 的实 验 教 学 体 系 改 革 ，确 立 了 “ 实 基 础 、跟 踪 前 沿 、培 养 能 力 、 突 出 创 夯 新 、张 扬 个 性 ” 的 实 验 教 学 理 念 ， 以 学 生 工 程 实 践 能 力 和 创 新 能 力 提 高 为 核 心 ，把 实 验 教 学 放 在 与 理 论 教 学 同 等 重 要 的地 位 ．构 建 了突 出 能 力 贯 通 式 递 进 培 养 的 “ 层 次 、五模 块 、九平 台 ” 的开 放 式 实 五 轨道交通运输设备认知 实验室 验 教 学 体 系 。 目前 ，中心 正 依 托 “８ 势 学 科 创 新 平 台 ” 建 设 高 速 铁 路 综 合 调 度 指挥 ９ ５优 实 验 系 统 ，依 托 “ １ ＿ 程 ” ｊ 期 建 设 项 目搭 建 智 能 型 地 面 快 速 交通 运 输 信 息 采 集 实 验 系 ２ Ｔ １ 三
从事生物统计学和生物信息学
从事生物统计学和生物信息学
【原创版】
目录
1.生物统计学与生物信息学的定义与关系
2.生物统计学的发展历程
3.生物信息学的发展历程
4.生物统计学与生物信息学在医学研究中的应用
5.我国在生物统计学与生物信息学领域的发展
正文
生物统计学和生物信息学是生物医学研究领域中两个重要的学科，它们在很大程度上推动了医学研究的发展。
生物统计学主要运用统计学方法对生物医学数据进行分析和解释，而生物信息学则是通过计算机技术、数学和统计学方法对生物大分子信息进行研究。
生物统计学的发展可以追溯到上世纪五六十年代，当时主要是对生物医学实验数据进行统计分析。
随着医学研究的不断深入，生物统计学的应用范围逐渐扩大，包括了临床试验设计、数据分析、流行病学研究等方面。
生物信息学则是在九十年代随着人类基因组计划的实施而发展起来的。
生物信息学主要通过计算机技术对生物大分子数据进行管理、分析和可视化。
随着高通量实验技术的发展，生物信息学的应用范围也不断扩大，包括了基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多个领域。
生物统计学与生物信息学在医学研究中的应用非常广泛，包括了基因发现、疾病诊断、药物研发等方面。
在我国，生物统计学与生物信息学也得到了快速的发展。
我国政府高度重视生物统计学与生物信息学的发展，先后出台了一系列政策支持这两个领域的发展。
同时，我国在生物统计学与生物信息学领域的研究也取得了一系列重要成果，为医学研究做出了重
要贡献。
总的来说，生物统计学与生物信息学是生物医学研究中不可或缺的两个学科，它们在推动医学研究发展方面发挥了重要作用。
生物信息学在体系分类学中的应用
生物信息学在体系分类学中的应用生物信息学是一门新兴的学科，它将计算机科学和生物学相结合，对生命系统进行分析和识别，它涉及到大数据、基因测序和分子进化等多个领域的知识。
体系分类学是生物学的重要分支之一，它是研究生物分类与进化的学科，通过建立分类系统和解析物种间演化关系，来推断生物的起源、演化和生态系统的功能。
生物信息学在体系分类学中的应用，为分类学研究带来了如何高效、准确地识别物种、分析物种进化和构建物种进化树的方法和工具。
本文将详细阐述生物信息学在体系分类学中的应用。
一、生物信息学分子标记的应用分子标记是基于生物大分子如蛋白质、核酸等的生物序列特点，通过生物信息学工具进行序列分析，来识别物种的方法。
分子标记提供了优秀的形态学外部形态特征的补充，可以解决外部形态相似的物种分类问题。
例如，核糖体RNA (rRNA) 序列是用于研究和比较微生物、真菌和动植物之间亲缘关系的最常用方法。
根据偏小亚单位的不同序列，原核生物和真核生物rRNA序列差异显著，被用作细菌和真菌的分类。
同样，蔷薇科植物的分类研究中使用的ITS序列和cpDNA序列信息也被广泛应用于进化树的构建中。
因此，分子标记在构建物种进化树中具有重要的作用。
二、生物信息学DNA条形码的应用DNA条形码是指在分类学研究中，在遗传水平上对物种进行分辨的DNA序列。
其基本要求是，DNA条形码必须具有高度可变性，使得物种之间的DNA序列不存在交叉污染情况，因此，背景DNA需要特别处理。
生物信息学DNA条形码技术将分子生物学技术和计算机技术相结合，可以准确地对物种进行分类鉴定。
目前已有许多学者使用DNA条形码进行分类研究，如COI条形码用于鱼类、FINE条形码用于昆虫等，已经被广泛应用于物种鉴定和分类学研究中。
三、生物信息学建树的应用分类树是一种反映生物学的分类系统和演化历史的图形表格，用来表示物种之间的演化关系，生物信息学在构建分类树中起到了关键的作用。
建树方法可以分为有距和无距方法。
西交实验力学报告(修改后)报告m-Jin改
实验力学报告指导老师：蔡力勋教授小组成员：管陈和 20044553翁健成 20044554陈帝油 20044556黄磊 20044569班级：2004级工程力学（1）班西南交通大学应用力学与工程系摘要：实验力学是利用测量工具将测试对象的力、位移、应变等力学物理量转化为电量，并将电量数字化送给计算机处理后得到具有一定误差带的对象物理量的固有规律【1】。
可见，实验测试在实验力学中扮有重要的作用。
随着计算机的应用普及，计算机辅助测试（CAT ）技术也得到了长足的进步，但传统意义上的电阻应变测试技术【2】和光弹性测试技术由于理论体系的完善性在实验力学领域仍占有重要地位。
本实验即是通过对应变仪和载荷传感器的标定实验、拉伸实验、悬臂梁实验以及纯弯梁实验初步了解电阻应变测试技术，更好地理解实验力学的基本原理及方法。
通过对各种实验仪器（应变仪，传感器等）的标定实验，以及对拉伸试样、悬臂梁和纯弯梁进行电测实验，并熟悉使用虚拟仪器软件YEC_Dasp 动态数据采集系统，使我们较为清晰地掌握了力学CAT 技术的基本原理及方法；培养了我们综合运用所学知识和技能，独立分析，解决实际问题的能力；锻炼了我们正确理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度；提高自己的实验动手能力并巩固了所学专业知识，树立独立自主的创新意识。
关键词：应变；应变仪；标定；电阻；电桥；EXCEL 数据处理1 前言本次实验是利用力学CAT 技术的基本知识－电阻应变测试技术，进行实验仪器的标定实验及拉伸试样、悬臂梁、纯弯梁的电测实验。
标定实验主要是通过实验了解仪器的使用方法以及原理，为以后的拉伸、弯曲电测实验做好基础准备工作。
另外通过桥盒半桥连接并并联大电阻，模拟桥臂应变片电阻变化，计算并联大电阻对应标ε，并利用应变标定器标定实验得到的u k ，得到此时电压变化量，然后与实测值进行比较分析该模拟方法的误差。
电测实验利用电阻应变测试技术测得应变，并利用材料力学的理论知识进行分析计算，得到相应的理论应变，从而二者进行比较，并分析误差产生的原因。
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课程生物信息学实验名称核酸和蛋白质序列数据的使用系别实验日期：专业班级组别交报告日期：姓名学号报告退发：（订正、重做）同组人无教师审批签字：实验目的：了解常用的序列数据库，掌握基本的序列数据信息的查询方法。
实验步骤：在序列数据库中查找某条基因序列（insulin人的），通过相关一系列数据库的搜索、比对与结果解释实验结果：1.该基因的功能是？DNA结合、RNA结合、雄激素受体结合、酶结合、蛋白结合、转录激活活性、转录调控区的DNA结合、微管蛋白结合、泛素蛋白与连接酶结合、泛素蛋白连接酶的活性、提高泛素蛋白连接酶的活性、锌离子结合3. 该蛋白质有没有保守的功能结构域该蛋白质有保守的功能结构域。
分别为cd00027（Location:1763 –1842 Blast Score: 107）cd00162（Location:23 –68 Blast Score: 134）pfam04873（Location:655 –978 Blast Score: 1301）pfam12820（Location:344 –507 Blast Score: 809）pfam13923（Location:20 –65 Blast Score: 135）4. 该蛋白质的功能是怎样的？①E3泛素蛋白连接酶，专门介导L YS-6'-联泛素链的形成，并通过促胞对DNA损伤的反应，在DNA修复中起着核心的作用；目前还不清楚是否也介导其他类型的泛素链形成。
E3泛素蛋白连接酶的活性是其抑癌能必需的。
②BARD1- BRCA1异源二聚体协调各种不同的细胞通路，如DNA损伤修复，泛素化和转录调控，以维持基因组稳定性。
③调节中心体微核。
④从G2到有丝分裂的正常细胞周期进程所必需的。
⑤参与转录调控在DNA损伤反应中的P21。
⑥为FANCD2靶向DNA损伤位点所需。
⑦可以用作转录调控因子。
⑧绑定到ACACA 和防止其去磷酸化，抑制脂质合成。
5. 该蛋白质的三级结构是什么？如果没有的话，和它最相似的同源物的结构是什么样子的？给出示意图。
该蛋白有三级结构，如图所示课程生物信息学实验名称双序列比对系别实验日期：专业班级组别交报告日期：姓名学号报告退发：（订正、重做）同组人无教师审批签字：实验目的：1、练习使用动态规划算法进行双序列比对；2、理解打分矩阵和参数对；3、双序列比对结果的影响；4、理解动态规划算法的原理。
实验步骤及结果：1. RNP1和RNP2是否得到比对？选择至少三个（差别大的）空位罚分和延伸值来进行比对（1）空位开启 1.0 空位延伸：0.5 结果：比对成功# -gapopen 1.0# -gapextend 0.5# Length: 75# Identity: 38/75 (50.7%)# Similarity: 51/75 (68.0%)# Gaps: 14/75 (18.7%)# Score: 203.5EMBOSS_001 1 --ASNTNLIVNYLPQDMT-DRELY-ALFRAIGPINTCRIMRDYK-TGYSY 45|.||||||||||:|| | | : :||.:||.|.:|:::|| | ||.|. EMBOSS_001 1 MD-SKTNLIVNYLPQNMTQD-E-FKSLFGSIGDIESCKLVRD-KITGQSL 46EMBOSS_001 46 GYAFVDFTSEM--DSQRAIKVLNG- 67||.||:: |: |:.:||..|||EMBOSS_001 47 GYGFVNY-SD-PNDADKAINTLNGL 69（2）空位开启：5.0 空位延伸：0.5 结果：比对成功# -gapopen 5.0# -gapextend 0.5# Length: 69# Identity: 35/69 (50.7%)# Similarity: 47/69 (68.1%)# Gaps: 2/69 ( 2.9%)# Score: 181.0EMBOSS_001 1 -ASNTNLIVNYLPQDMTDRELYALFRAIGPINTCRIMRDYKTGYSYGYAF 49.|.||||||||||:||..|..:||.:||.|.:|:::||..||.|.||.| EMBOSS_001 1 MDSKTNLIVNYLPQNMTQDEFKSLFGSIGDIESCKLVRDKITGQSLGYGF 50EMBOSS_001 50 VDFTSEMDSQRAIKVLNG- 67|:::...|:.:||..|||EMBOSS_001 51 VNYSDPNDADKAINTLNGL 69（3）空位开启：1.0 空位延伸：10.0 结果：比对成功# -gapopen 1.0# -gapextend 10.0# Length: 74# Identity: 38/74 (51.4%)# Similarity: 51/74 (68.9%)# Gaps: 12/74 (16.2%)# Score: 203.0EMBOSS_001 1 --ASNTNLIVNYLPQDMT-DRELY-ALFRAIGPINTCRIMRDYK-TGYSY 45|.||||||||||:|| | | : :||.:||.|.:|:::|| | ||.|. EMBOSS_001 1 MD-SKTNLIVNYLPQNMTQD-E-FKSLFGSIGDIESCKLVRD-KITGQSL 46EMBOSS_001 46 GYAFVDFTSE-MDSQRAIKVLNG- 67||.||:: |: .|:.:||..|||EMBOSS_001 47 GYGFVNY-SDPNDADKAINTLNGL 692a. 算法是否找到RNP1和RNP2的正确比对？如上图b. 当空位开启罚分高时，结果发生什么变化？对比上图（1）和（2）得知空位开启罚分高时，结果得分变低c. 当空位延伸罚分高时，结果发生什么变化？对比（1）和（3）得知空位延伸罚分高时，结果变低，但不明显d. 为什么k个连续的空位罚分要小于k个间隔的空位罚分？因为空位开启的罚分影响要高于空位延伸罚分，综合2a和b可知，所以k 个连续空位罚分要比k个间隔空位罚分低。
使用PAM250矩阵重复上述过程。
3. 比对结果是否发生变化？(1)# -gapopen 1.0# -gapextend 0.5# Length: 76# Identity: 38/76 (50.0%)# Similarity: 56/76 (73.7%)# Gaps: 16/76 (21.1%)# Score: 213.5EMBOSS_001 1 -ASNTNLIVNYLPQDMT-DRELY-ALFR-AIGPINTCRIMRDYK-TGY-S 44.|:||||||||||:|| | | : :|| :||.|::|:::|| | || | EMBOSS_001 1 MDSKTNLIVNYLPQNMTQD-E-FKSLF-GSIGDIESCKLVRD-KITG-QS 45EMBOSS_001 45 YGYAFVDFTSEM--DSQRAIKVLNG- 67.||:||:: |: |:::||:.|||EMBOSS_001 46 LGYGFVNY-SD-PNDADKAINTLNGL 69(2)# -gapopen 5.0# -gapextend 0.5# Length: 70# Identity: 36/70 (51.4%)# Similarity: 55/70 (78.6%)# Gaps: 4/70 ( 5.7%)# Score: 191.0EMBOSS_001 1 -ASNTNLIVNYLPQDMTDRELYALFRAIGPINTCRIMRDYK-TGYSYGYA 48.|:||||||||||:||:.|:.:||.:||.|::|:::|| | ||.|.||: EMBOSS_001 1 MDSKTNLIVNYLPQNMTQDEFKSLFGSIGDIESCKLVRD-KITGQSLGYG 49EMBOSS_001 49 FVDFTSEMDSQRAIKVLNG- 67||:::...|:::||:.|||EMBOSS_001 50 FVNYSDPNDADKAINTLNGL 69(3)# -gapopen 1.0# -gapextend 1.0# Length: 75# Identity: 38/75 (50.7%)# Similarity: 56/75 (74.7%)# Gaps: 14/75 (18.7%)# Score: 213.0EMBOSS_001 1 -ASNTNLIVNYLPQDMT-DRELY-ALFR-AIGPINTCRIMRDYK-TGY-S 44.|:||||||||||:|| | | : :|| :||.|::|:::|| | || | EMBOSS_001 1 MDSKTNLIVNYLPQNMTQD-E-FKSLF-GSIGDIESCKLVRD-KITG-QS 45EMBOSS_001 45 YGYAFVDFTSE-MDSQRAIKVLNG- 67.||:||:: |: .|:::||:.|||EMBOSS_001 46 LGYGFVNY-SDPNDADKAINTLNGL 694a. RNP1 和RNP2 是否在局部比对中得到比对？RNP1 和RNP2 在局部比对中比对成功。
b. 局部比对的生物学意义是什么？局部相似性比对的生物学基础是蛋白质功能位点往往是由较短的序列片段组成的，这些部位的序列具有相当大的保守性，尽管在序列的其它部位可能有插入、删除或突变。
此时，局部相似性比对往往比整体比对具有更高的灵敏度，其结果更具生物学意义c. 为什么在这种比对中我们选择局部比对而不是全局比对？答：局部相似性比对往往比整体比对具有更高的灵敏度，其结果更具生物学意义。
5. 比对结果发生了什么变化？答：从3的图中可以看出，在同一个打分矩阵下，比对结果基本没有差别；在不同的打分矩阵下，比对结果也基本无区别，但得分有所变化。
西安交通大学实验报告课程生物信息学实验名称序列的点阵分析系别实验日期：专业班级组别交报告日期：姓名学号报告退发：（订正、重做）同组人无教师审批签字：实验目的：点阵分析是双序列分析最直观的工具，通过本实验了解点阵分析的原理和方法。
教学基本要求：了解和熟悉点阵分析的原理和参数对分析结果的影响，可以对结果进行解读和解释。
回答问题：点阵分析的基本原理是什么？点阵法是双序列比对的基本方法，比对法的基本思想是：将两条待比较的序列分别放在矩阵的两条轴上，从上往下，当对应的行和列的序列字符匹配时，则在矩阵对应的位置作出点标记，逐个比较所有的字符对，最终形成点阵图。