计算生物学讲解

同样的几个问题1.包含什么？同样的几个问题1.包含什么？tRNA,mRNA,protein,water2.有何关联？tRNA-mRNA;mRNA-protein3.可否调控？tRNA的移动过程;protein的形成4.计算模型？水分子；离子；药品小分子等•首先锁定研究对象：分子+环境，或者更大的体系–分子：单个或几个分子，千万个分子–环境：多个分子，持续介质•计算途径：原理+算法–原理：物理学，化学，生物学–算法：数学、统计学不同体系，不同办法Multipleproteins不同体系，不同办法Multipleproteins蛋白质内部，buriedmolecule,loopflipping蛋白质之间：bindingsitesRotationH-bondingElectrostaticinteractionVanderWaalsinteraction精确的计算办法，快速的近似办法质内部，buriedmolecule,loopflipping蛋白质之间：bindingsitesRotationH-bondingElectrostaticinteractionVanderWaalsinteraction精确的计算办法，快速的近似办法数学、统计学•数学、统计学•数字拟合，分类与回归，贝叶斯推断，蒙特卡罗办法，马尔可夫链•微分方程解析解与数值解，矩阵与数值计算•集合，拓扑学，图论，群伦，排列组合计算机科学•Linux操作系统：–Serialcomputing,–Distributedorparallelcomputing(并行计算),MPI–Linuxscripts,sed,awk–Perl,Python,Fortran,C++,Java•MySQL,PHP,Apache•Windows视窗：MATLAB,R,Java,物理学物理学典型力学量子力学相对论解决热力学统计力学电动力学凝聚态理论 机器Computers•机器Computers•微机类:Pymol,Rasmol,R,Matlab,Mathmatica•工作站:Gaussian,CHARMM,DOCKCPU计算，GPU图形•集群计算机Cluster:MPI硬盘阵列RAID(redundantarrayofindependentdisks)高性能计算High-performancecomputing(HPC)1012=teraFLOPS(floating-pointoperationspersecond)•云计算Cloudcomputing办法：1、量子化学:Gaussian从头算、半经验办法密度泛函分子反映动力学、带构造办法：1、量子化学:Gaussian从头算、半经验办法密度泛函分子反映动力学、带构造2、分子动力学:CHARMM蛋白质模拟量子/典型混杂办法3、分子对接:DOCK药品设计应用：1.理解:实验数据，光谱峰位置探究反映机理2.预测:分子和材料的构造与性能辅助化学合成药品设计、催化剂设计构造-性质关系QSPR构造-活性关系QSAR生物信息学Bioinformatics•数据挖掘datamining•机器学习machinelearning/artificialintelligence–算法：决策树Decisiontree,随机森林Randomforests,关联式规则Associationrule,人工神经网络Artificialneuralnetworks,遗传编程Geneticprogramming,诱导逻辑编程Inductivelogicprogramming,支持向量机Supportvectormachines,聚类Clustering,贝叶斯网络Bayesiannetworks,系综学习Ensemblelearning,…–应用：模式识别patternrecognition•分类Classification,回归Regression,…•可视化visualization办法Methods•信息Informationdatabases,datamining,webtechnologies,onlinequery,sequencing,alignment,discovery,judge,•理解Understandingimageprocessing,visualization,statistics,datafitting,modeling,•预测Predictioninteraction,energyterms,scoringfunction,simulation,structure,superposition第二讲：典型力学一、与研究对象如何关联？二、现有的办法合理吗？三、你自己关心的问题如何描述？torsionDihedralδ=0,π;cos(δ)cos(mφ)=cos(mφ+δ)第三讲：分子间互相作用•有哪些分子间互相作用？•能量体现项重叠吗？•加和与权重？静电第四讲：打分函数1基于力场的打分函数Theforce-field-basedscoringfunctions•打分函数的本质是什么？•打分函数对的吗？•如何减小误差？计算能量与距离的变化计算能量与距离的变化第五讲：打分函数2基于力场的打分函数Theforce-field-basedscoringfunctions•有多少途径来计算打分函数？•整体计算还是分解成能量项来计算?•能量项之间的物理意思重复