Инструментальные средства для представления информации о структуре химических соединений и их сходстве в интеллектуальных системах

• Автор: Добрынин, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.25.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Требования к языку описания.

1.2 Современные языки описания структуры химических

соединений для задач структураактивность.

Г лава 2. Расширения языка ФКСП.

2.1 Описание зыка ФКСП.

2.2 Необходимость расширения языка ФКСП.

2.3 Методы кодирования полициклических структур.

2.4 Алгоритмы кодирования.

2.4.1 Общий алгоритм кодирования.
2.4.2 Правила кодирования циклических дескрипторов.
2.4.3 Кодирование линейных фрагментов.
2.4.4 Кодирование дескрипторов замещения.
2.5 Алгоритм поиска фрагмента в молекулярном графе.
2.5.1 Представление графа для молекул.
2.5.2 Списки инцидентности.
2.5.3 Очередь обхода.
2.5.4 Список привязок.
2.5.5 Алгоритм поиска фрагмента.
2.5.6 Пример работы алгоритма поиска фрагмента
удачный поиск.
2.5.7 Пример работы алгоритма поиска фрагмента неудачный поиск.
2.5.8. Алгоритм поиска замкнутых фрагментов.
2.6 Автоматический кодировщик ФКСП.
2.6.1 Архитектура построения кодировщика ФКСП.
2.6.2 Особенности реализации кодировщика ФКСП.
2.7 Выводы
Глава 3. ЗОЯСРС язык представления пространственной
структуры молекул химических соединений.
3.1 Недостатки ФКСП.
3.2 Принципы построения ЗОЯСРС.
3.3 Описание дескрипторов ЗОЯСРС.
3.4 Расчет пространственных дескрипторов.
3.5 Пересечение пространственных дескрипторов.
3.6 Определение сходства двух молекул.
3.7 Алгоритм кодирования дескрипторов.
3.8 Структура автоматического кодировщика 3 ЭИСРС.
3.9 Особенности подготовки данных.
3. Сравнение методов кодирования ФКСП и ЗОЯСРС.
3. Выводы.
Глава 4. Применение инструментальных средств.
4.1 Применение ФКСПкодировщика для решения задач структураактивность.
4.2 Экспериментальная система для прогнозирования
биолог ической активности химических соединений.
4.3 Проведенные эксперименты по прогнозированию биологической активности.
4.4 Результаты международного соревнования по предсказательной токсикологии 1гг.
4.5 Выводы.
Заключение
Направления развития средств описания структуры химических соединений.
Список литературы


Для эффективного решения перечисленных задач необходимо создавать и совершенствовать как средства описания - языки представления информации о структуре химических соединений, так и программные средства автоматического кодирования. Этим и обусловлена актуальность темы диссертации. Цель данного диссертационного исследования — разработка новых и совершенствование существующих способов представления информации о структуре химических соединений и создание средств автоматического кодирования этой информации. Предмет исследования — это языки представления структуры и алгоритмы кодирования химических соединений. Основными методами решения поставленных задач были оценка предложенных алгоритмов кодирования с точки зрения их корректности и эффективности, тестирование программ автоматического кодирования на реальных массивах данных. Разработана новая версия языка ФКСП, позволяющая кодировать полициклические соединения. ФКСП. ЗОЯСРС. Создана версия интеллектуальной системы типа ДСМ для прогнозирования биологических свойств химических соединений. Выполнена экспериментальная проверка различных типов сходства на экспериментальных массивах данных и доказана эффективность используемых представлений. ЗЭЯСРС. Практическая значимость работы связана с созданием программ автоматического кодирования химических соединений, интегрированных в ДСМ-систему для анализа связи структура-активность. Использование данной ДСМ-системы для прогноза биологической активности позволит отбирать для биологических испытаний наиболее перспективные химические соединения и тем самым удешевить и сократить сроки биологических испытаний. Все результаты работы либо получены лично автором (результаты из всех глав, кроме второй), либо при его непосредственном участии (вторая глава). Апробация работы. Москва, ВИНИТИ, . Москва, ГУ НИИБМХ, . Москва, ВИНИТИ, . Discover)' PKDD’, Freiburg, Germany, . КИИ’, Коломна, . Москва, ВИНИТИ, . Программные разработки: кодировщик ФКСГ1 используется в составе ДСМ-системы прогнозирования биологических свойств химических соединений. Система используется в отделе ОТиППИ ВИНИТИ РАН, в лаборатории комплексного эколого-гигиенического нормирования НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Во введении раскрывается актуальность темы диссертации, формулируются проблемы исследования, определяется цель работы, описываются методы исследования, излагаются основные научные результаты, обосновывается теоретическая и практическая значимость работы, дается ее общая характеристика. Первая глава — «Обзор литературы» описывает требования к языкам представления структур химических соединений для задач структура-активность, обзор существующих методов кодирования. Во второй главе — «Расширения языка ФКСП» приводится краткое описание языка ФКСП, обосновывается необходимость изменения кодирования циклических структур для возможности представления полициклических соединений. Рассматриваются способы кодирования для полициклических соединений, алгоритмы кодирования, структура автоматического кодировщика ФКСП и его основные свойства. Третья глава — «ЗЭ1*СРС - язык представления пространственной структуры молекул химических соединений» описывает новый язык представления информации о пространственной структуре молекул химических соединений, ориентированный на решение задач структура-активность с помощью интеллектуальных систем. В главе описаны способы построения дескрипторов языка, описаны основные операции над ними. Рассмотрена структура автоматического кодировщика ЗОЯСРС и алгоритмы кодирования. Проведен сравнительный анализ результатов кодирования ЗОЯСРС и ФКСП. Четвертая глава - «Применения инструментальных средств» описывает использование кодировщика ФКСП в ДСМ-системе исследования зависимостей структура-активность, технологию использования кодировщика ФКСП для интеллектуальных систем прогнозирования свойств химических соединений с зи визуализацией, результаты международного конкурса сравнения способов кодирования структуры химических соединений для предсказания токсичных свойств различных химических препаратов.