![Prezentacija [PDF] - Zemris - FER](https://img.yumpu.com/22796994/1/500x640/prezentacija-pdf-zemris-fer.jpg)
Prezentacija [PDF] - Zemris - FER
Prezentacija [PDF] - Zemris - FER
Prezentacija [PDF] - Zemris - FER
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Primjena genetskog programiranja za<br />
rješavanje problema prijanjanja<br />
proteina<br />
Diplomski rad br. 54<br />
Ivan Kokan<br />
mentor: doc. dr. sc. Marin Golub<br />
Zavod za elektroniku, mikroelektroniku, računalne i inteligentne sustave<br />
Fakultet elektrotehnike i računarstva<br />
Sveučilište u Zagrebu<br />
5. srpnja 2010.<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 1 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 2 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 2 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 2 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 2 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 2 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 2 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 3 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
◮<br />
biološka inspiracija<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
◮ biološka inspiracija<br />
◮ radanje i umiranje jedinki unutar populacije<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
◮ biološka inspiracija<br />
◮ radanje i umiranje jedinki unutar populacije<br />
◮ stablasta jedinka evolucijskog algoritma<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
◮ biološka inspiracija<br />
◮ radanje i umiranje jedinki unutar populacije<br />
◮ stablasta jedinka evolucijskog algoritma<br />
◮ Nichael Lynn Cramer: A Representation for the Adaptive<br />
Generation of Simple Sequential Programs, 1985.<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
◮ biološka inspiracija<br />
◮ radanje i umiranje jedinki unutar populacije<br />
◮ stablasta jedinka evolucijskog algoritma<br />
◮ Nichael Lynn Cramer: A Representation for the Adaptive<br />
Generation of Simple Sequential Programs, 1985.<br />
◮ jedinka = računalni program<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
◮ biološka inspiracija<br />
◮ radanje i umiranje jedinki unutar populacije<br />
◮ stablasta jedinka evolucijskog algoritma<br />
◮ Nichael Lynn Cramer: A Representation for the Adaptive<br />
Generation of Simple Sequential Programs, 1985.<br />
◮ jedinka = računalni program<br />
◮ generacija = iteracija evolucijskog algoritma<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Uvod u genetsko programiranje<br />
◮ automatizirana metoda optimiranja računalnih programa<br />
◮ razvila se iz evolucijskih algoritama<br />
◮ biološka inspiracija<br />
◮ radanje i umiranje jedinki unutar populacije<br />
◮ stablasta jedinka evolucijskog algoritma<br />
◮ Nichael Lynn Cramer: A Representation for the Adaptive<br />
Generation of Simple Sequential Programs, 1985.<br />
◮ jedinka = računalni program<br />
◮ generacija = iteracija evolucijskog algoritma<br />
◮ John Reed Koza: Genetic Programming: On the<br />
Programming of Computers by Means of Natural<br />
Selection, 1992.<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 4 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 5 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
◮ nelinearna struktura<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
◮ nelinearna struktura — stablo<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
◮ nelinearna struktura — stablo<br />
◮ čvorovi stabla<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
◮ nelinearna struktura — stablo<br />
◮ čvorovi stabla<br />
◮ unutarnji čvorovi — operatori (sin , AND, do)<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
◮ nelinearna struktura — stablo<br />
◮ čvorovi stabla<br />
◮ unutarnji čvorovi — operatori (sin , AND, do)<br />
◮ završni čvorovi — operandi (1,64, true, x)<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
◮ nelinearna struktura — stablo<br />
◮ čvorovi stabla<br />
◮ unutarnji čvorovi — operatori (sin , AND, do)<br />
◮ završni čvorovi — operandi (1,64, true, x)<br />
◮ rekurzivni obilazak (postorder)<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Jedinka genetskog programiranja<br />
◮ nelinearna struktura — stablo<br />
◮ čvorovi stabla<br />
◮ unutarnji čvorovi — operatori (sin , AND, do)<br />
◮ završni čvorovi — operandi (1,64, true, x)<br />
◮ rekurzivni obilazak (postorder)<br />
◮ dobrota (eng. fitness) — mjerilo kvalitete jedinke<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 6 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 7 / 14
Genetski operatori<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 8 / 14
Genetski operatori<br />
◮ reprodukcija<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 8 / 14
Genetski operatori<br />
◮ reprodukcija<br />
◮ križanje<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 8 / 14
Genetski operatori<br />
◮ reprodukcija<br />
◮ križanje<br />
+<br />
·<br />
−<br />
ˆ<br />
π<br />
cos<br />
x sin x<br />
x<br />
5.8<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 8 / 14
Genetski operatori<br />
◮ reprodukcija<br />
◮ križanje<br />
+<br />
·<br />
−<br />
ˆ<br />
π<br />
cos<br />
x sin x<br />
x<br />
5.8<br />
◮ mutacija<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 8 / 14
Genetski operatori<br />
◮ reprodukcija<br />
◮ križanje<br />
+<br />
·<br />
−<br />
ˆ<br />
π<br />
cos<br />
x sin x<br />
x<br />
5.8<br />
◮ mutacija<br />
·<br />
+<br />
3<br />
x<br />
−<br />
ˆ<br />
x sin x<br />
5.8<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 8 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 9 / 14
Prijanjanje proteina<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Prijanjanje proteina<br />
◮ računalno modeliranje interakcija dvaju ili više proteina<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Prijanjanje proteina<br />
◮ računalno modeliranje interakcija dvaju ili više proteina<br />
◮ cilj: predvidjeti formiranje kompleksnih trodimenzionalnih<br />
struktura<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Prijanjanje proteina<br />
◮ računalno modeliranje interakcija dvaju ili više proteina<br />
◮ cilj: predvidjeti formiranje kompleksnih trodimenzionalnih<br />
struktura<br />
◮ vrste prijanjanja<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Prijanjanje proteina<br />
◮ računalno modeliranje interakcija dvaju ili više proteina<br />
◮ cilj: predvidjeti formiranje kompleksnih trodimenzionalnih<br />
struktura<br />
◮ vrste prijanjanja<br />
◮<br />
prijanjanje čvrstih proteina (eng. rigid-body docking)<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Prijanjanje proteina<br />
◮ računalno modeliranje interakcija dvaju ili više proteina<br />
◮ cilj: predvidjeti formiranje kompleksnih trodimenzionalnih<br />
struktura<br />
◮ vrste prijanjanja<br />
◮ prijanjanje čvrstih proteina (eng. rigid-body docking)<br />
◮ prijanjanje savitljivih proteina (eng. flexible-body docking)<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Prijanjanje proteina<br />
◮ računalno modeliranje interakcija dvaju ili više proteina<br />
◮ cilj: predvidjeti formiranje kompleksnih trodimenzionalnih<br />
struktura<br />
◮ vrste prijanjanja<br />
◮ prijanjanje čvrstih proteina (eng. rigid-body docking)<br />
◮ prijanjanje savitljivih proteina (eng. flexible-body docking)<br />
◮ geometrijske i elektrostatske značajke<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Prijanjanje proteina<br />
◮ računalno modeliranje interakcija dvaju ili više proteina<br />
◮ cilj: predvidjeti formiranje kompleksnih trodimenzionalnih<br />
struktura<br />
◮ vrste prijanjanja<br />
◮ prijanjanje čvrstih proteina (eng. rigid-body docking)<br />
◮ prijanjanje savitljivih proteina (eng. flexible-body docking)<br />
◮ geometrijske i elektrostatske značajke<br />
◮ Protein Data Bank<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 10 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 11 / 14
Programsko rješenje<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
◮ Evolutionary Computation Framework (ECF)<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
◮ Evolutionary Computation Framework (ECF)<br />
◮ jedinka = kompozicija geometrijskih transformacija dvaju<br />
proteina<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
◮ Evolutionary Computation Framework (ECF)<br />
◮ jedinka = kompozicija geometrijskih transformacija dvaju<br />
proteina<br />
◮ rotacije i translacije u prostoru<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
◮ Evolutionary Computation Framework (ECF)<br />
◮ jedinka = kompozicija geometrijskih transformacija dvaju<br />
proteina<br />
◮ rotacije i translacije u prostoru<br />
◮ funkcije dobrote<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
◮ Evolutionary Computation Framework (ECF)<br />
◮ jedinka = kompozicija geometrijskih transformacija dvaju<br />
proteina<br />
◮ rotacije i translacije u prostoru<br />
◮ funkcije dobrote<br />
◮<br />
EvalOpCenter<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
◮ Evolutionary Computation Framework (ECF)<br />
◮ jedinka = kompozicija geometrijskih transformacija dvaju<br />
proteina<br />
◮ rotacije i translacije u prostoru<br />
◮ funkcije dobrote<br />
◮<br />
◮<br />
EvalOpCenter<br />
EvalOpMinDistance<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Programsko rješenje<br />
◮ rješava problem prijanjanja dvaju čvrstih proteina<br />
◮<br />
geometrijske značajke<br />
◮ Evolutionary Computation Framework (ECF)<br />
◮ jedinka = kompozicija geometrijskih transformacija dvaju<br />
proteina<br />
◮ rotacije i translacije u prostoru<br />
◮ funkcije dobrote<br />
◮<br />
◮<br />
◮<br />
EvalOpCenter<br />
EvalOpMinDistance<br />
EvalOpPairwise<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 12 / 14
Sadržaj<br />
Uvod u genetsko programiranje<br />
Jedinka genetskog programiranja<br />
Genetski operatori<br />
Prijanjanje proteina<br />
Programsko rješenje<br />
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 13 / 14
Zaključak<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Zaključak<br />
◮ vrlo dobra prilagodba problemu<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Zaključak<br />
◮ vrlo dobra prilagodba problemu<br />
◮<br />
konvergencija rješenju kroz nekoliko desetaka generacija<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Zaključak<br />
◮ vrlo dobra prilagodba problemu<br />
◮ konvergencija rješenju kroz nekoliko desetaka generacija<br />
◮ na početku veći utjecaj translacija<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Zaključak<br />
◮ vrlo dobra prilagodba problemu<br />
◮ konvergencija rješenju kroz nekoliko desetaka generacija<br />
◮ na početku veći utjecaj translacija<br />
◮ u konačnici “podešavanja” rotacijama<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Zaključak<br />
◮ vrlo dobra prilagodba problemu<br />
◮ konvergencija rješenju kroz nekoliko desetaka generacija<br />
◮ na početku veći utjecaj translacija<br />
◮ u konačnici “podešavanja” rotacijama<br />
◮ veća populacija = veći “genetski materijal” = kvalitetnija<br />
rješenja<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Zaključak<br />
◮ vrlo dobra prilagodba problemu<br />
◮ konvergencija rješenju kroz nekoliko desetaka generacija<br />
◮ na početku veći utjecaj translacija<br />
◮ u konačnici “podešavanja” rotacijama<br />
◮ veća populacija = veći “genetski materijal” = kvalitetnija<br />
rješenja<br />
◮ mutacije nemaju značajnog utjecaja na dobrotu<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Zaključak<br />
◮ vrlo dobra prilagodba problemu<br />
◮ konvergencija rješenju kroz nekoliko desetaka generacija<br />
◮ na početku veći utjecaj translacija<br />
◮ u konačnici “podešavanja” rotacijama<br />
◮ veća populacija = veći “genetski materijal” = kvalitetnija<br />
rješenja<br />
◮ mutacije nemaju značajnog utjecaja na dobrotu<br />
◮ elektrostatske značajke proteina?<br />
Ivan Kokan (<strong>FER</strong>) Diplomski rad srpanj, 2010. 14 / 14
Change language