[發(fā)明專利]應(yīng)用智能支持向量機對多環(huán)芳烴性質(zhì)/毒性的預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610176440.1
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105868540B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周真;楊旭;牛訦琛;陳鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06K9/62
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙)23209
• 代理人: 張偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分子定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)/活性相關(guān)研究方法，特別是一種智能優(yōu)化方法的應(yīng)用與比較，即一種應(yīng)用智能優(yōu)化支持向量機對多環(huán)芳烴性質(zhì)/毒性定量構(gòu)效的預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著全球發(fā)展進程的加快，大氣受污染的程度進一步加劇，大氣懸浮顆粒物是影響大氣環(huán)境質(zhì)量和危害人體健康的重要大氣污染物之一。大氣顆粒物與臭氧層破壞、全球變暖、酸雨等環(huán)境問題都有很高的關(guān)聯(lián)性，而且與沙塵暴、光化學(xué)煙霧等嚴重大氣污染都有密切關(guān)系。流行病學(xué)的調(diào)查與研究表明，可吸入顆粒物隨著暴露水平的增加，由急性病、心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病引發(fā)的死亡率隨之增加(參見Indoor and Outdoor Exposure to Ultrafine, Fine and Microbiologically Derived Particulate Matter Related to Cardiovascular and Respiratory Effects in a Panel of Elderly Urban Citizens，Dorina G K, Michal S, Marie F, et al.2015.)。并能引起哮喘、肺功能下降、呼吸系統(tǒng)炎癥，甚至累及心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)，促使癌癥發(fā)生。大氣顆粒物對人體健康的危害主要跟其理化性質(zhì)有關(guān)，包括顆粒物的粒徑、化學(xué)組分、數(shù)量、結(jié)構(gòu)等，其中有機化學(xué)組分是主要影響因素。有機物是大氣顆粒的重要化學(xué)組分，約占其干重的10~70%(參見Persistent Organic Pollutants (POPs) on Fine and Coarse Atmospheric Particles Measured at Two (Urban and Industrial) Sites，Mustafa O, Banu C, Abdurrahman B.2015.)。其中，在健康影響中最為關(guān)注的是多環(huán)芳烴（PAHs），及其衍生物等。近年來，研究表明城市顆粒物尤其是交通源顆粒物表面含有大量且多種多環(huán)芳烴及多環(huán)芳烴的衍生物。因此，研究多環(huán)芳烴及多環(huán)芳烴衍生物對人體的影響也成為無法忽略的方向，促使更多的學(xué)者認識到多環(huán)芳烴類化合物在大氣顆粒物生物毒性方面的重要作用，并在控制大氣污染物排放時，需重視PAHs的控制。

現(xiàn)有的多環(huán)芳烴的毒性測試多用于動物實驗，但動物實驗存在著高成本、人畜共患病、倫理問題等眾多弊端(參見Toxicity of sediment-associated unresolved complex mixture and its impact on bioavailability ofpolycyclic aromatic hydrocarbons，Juan D, W. T Mr, Michael J. L, et al.2012.)。為解決動物實驗的檢測瓶頸問題，定量構(gòu)效技術(shù)出現(xiàn)于世并逐漸發(fā)展起來。定量構(gòu)效關(guān)系(Quantitative Structure Property / Activity Relationship，QSP/AR)，其核心思想是利用理論計算方法來描述化合物的結(jié)構(gòu)特征，以生物學(xué)來獲取化合物的毒性數(shù)據(jù)及任何化合物的致毒機理(參見Large-Scale Quantitative Structure?Property Relationship (QSPR) Analysis of Methane Storage in Metal?Organic Frameworks，Michael F, Tom K. W, Cr E. Wilmer, et al.2013)。通過模型的建立以分子結(jié)構(gòu)來表征化合物的性質(zhì)或毒性。通常定量構(gòu)效建模方法分為傳統(tǒng)統(tǒng)計預(yù)測、經(jīng)驗非線性預(yù)測和機器學(xué)習(xí)等幾類途徑。由此可以看到，用來進行定量構(gòu)效的建模方法經(jīng)歷了一個由簡單到復(fù)雜，從線性到非線性的變化過程，并且正向著高維度、貧信息等方向發(fā)展。然而，支持向量機方法的應(yīng)用中，僅僅是與其他方法進行對比研究，沒有很好地考慮到支持向量機參數(shù)的選擇好壞，這樣就造成了不準確的參數(shù)的引入導(dǎo)致泛化能力的下降。如何確立最佳的支持向量參數(shù)，建立一種智能優(yōu)化的支持向量機方法，并將其應(yīng)用到多環(huán)芳烴的性質(zhì)/毒性的預(yù)測成為發(fā)展趨勢。

基于以上現(xiàn)狀，為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供了一種應(yīng)用智能優(yōu)化支持向量機對多環(huán)芳烴性質(zhì)/毒性定量構(gòu)效的預(yù)測方法。該方法能夠?qū)χС窒蛄繖C的參數(shù)進行智能優(yōu)化，擇最佳參數(shù)建立模型，用于多環(huán)芳烴的定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)/毒性相關(guān)研究，可預(yù)測出多環(huán)芳烴性質(zhì)/毒性值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來解決的：