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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪敬和
研究生(外文):Hung, Jing Hur
論文名稱:隱藏式馬可夫模型在建立離子孔道模型問題上的應用
論文名稱(外文):The Application of Hidden Markov Model to the problem of Ionic Channel Modeling
指導教授:蔡啟明;陳嘉琳
指導教授(外文):Chimin Ysai; Jia-Lin Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1996
畢業學年度:84
語文別:英文
論文頁數:48
中文關鍵詞:隱藏式馬可夫模型離子孔道
外文關鍵詞:Hidden Markov ModelIonic Channel
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離子孔道的分析,在生物醫學上是個很重要而且基本的問題。在過去的研
究中,生理學家認為離子孔道的電流信號基本上是個馬可夫鏈(Markov
chain);因此,馬可夫模型(Markov model)就最常被引用在建立離子
孔道的 kinetics模型的問題上。由於取樣後的電流信號,會有若干程度
的失真和雜訊,因此,整個問題就變成是:研究合適的信號處理的方法,
對於採集到的離子孔道電流信號,建立其最佳的馬可夫模型。最近幾年,
使用最大可能性的估計的方法建立模型,,己經逐漸地被廣泛應用在這個
問題上,隱藏式馬可夫模型(簡稱 HMM)就是其中的代表。但直接使用傳
統HMM 的演算法,仍然有一些的問題非常值得研究探討。這篇論文便是經
由大量的模擬實驗,探討所研究的策略對問題的適用性及其限制。在論文
中我們將(一)用區域性的最佳化演算法─最陡下降法(Steepest Descent)
,及近似全域的最佳化演算法─退火模擬(Simulated Annealing), 於離
子孔道 kinetics 領域直接尋求最佳的模型參數;以及(二)用HMM 估算最
大可能性而得的傳輸機率矩陣,來還原成無雜訊干擾的孔道信號。經由這
些實驗,我們亦將算出由不同雜訊大小及不同的 kinetic rate 所造成的
估算誤差。由實驗的結果顯示(一)於離子孔道 kinetics 領域直接尋求最
佳的模型參數的方法中,近似全域的最佳化演算法比區域性的最佳化演算
法的結果來的好;(二)基於估算傳輸機率矩陣來還原信號是個不錯的方法
,但是,由還原信號的誤差對應到 kinetics 矩陣誤差的影響,在本文中
並沒有作進一步的分析。

The analysis for ionic channels is a very essential problem in
the biomedical studies. From the past studies, the
physiologists believe that the properties of the currents
flowing in the ionic channel satisfy a Markov chain; therefore,
the Markov model is used mostly often as the model for the
underlying ionic channel kinetics. As there are distortions and
noises accompanying with the sampled current signals, the
problem can be re-addressed as searching for an appropriate
approach of signal processing to build up the optimal Markov
model for the underlying channel current signals. Approaches of
maximum likelihood estimation of the model parameters have been
widely applied to ionic channel analysis problem; and the
hidden Markov model (HMM) is the most popular method. However,
there still exists some problems if the algorithms associated
with the traditional HMM are used without any practical
considerations and modifications. In this thesis, from
extensive simulation experiments, we have a more complete study
of the applicability and limits of the proposed approaches to
the ionic channel problems. In this thesis, we investigate (1)
the maximum likelihood estimation on the kinetics domain by a
local optimizer, Steepest Descent, and a quasi- global
optimizer, Simulated Annealing, respectively; (2) the
restoration of underlying ideal channel signal based on the
maximum likelihood estimation on the transition probability
matrix by HMM. In the experiments, we compute the errors of
estimation and/or restoration according to various RMS of noise
and kinetic rates. The results of experiments show that (1) the
performance of the quasi-global optimizer on estimating the
kinetics matrix is better than the local optimizer; (2) the
restoration based on the estimation on the transition
probability matrix is a good alternative, but further error
analysis for kinetics matrix is not implied from the error of
restoration.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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