1.一种基于随机优化的老年痴呆致病机理的分析方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、确定能量模型:采用ECEPP能量力场模型以及角度坐标系;
S2、搜索最小自由能蛋白质构型:包括
主进程,
S211、局部最小化方法获得能量上界Emin和能量下界Emax,初始化蛋白质系统的态密度对数S(E)、修正因子df,df|E=(κΘ(E0-E)+1)lnf,其中,Θ(E0-E)为Heaviside分段函数,κ、E0、f是模型的参数;
S212、进行Metropolis式的随机变动,构建新构型,计算能量Enew、并修改Emin或Emax为Enew;
S213、重复步骤S212,完成进程间通信,计算全局S(E);广播全局S(E)至所有从进程;
S214、执行步骤S212至步骤S213的迭代,Emin三次保持,迭代终止;
从进程,
S221、局部最小化方法获得能量上界Emin和下界Emax,初始化蛋白质系统的态密度对数S(E)、修正因子df,df|E=(κΘ(E0-E)+1)lnf,其中,Θ(E0-E)为Heaviside分段函数,κ、E0、f是模型的参数;
S222、进行Metropolis式的随机变动,构建新构型,计算能量Enew、并修改Emin或Emax为Enew;
S223、重复步骤S222,完成进程间通信,接收步骤S213计算的全局S(E);
S224、执行步骤S222、步骤S223,接收步骤S214迭代终止信息,停机;
S3、计算蛋白质的态密度:
主进程,
S311、初始化蛋白质系统的态密度对数S(E),直方图H(E),修正因子df,df|E=(κΘ(E0-E)+1)lnf,其中,Θ(E0-E)为Heaviside分段函数,κ、E0、f是模型的参数;
S312、进行Metropolis式的随机变动,构建新构型,计算能量Enew;
S313、重复步骤S312,完成进程间通信,计算全局S(E)、H(E);判断直方图平缓阈值,当满足是执行步骤S314,否则重复执行步骤S312、步骤S313迭代;
S314、改变df,并执行步骤S312至步骤S313的迭代,直至df小于第二阈值,获得蛋白质系统的相对的态密度从进程,
S321、初始化蛋白质系统的态密度对数S(E),直方图H(E),修正因子df,df|E=(κΘ(E0-E)+1)lnf,其中,Θ(E0-E)为Heaviside分段函数,κ、E0、f是模型的参数;
S322、进行Metropolis式的随机变动,构建新构型,计算能量Enew;
S323、重复步骤S322,完成进程间通信,接收步骤S313计算的全局S(E)、H(E),即更新原S(E)、H(E);判断直方图平缓阈值,当满足是执行步骤S324,否则重复执行步骤S322、步骤S323迭代;
S324、改变df,并执行步骤S322至步骤S323的迭代,直至df小于第二阈值。
2.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,所述ECEPP能量力场模型为:EECEPP=EC+ELJ+EHB+ETor其中,EC为两电荷之间的库伦作用力;ELJ为两原子之间的兰纳-琼斯作用力;EHB为氢键作用力;ETor为两面角旋转作用力。
3.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,所述
所述
所述
所述ETor=∑lUl(1±cos(nlξl));
其中,rij为原子i和j之间的距离;ξl为第l个两面角,σij=0。
4.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,步骤S211、S221的初始化蛋白质系统的态密度对数S(E)为S(E)=ln g(E)=0,其中Emin≤E≤Emax。
5.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,步骤S212、具体为:若,Enew<Emin,则,Enew~Emin;初始化态密度对数S(E)为0,并修改Emin为Enew;
若,Emax<Enew,则,Emax~Enew;初始化态密度对数S(E)为0,并修改Emax为Enew;
并根据Metropolis准则确定新构型被接受的概率:若接受新构型,则S(Enew)=S(Enew)+df;否则S(Eold)=S(Eold)+df;
步骤S222、具体为:
若,Enew<Emin,则,Enew~Emin;初始化态密度对数S(E)为0,并修改Emin为Enew;
若,Emax<Enew,则,Emax~Enew;初始化态密度对数S(E)为0,并修改Emax为Enew;
并根据Metropolis准则确定新构型被接受的概率:若接受新构型,则S(Enew)=S(Enew)+df,Stmp(Enew)=Stmp(Enew)+df;
否则S(Eold)=S(Eold)+df,Stmp(Eold)=Stmp(Eold)+df。
6.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,所述计算全局S(E)为:主进程收集所有从进程的Stmp(E)并累加计算出全局S(E),并对选取Emin和Emax分别为所有进程中的最小值或最大值;
广播全局S(E)至所有从进程。
7.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,步骤S213还包括在完成进程间通信后,将从进程的Stmp(E)发送至主进程;对选取Emin和Emax分别为所有进程中的最小值或最大值,并对Stmp(E)初始化为0。
8.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,步骤S311、S321的初始化蛋白质系统的态密度对数S(E)为S(E)=lng(E)=0,H(E)=0;Emin≤E≤Emax。
9.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,步骤S313具体为:主进程收集所有从进程的Stmp(E)和Htmp(E)并累加计算出全局S(E)和H(E);
广播全局S(E)和H(E)至所有从进程,并求得判断直方图平缓阈值<φ,即
此时执行步骤S314;
当判断直方图平缓阈值>φ,重复执行步骤S312至步骤S313的迭代;
步骤S323具体为:所有从进程发送Stmp(E)和Htmp(E)至主进程,并接收主进程的全局S(E)和H(E),并更新原S(E)、H(E),并将Stmp(E)和Htmp(E)初始化为0并求得
判断直方图平缓阈值<φ,即
此时执行步骤S324;
当判断直方图平缓阈值>φ,重复执行步骤S322至步骤S323的迭代。
10.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,改变修正因子df,并执行步骤S312至步骤S313的迭代,直至修正因子df小于第二阈值,获得蛋白质系统的相对的态密度其中,第二阈值为 即且Sreal(E)=S(E)+lnk×Θ(E0-E),求得g(E)。
11.根据权利要求1所述的分析方法,其特征在于,改变df方式是:先连续进行N次迭α代f=f (0<α<1),再进行1次迭代 并反复重复前述迭代方式。