Тезисы доклада "Анализ четырехбуквенных последовательностей методом ступенчатых представлений" в Казанском федеральном университете.

Анализ четырехбуквенных последовательностей методом ступенчатых представлений

Низамеев Руслан

г. Елабуга, МБУ ДО «ЦДТТ» ЕМР РТ , 10кл.

рук. Кругленко В.И.

В работе рассматривается практический метод изучения последовательностей из конечного числа символов с помощью компьютерного моделирования. Такие последовательности встречаются в разном виде. Например, текст любой книги на любом языке или представление обыкновенной дроби в десятичном виде. Кстати, стоит задать вопрос: почему используется именно десятичная система счисления, не семеричная, не двадцатичетырехричная? А другие что, не важные? В современное время с появлением цифровой техники выходит на первый план и двоичная. Она между прочим заслуживает большего внимания, чем остальные, включая и десятичную. Она единственная особая, из-за того, что крайняя. Можно отметить и последовательности двоичных команд, исполняемых процессором при  выполнении какой-либо программы. На современном уровне понимания существуют последовательности не искусственные, придуманные человеком, а «природные». Это первичные структуры нуклеиновых кислот ДНК и РНК и белков. Повторяющиеся основания в молекуле ДНК могут быть четырех видов – это аденин, цитозин, гуанин,  тимин. В молекуле РНК - аденин, цитозин, гуанин и урацил. Комбинации из этих элементов могут быть длиной в миллионы и миллионы единиц. Это четырехричные последовательности. Обработкой таких структур занимается современная область науки, как биоинформатика.

В нашей работе для изучения чисел в четырехричной системе счисления или четырехбуквенных последовательностей предлагается использовать метод ступенчатых представлений[1]. В качестве пространства представления берут всевозможные графы. В том числе и граф-решетки. Далее в это пространство вводят координатную систему. По определенным правилам, используя координатные последовательности, на графе строят образ, который затем обрабатывается компьютерными программами. По расчетным геометрическим характеристикам делают выводы о структуре реальных объектов и их био-физико-химических свойствах.

В нашей работе и была разработана программа на языке DELPHI[2], которая производит расчет характеристик ступенчатых образов. Надо отметить, что ни одна из систем компьютерной математики(СКМ) не имеет компактные компоненты работы с подобными объектами. С помощью созданной программы получены общий вид геочисел, их весовое распределение по вершинам. Проведены расчеты образов: занимаемый объем, максимальный вес вершин, геометрические размеры прямоугольника образа, разряженность образа и др. Отмечены эмпирические наблюдения, поставлены некоторые вопросы, которые требуют дальнейшей теоретической обработки. В качестве моделирования использовались координатные последовательности, полученные от разложения рациональных дробей в четырехричной системе счисления и геномные четырехбуквенные последовательности, взятые с сайта Объединенного центра вычислительной биологии и биоинформатики Российской Академии Наук http://www.jcbi.ru.[3]

  Литература.

1. Кругленко В.И. Использование метода ступенчатых представлений в научном творчестве студентов и школьников в области математики, информатики и биоинформатики. Труды международной научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке – ИТОН 2014» К(П)ФУ, Казань 2014. с.112-113.
2.  Культин Н.Б. Программирование в Turbo Pascal 7.0 и Delphi.-СПб.:

       «BHV-Санкт-Петербург»,1997

3. Молекулярно-биологические базы данных: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/RefSeq/