基于Agent的生物信息服务平台的关键技术研究

论文摘要

目前,生物学相关数据的积累速度大大超过了人们的预计,这就需要整合现有的各种生物信息收集、储存、处理和分析方法及工具进行联合服务,通过互连、组合、协作解决生物学需要解决的问题。网络技术作为一种有效的手段,能够连接各种自治资源和系统,以实现资源共享、协同工作和联合计算,可以大幅度地提升处理海量生物信息的能力,解决上述的问题。同时,我们也注意到了正在快速地发展和普及的,具有移动性、易用性、灵活性等多种特点的无线计算环境,它将会为生物科学研究提供高附加值的解决方案。 我国已开始计划建立一个国家公共生物信息服务平台,以整合有效的数据,提供高效、易用、有特色服务。此外,一些研究单位也需要建立围绕自己研究的,有特色的平台。本论文的背景就是建立一个基于Agent技术的生物信息服务平台。它能够为生物信息学的研究工作提供可靠、稳定的服务,如对远程生物数据库的信息检索与整合、自行开发的模型库和工具的使用、在线协同研究和交互式学习等,并且需要适合于不同的终端设备。针对这样的需求,本文主要研究以下四种关键技术:(1)服务平台需要实现一个有效的通信机制来支持平台Agent之间灵活复杂的协调策略:(2)服务平台需要采用移动Agent的异步迁移机制来实现无线计算环境下远程生物数据库的信息检索;(3)服务平台需要采用模型库技术来管理生物信息学研究过程中产生的定量化模型,如我们自行开发的基于Z曲线SARS基因序列协同研究模型和基于元胞自动机的乙肝基因序列分析模型;(4)服务平台需要提供基于多Agent的,面向无线计算环境的多设备、多接入方式、多用户的多媒体内容的协同浏览服务,以支持无缝的在线科研协作。 首先,论文提出了生物信息服务平台系统的架构设计,给出了系统框架的模块组成及其设计理念。该架构同时对无线计算环境的也提供了支持。接着详细地说明了平台系统各模块的功能和实现这些功能涉及的技术和服务,体现了系统全面的功能,可以为该领域的发展提供一个有益的科学的尝试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 生物信息学研究的背景和意义
• 1.3 生物信息服务系统
• 1.4 无线计算环境
• 1.5 多Agent技术
• 1.6 论文的主要研究内容及创新点
• 1.7 论文的章节安排
• 第二章 基于 Agent的生物信息服务平台系统的架构设计
• 2.1 引言
• 2.2 生物信息服务平台系统架构设计
• 2.2.1 信息服务平台
• 2.2.2 服务支持服务器
• 2.2.3 远程数据源
• 2.2.4 本地数据源
• 2.2.5 无线客户端
• 2.3 信息服务平台的服务模块
• 2.3.1 通信服务模块
• 2.3.2 迁移服务模块
• 2.3.3 安全服务模块
• 2.4 小结
• 第三章 生物信息服务平台通信机制的研究
• 3.1 引言
• 3.2 生物信息服务平台的 Agent的内部结构设计思路
• 3.3 生物信息服务平台系统的传输机制
• 3.4 服务平台系统的Agent通信语言的消息设计
• 3.4.1 BISCL语言的消息结构
• 3.4.2 BISCL语言的通信动作类型及消息参数
• 3.4.3 BISCL语言的消息信封
• 3.5 基于 XML的服务平台系统通信机制的实现
• 3.5.1 Agent的通信消息有效载荷及信封的表达
• 3.5.2 Agent的元数据表达
• 3.6 小结
• 第四章 生物信息服务平台 Agent迁移服务及其服务应用
• 4.1 引言
• 4.2 Agent的异步迁移
• 4.3 Agent异步迁移策略
• 4.4 迁移中的无线安全认证
• 4.5 异步迁移在生物信息服务平台系统中的应用
• 4.6 小结
• 第五章 生物信息服务模型及系统模型库的设计
• 5.1 引言
• 5.2 基于 Z曲线 SARS基因序列协同研究模型
• 5.2.1 生物学背景
• 5.2.2 病毒与受体的基因序列协同作用模型
• 5.2.3 基于 Z曲线的 SARS冠状病毒基因序列协同研究模型
• 5.3 基于元胞自动机的乙肝基因序列分析模型
• 5.4 服务平台模型库系统的设计
• 5.5 小结
• 第六章 基于多 Agent的多媒体内容协同浏览服务研究
• 6.1 引言
• 6.2 多 Agent支持的多媒体会议服务框架
• 6.3 基于多 Agent的多媒体内容协同浏览的服务流程
• 6.3.1 会议创建者服务流程
• 6.3.2 会议参加者服务流程
• 6.3.3 分割策略文件和信息注册表的设计
• 6.4 协同浏览服务实现范例
• 6.4.1 分割策略文件描述
• 6.4.2 信息注册表描述
• 6.5 小结
• 第七章 生物信息服务平台系统原型系统的实现
• 7.1 引言
• 7.2 系统的主要模块
• 7.3 通信机制的性能测试与迁移机制的实现
• 7.4 模型库的实现
• 7.5 原型系统协同浏览服务的实现
• 7.6 小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 论文的主要贡献
• 8.2 进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间参加的项目
• 攻读硕士期间发表的论文及获得的学术奖励