[发明专利]一种基于模糊聚类的病毒相似性分析系统

说明书

本发明公开了一种基于模糊聚类的病毒相似性分析系统，包括病毒特征聚类中心产生模块和相似性距离计算模块；病毒特征聚类中心产生模块接收待分析的新型冠状病毒数值特征和预存第一隶属度矩阵，根据新型冠状病毒数值特征和第一隶属度矩阵进行更新获得新型冠状病毒特征聚类中心；相似性距离计算模块预存对照的动物冠状病毒特征，根据动物冠状病毒特征和新型冠状病毒特征聚类中心获得动物冠状病毒特征与新型冠状病毒聚类中心的欧氏距离，用于量化病毒相似性，根据量化结果预测病毒的同源性和亲缘性关系。本发明应用于传统医学领域，实现与数据科学相结合，达到了高速、低功耗的硬件加速器设计和实现。

技术领域

本发明涉及病毒基因组领域，尤其涉及一种基于模糊聚类的病毒相似性分析系统。

背景技术

目前来说，传统医学大多使用传统的生物信息学工具，而融入数据科学的分析方法均基于计算机平台完成计算过程，其软件实现方法较基于半定制集成电路系统的FPGA硬件加速器而言，并行度低、运算速度慢，尤其对大量数据样本进行分析时，其效率更加受限。另外，基于计算机平台的数据分析方法，其成本相对高、设备体积大，难以适应快速、低功耗、低成本和嵌入式应用需要。

发明内容

本发明提供一种基于模糊聚类的病毒相似性分析系统，以克服基于计算机平台完成病毒相似性分析，其并行度低、速度慢、成本高、设备体积大，无法满足嵌入式系统应用的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于模糊聚类的病毒相似性分析系统，包括：病毒特征聚类中心产生模块和相似性距离计算模块；

所述病毒特征聚类中心产生模块接收待分析的新型冠状病毒数值特征和预存第一隶属度矩阵U₁，并根据新型冠状病毒数值特征和第一隶属度矩阵U₁进行更新获得新型冠状病毒特征聚类中心v_i；

所述相似性距离计算模块预存对照的动物冠状病毒特征，根据动物冠状病毒特征和新型冠状病毒特征聚类中心v_i获得动物冠状病毒特征与新型冠状病毒聚类中心的欧氏距离，用于量化病毒相似性，根据量化结果预测病毒的同源性和亲缘性关系。

进一步的，所述病毒特征聚类中心产生模块包括新冠病毒特征存储模块、隶属度初值存储模块、隶属度更新模块、聚类中心更新模块和隶属度矩阵变化最大值判断模块；

所述新冠病毒特征存储模块用于接收待分析的新型冠状病毒数值特征；

所述隶属度初值存储模块预存第一隶属度矩阵U₁；

所述聚类中心更新模块预存聚类数C，并调用新型冠状病毒数值特征并进行更新，获得新型冠状病毒特征的聚类中心v_i；

所述隶属度更新模块调用第一隶属度矩阵U₁并结合聚类中心v_i进行更新，获得第二隶属度矩阵u_ij；

所述隶属度矩阵变化最大值判断模块根据第一隶属度矩阵U₁和第二隶属度矩阵u_ij得到矩阵变化最大值，并判断矩阵变化最大值是否小于预设值ε，若小于预设值ε，则所述聚类中心更新模块输出当前新型冠状病毒特征聚类中心V_i，若大于等于预设值ε，则所述聚类中心更新模块调用聚类数C并进行更新。

进一步的，所述相似性距离计算模块包括动物冠状病毒特征存储模块和欧氏距离计算模块；

所述动物冠状病毒特征存储模块用于存储对照的动物冠状病毒特征；

所述欧氏距离计算模块根据动物冠状病毒特征和聚类中心v_i获得动物冠状病毒特征与聚类中心v_i的欧氏距离，用于量化病毒相似性，根据量化结果预测病毒的同源性和亲缘性关系。