用于生物学的分类计算模型及元件库系统的制作方法

本发明涉及计算机元件库系统以及生物学，尤其涉及一种用于生物学的分类计算模型及元件库系统。

背景技术：

1、合成生物学是指针对应用目的,对以生物为基础的元件、器件和系统以及对现有天然生物系统的重新设计和工程化。

2、目前各个合成生物学研究机构已经发布了多个生物学元件库，生物学元件作为合成生物学中的重要概念，其本质是以可重复利用为目的，基于生物学的中心法则以及工程学原理，对生物的遗传资源进行系统性发掘和整理，而得到的具有特定生物学功能的基本单元。

3、然而现有元件库的归档框架下难以被分类和整理，导致关键信息的遗漏而不利于元件的实际应用；现有元件库没有设计元数据描述联系，导致缺失关键的功能描述信息，不利于追溯元件的应用和改进历史；现有元件库只能用全文搜索查找所需信息，定位粗糙、效率低下，难以快速满足在约束系统要素时的查询和调用关键知识的需求。由此可知，现有元件库无法对合成生物学的数据进行准确且有效地整合。

4、此外，现有生物元件库的作用被不断弱化，或因实用价值下降而遭到淘汰，或因不同研究机构、不同时期设立的标准差别而导致资源分散，无法实现知识的有效整合，还提高了对元件库使用者的专业化要求，而难以推动生物系统工程化设计合成生物学目标的真正实现。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于生物学的分类计算模型及元件库系统，旨在实现对合成生物学的数据准确且有效地整合，并构建出系统要素之间普遍的关联关系；基于此，提供构建了一种结构化的、可溯源的、提供检索功能的元件库系统，可以极大地方便用户对生物学数据进行录入和管理，实验及应用数据的收集和归档，数据资源和应用经验的分析和利用。

2、第一方面，本发明提供一种分类计算模型，所述分类计算模型，用于基于生物学系统要素的特征划分并建立生物学中的基本单元模型；所述基本单元模型用于整合并关联生物学数据中的一个或多个系统要素；

3、其中，所述基本单元模型包括功能元件子模型、复制单元子模型、生物系统子模型、代谢产物子模型和实验方法子模型。

4、根据本发明提供的一种分类计算模型，所述功能元件子模型，用于整合所述系统要素中的dna脱氧核糖核酸，建立对应的不可分割的dna脱氧核糖核酸片段组件；

5、所述复制单元子模型，用于整合所述系统要素中的以单一整体为单位进行复制的核酸分子或底盘宿主细胞；

6、所述生物系统子模型，用于整合所述系统要素中的记录和描述功能测试实验结果的生物材料；

7、所述代谢产物子模型，用于整合所述系统要素中的代谢产物；

8、所述实验方法子模型，用于整合所述系统要素中的实验操作流程和实验检测方法。

9、根据本发明提供的一种分类计算模型，所述基本单元模型之间基于生物学特征相互关联映射，所述关联映射包括单向关联映射和/或双向关联映射；基于所述关联映射将生物学中的一个或多个系统要素进行关联。

10、第二方面，本发明提供一种元件库系统，基于第一方面所述的分类计算模型，所述元件库系统还包括：数据获取模块、数据预处理模块、数据关联模块、存储模块和数据分析模块；

11、基于所述分类计算模型，在所述数据获取模块获取一个或多个系统要素数据后，通过所述数据预处理模块、数据关联模块和数据分析模块，关联并整合所述获取得到的系统要素数据；

12、其中，所述数据预处理模块用于对所述数据获取模块获取到的系统要素数据进行处理，得到生物学中的各个基本单元模型；

13、所述数据关联模块用于建立各个所述基本单元模型的关联映射和系统要素之间的关联映射；

14、所述存储模块用于存储各个所述基本单元模型以及所述基本单元模型的关联映射和系统要素之间的关联映射，并将各个所述基本单元模型同步至数据搜索引擎；

15、所述数据分析模块用于响应数据搜索引擎，自动匹配所述基本单元模型以及进行相似度分析。

16、根据本发明提供的元件库系统，所述元件库系统还包括数据训练模块；

17、所述数据训练模块用于根据所述存储模块存储的基本单元模型及数据关系进行训练，输出系统要素之间的数据关系预测模型；

18、其中，所述数据关系预测模型，用于快速识别并分析所述数据获取模块中获取的数据。

19、本发明提供一种元件库系统，所述元件库系统还包括可视化模块；

20、所述可视化模块用于调用所述存储模块，将所述数据预处理模块、所述数据关联模块和所述数据分析模块的结果，通过显示单元显示到显示界面；其中，所述显示单元包括图谱可视化显示单元和数据可视化显示单元。

21、本发明提供一种元件库系统，所述数据获取模块包括数据录入子模块或/和数据搜索子模块；所述数据录入子模块包括公开录入单元或/和手动录入单元，用于录入数据；所述数据搜索子模块包括全局搜索单元、模块搜索单元和自然语言处理单元，用于获取用户输入搜索条件，结合所述数据分析模块自动匹配搜索结果。

22、第三方面，本发明提供一种元件的解析方法，基于第二方面所述的元件库系统，生物学元件的解析方法包括如下内容：

23、对获取到的数据进行数据预处理，并通过所述基本单元模型进行解析，得到生物学系统要素中的对应的元件；

24、基于各个所述基本单元模型关联并整合生物学系统要素中的一个或多个系统要素；

25、建立各个所述对应的元件之间的关联关系和所述系统要素之间的关联关系；

26、基于所述对应的元件和建立的所述关联关系，响应所述元件库系统应用端的需求，并进行反馈。

27、第四方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第三方面所述元件的解析方法。

28、第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现第三方面所述元件的解析方法。

29、本发明提供的分类计算模型通过功能元件子模型、复制单元子模型、生物系统子模型、代谢产物子模型和实验方法子模型整合生物学中的一个或多个系统要素，即从功能和实用性角度出发，将生物学研究产生的系统要素进行拆分为功能元件、复制单元、生物系统、代谢产物和实验方法；并建立单个系统要素中的功能元件、复制单元、生物系统、代谢产物和实验方法关联映射，以及关联映射与其他多个系统要素之间的关联映射，方便对实验以及文献中获得的数据进行拆分录入和分类保存，实现对生物学的数据进行准确且有效地整合。

30、本发明提供的元件库系统基于所述分析计算模型，通过对生物学系统要素数据进行解析、关联映射、智能训练、智能分析、可视化等操作，并支持单次录入数据以及多次录入，以及实现录入的数据之间自动关联，因此，在反向搜索的过程中，能够提供更多的生物学元件的关联信息，有利于用户获取更多结构化的、可溯源的数据内容，可以极大地方便使用者对生物元件进行方便的录入和管理、实验及应用数据的收集和归档、数据资源和应用经验的分析和利用。