[发明专利]一种基于超图聚类模型的微生物高阶网络建立方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于超图聚类模型的微生物高阶网络建立方法及装置，其中方法包括：获取多种微生物的原始丰度数据，并得到对应的微生物高阶逻辑关系；利用加权超图对所述微生物高阶逻辑关系进行处理，得到微生物连接网络；建立超图聚类模型，对所述微生物连接网络进行挖掘，得到对应的微生物高阶网络；对所述微生物高阶网络进行评价；本发明得到的微生物模块具有更好的类内紧凑型和类间分离性，可以作为微生物高阶模块挖掘的有效工具。

技术领域

本发明涉及微生物分析技术领域，更具体的说是涉及一种基于超图聚类模型的微生物高阶网络建立方法及装置。

背景技术

目前，微生物群体是所有生物体和生态系统保持健康稳定的核心组分，分析生态系统中微生物的互作用，挖掘微生物群落共现模块，可以加深对微生物群落的认知，提高利用和改造微生物群落的能力，为生态修复、疾病治疗和药物研发提供新的手段。有越来越多的证据表明物种间不仅存在成对的相互作用，也存在诸如循环交叉进食和集体共生等大量的高阶相互作用，这些高阶相互作用不但可以使得竞争网络达到动力学稳定，而且对于研究新物种引进也具有重要意义。

但是，传统计算模型大多通过成对关系来构建微生物网络，然而由于微生物关系复杂多变，这种成对网络构建方式可能会遗漏大量高阶相互作用，不能很好的捕捉微生物网络的本质特性。

因此，如何提供一种能够解决上述问题的微生物高阶网络建立方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于超图聚类模型的微生物高阶网络建立方法及装置，得到的微生物模块具有更好的类内紧凑型和类间分离性，可以作为微生物高阶模块挖掘的有效工具。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于超图聚类模型的微生物高阶网络建立方法，包括：

获取多种微生物的原始丰度数据，并得到对应的微生物高阶逻辑关系；

利用加权超图对所述微生物高阶逻辑关系进行处理，得到微生物连接网络；

建立超图聚类模型，对所述微生物连接网络进行挖掘，得到对应的微生物高阶网络；

对所述微生物高阶网络进行评价。

优选的，得到对应的微生物高阶逻辑关系的具体过程包括：

对多种所述微生物的原始丰度数据进行离散化处理，得到丰度逻辑矩阵；

获取任意几种微生物间的不确定系数和逻辑组合谱；

基于不同逻辑类型下任意几种微生物间的发生情况，构建对应的微生物高阶逻辑关系。

优选的，建立加权超图模型的具体过程包括：

基于多种微生物之间的高阶逻辑关系，建立加权超图模型，所述加权超图表示为G＝(V,E,w)，其中V＝{v₁,v₂,...,v_n}表示n个顶点集合，E＝{e₁,e₂,...,e_m}为m条超边集合；

同时，所述加权超图还能表示为n*m的矩阵，当顶点在超边中时，所述矩阵称为超图关联矩阵；

对所述超图关联矩阵进行约简处理，得到顶点间的连接矩阵；

根据所述连接矩阵得到对应的超图拉普拉斯矩阵，进而得到微生物连接网络。

优选的，建立超图聚类模型的具体过程包括：

基于所述连接矩阵，获取对应的偏移正点态互信息矩阵；

利用堆叠自编码器从所述偏移正点态互信息矩阵中产生低维向量表示；