Space and energy efficient molecular programming and space efficient text indexing methods for sequence alignment
Notice bibliographique
Résumé
Nucleic acids play vital roles in the cell by virtue of the information encoded into their nucleotide sequence and the folded structures they form. Given their propensity to alter their shape over time under changing environmental conditions, an RNA molecule will fold through a series of structures called a folding pathway. As this is a thermodynamically-driven probabilistic process, folding pathways tend to avoid high energy structures and those which do are said to have a low energy barrier. In the first part of this thesis, we study the problem of predicting low energy barrier folding pathways of a nucleic acid strand. We show various restrictions of the problem are computationally intractable, unless P=NP. We propose an exact algorithm that has exponential worst-case runtime, but uses only polynomial space and performs well in practice. Motivated by recent applications in molecular programming we also consider a number of related problems that leverage folding pathways to perform computation. We show that verifying the correctness of these systems is PSPACE-hard and in doing so show that predicting low energy barrier folding pathways of multiple interacting strands is PSPACE-complete. We explore the computational limits of this class of molecular programs which are capable, in principle, of logically reversible and thus energy efficient computation. We demonstrate that a space and energy efficient molecular program of this class can be constructed to solve any problem in SPACE ---the class of all space-bounded problems. We prove a number of limits to deterministic and also to space efficient computation of molecular programs that leverage folding pathways, and show limits for more general classes. In the second part of this thesis, we continue the study of algorithms and data structures for predicting properties of nucleic acids, but with quite different motivations pertaining to sequence rather than structure. We design a number of compressed text indexes that improve pattern matching queries in light of common biological events such as single nucleotide polymorphisms in genomes and alternative splicing in transcriptomes. Our text indexes and associated algorithms have the potential for use in alignment of sequencing data to reference sequences.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».