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확률적 방법에 기반한 화학 반응 모형의 모수 추정 방법
An estimation method for stochastic reaction model 원문보기

Journal of the Korean Data & Information Science Society = 한국데이터정보과학회지, v.26 no.4, 2015년, pp.813 - 826  

최보승 (대구대학교 전산통계학과)

초록
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본 연구는 화학 반응 모형의 추정 문제를 다루고 있다. 화학 반응 모형이란 생화학 분야에서 종(species) 들 간의 상호작용을 통한 변화 과정을 설명하기 위한 모형으로 생화학 분야 뿐 만 아니라 질병의 확산과정을 설명하는데 적용하는 모형이다. 본 연구에서는 화학 반응 모형 안에서 종들의 움직임이 확률적이라는 가정하에 Gillespie 알고리즘을 이용하여 모형 추정을 위한 우도함수를 구축하였다. 제한적인 자료구조 하에서 베이지안 접근법에 기반하여 MCMC (Markov chain Monte Carlo)방법에 기반한 모수의 추정 방법을 제안하였다. 제안된 방법들은 생태계 포식자-피식자 관계를 설명하기 위한 Lotka-Volterra 모형과 유전자 전사 (gene transcription) 과정을 설명하기 위한 L1 retrotransposition 모형에 적용하였다. 그 결과 우수한 추정 결과를 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This research deals with an estimation method for kinetic reaction model. The kinetic reaction model is a model to explain spread or changing process based on interaction between species on the Biochemical area. This model can be applied to a model for disease spreading as well as a model for system...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화학 반응 모형이란 무엇인가? 화학 반응 모형 (chemical reaction model) 이란 주로 생화학 분야에서 종의 합성, 상호작용 들을 통하여 변형, 확산, 소멸되어 가는 과정을 설명하기 위하여 사용되는 모형으로 chemical kinetics 모형이라고도 불리 운다. 유전학 분야에서는 DNA 전사, 유전자 조절 (gene regulation), 메신저 RNA의 소멸 등을 모형화 하기 위하여 사용된다.
확률적 화학 반응 모형이란 무엇인가? 확률적 화학 반응 모형은 다수의 종들과 종들 간의 상호작용으로 구성된 동태적 시스템을 의미한다. 동태적 시스템을 구성하는 종들의 변화는 연속시간 마르코프 연쇄를 따른다고 가정한다.
확률적 화학 반응 모형을 구현하기 위한 Gillespie 알고리즘 과정은 무엇인가? Step 1. 특정 시점에서 관찰된 종을 X(t)라 할 때 이때의 위험함수 hk(x), k = 1, . . . , K를 계산한다. Step 2. 위험함수의 합 h0(x) = Σk hk(x)를 모수로 하는 지수분포 exp(h0)로 부터 특정 반응이 일어날때 까지의 시간 t를 추출한다. Step 3. 모형의 v개의 반응 가운데 어떠한 반응이 발생하였지를 추출한다. 이때 발생 확률은 위험함수에 비례하도록 hk(x)/h0(x)로 한다. Step 4. Step 2에서 추출된 시간의 총 합이 최종 시간 T에 도달할때 까지 Step 2와 Step 3을 반복한다.
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참고문헌 (19)

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