马氏过程在生物和统计物理中的若干应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11701483
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0209.马氏过程与统计物理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The main aim of this project is to study the applications of Markov processes in the natural selection and fluctuation dissipation theorem. (1) Natural selection is one of the core concepts in the evolutionary biology. It is a key mechanism of evolution. How to generate the ancestral selection graph and the probability properties of the ancestral distribution are the main problems in the study of the natural selection. There are many studies on the natural selection which is independent of the gene frequency of the population. However, there exist few works on the natural selection depending on the gene frequency of the population, which is much closer to the biological reality. We will use Markov jump processes in the random environment generated by diffusion processes to study the algorithm of generating the ancestral selection graph and the probabilistic representations of the ancestral distribution for the natural selection depending on the gene frequency of the population. (2) The fluctuation dissipation theorem is one of the most important results in the statistical physics. It expresses the response of an observation to an external perturbation by a correlation function of this observation and another one that is conjugate to it. Using the fluctuation dissipation theorem one can predict the expectation of the changes of the system when it suffers from an external perturbation. The fluctuation dissipation theorem has been deeply studied in the physics. However, very few rigorous mathematical results have been derived and most of the theoretical results are based on the formal deduction. The project will use the theory of Markov processes to establish the mathematical framework of the fluctuation dissipation theorem.
本项目主要研究马氏过程在自然选择和涨落耗散定理中的应用。(1)自然选择是进化生物学中最核心的概念之一,它是导致生物进化的关键因素。如何生成祖先选择图和祖先分布的概率性质是研究自然选择的核心问题。人们对自然选择不依赖种群的基因频率的情形已有很多研究,但是对自然选择依赖种群的基因频率这种更加符合生物实际的研究还很少。本项目拟用以扩散过程为随机环境的马氏跳过程来研究当自然选择依赖种群的基因频率时生成祖先选择图的随机算法和祖先分布的概率表示。(2)涨落耗散定理是统计物理中最重要的结果之一,它把一个物理观测量关于外部的扰动表示成这个观测量和另一个共轭观测量的相关函数。利用涨落耗散定理我们可以预测系统关于外部扰动在期望意义下的变化。涨落耗散定理在物理中的研究已经非常深入,但是其理论推导是基于形式上的推导,没有严格的数学理论做支撑。本项目拟用马氏过程理论建立涨落耗散定理的数学框架。

结项摘要

本项目主要研究马氏过程在生物、统计物理和随机控制中的若干应用,具体如下:.(1)马氏过程在生物中的应用:利用鞅问题和藕合的方法证明随机基因调控网络中的广义密度依赖马氏链的极限是逐段决定马氏过程,从而建立基因调控中两类模型的联系。 .(2)马氏过程在统计物理中的应用:通过Schauder估计和弱连续半群理论建立非时齐扩散过程的Agarwal型涨落耗散定理和时齐扩散的Seifert&Speck型涨落耗散定理的数学理论。.(3)马氏过程在随机控制中的应用:i)证明离散时间马氏决策过程和连续时间随机博弈风险灵敏性平均准则相应的最优策略和纳什均衡的存在性。ii)证明离散时间和连续时间不可数状态空间非零和随机博弈期望平均准则存在几乎平稳纳什均衡点。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Risk-sensitive average continuous-time Markov decision processes with unbounded rates
具有无界速率的风险敏感平均连续时间马尔可夫决策过程
  • DOI:
    10.1080/02331934.2018.1547382
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Optimization
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Wei Qingda;Chen Xian
  • 通讯作者:
    Chen Xian
Nonzero-sum Games for Continuous-Time Jump Processes Under the Expected Average Payoff Criterion
预期平均收益准则下连续时间跳跃过程的非零和博弈
  • DOI:
    10.1007/s00245-019-09572-3
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Applied Mathematics and Optimization
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Wei Qingda;Chen Xian
  • 通讯作者:
    Chen Xian
Average stochastic games for continuous-time jump processes
连续时间跳跃过程的平均随机博弈
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Operations Research Letters
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Wei qingda;Chen Xian
  • 通讯作者:
    Chen Xian
Mathematical foundation of nonequilibrium fluctuation–dissipation theorems for inhomogeneous diffusion processes with unbounded coefficients
非平衡涨落的数学基础——具有无界系数的非均匀扩散过程的耗散定理
  • DOI:
    10.1016/j.spa.2019.02.005
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Stochastic Processes and Their Applications
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Xian Chen;Chen Jia
  • 通讯作者:
    Chen Jia
Risk-Sensitive Average Equilibria for Discrete-Time Stochastic Games
离散时间随机博弈的风险敏感平均均衡
  • DOI:
    10.1007/s13235-018-0267-5
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Dynamic Games and Applications
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Wei Qingda;Chen Xian
  • 通讯作者:
    Chen Xian

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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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受控离散时间马氏链风险灵敏性平均准则研究
  • 批准号:
    12271454
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    45 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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