安徽农业大学关志豪获国家专利权
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龙图腾网获悉安徽农业大学申请的专利一种基于KAN网络的lncRNA-疾病关联预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119905141B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510406936.2,技术领域涉及:G16B20/00;该发明授权一种基于KAN网络的lncRNA-疾病关联预测方法是由关志豪;张筱丹;金秀;涂立静;张耀武设计研发完成,并于2025-04-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于KAN网络的lncRNA-疾病关联预测方法在说明书摘要公布了:本发明适用于lncRNA与疾病关联预测领域,具体提供了一种基于KAN网络的lncRNA‑疾病关联预测方法,包括以下步骤:融合lncRNA‑disease关联网络信息、lncRNA和疾病的多种相似性信息构建综合的异构网络;构建基于多头注意力机制的Transformer特征提取器,用于捕获来自lncRNA和disease节点的全局序列化特征;构建基于异构图网络的GraphSAGE特征提取器,用于捕获lncRNA和disease节点的拓扑结构特征;融合全局序列化特征和拓扑结构特征得到综合的lncRNA‑disease关联对特征信息;构建一个用于预测lncRNA和疾病之间关联分数的KAN网络。该方法结合Transformer提取全局序列特征、GraphSAGE挖掘异构网络拓扑信息,并通过KAN网络建模非线性关系,充分挖掘了lncRNA和疾病的多层次信息,提高了lncRNA和疾病之间关联预测的精准性。
本发明授权一种基于KAN网络的lncRNA-疾病关联预测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于KAN网络的lncRNA-疾病关联预测方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、融合lncRNA-disease关联网络信息、lncRNA和疾病的多种相似性信息构建综合的异构网络; S2、构建基于多头注意力机制的Transformer特征提取器,用于捕获来自lncRNA和disease节点的全局序列化特征; S3、构建基于异构图网络的GraphSAGE特征提取器,用于捕获lncRNA和disease节点的拓扑结构特征; S4、融合全局序列化特征和拓扑结构特征得到综合的lncRNA-disease关联对特征信息;构建一个用于预测lncRNA和疾病之间关联分数的KAN网络,KAN网络包括B-Spline变换层和深度KAN结构,使用变换层可学习的B-样条插值来学习lncRNA-disease关联对特征信息的非线性映射关系,利用深度KAN结构预测lncRNA和疾病之间关联分数; 在步骤S2中,Transformer特征提取器包括三层编码层,在其中一个编码层的第h个注意头中,包含三个线性变换矩阵:query矩阵、key矩阵和value矩阵,具体的线性变换为: ; 其中,表示query矩阵的权重矩阵;表示key矩阵的权重矩阵;表示value矩阵的权重矩阵;Hl-1代表第l-1层的输出; 计算注意力分数矩阵,通过归一化注意力分数矩阵与value矩阵得到每层输出,具体公式表示为: ; 其中,d表示和的矩阵维度;表示第h个注意头中的第l层的输出; 通过多个注意力头拼接每个注意力头的结果得到每层的最终结果;在经过三层的Transformer编码层的输出后,提取到特征表示F1; 在步骤S3中,GraphSAGE特征提取器包括三层GraphSAGE计算层组成,通过邻居采样和聚合机制实现特征提取;其中,对于每个lncRNA和疾病节点,随机采样其邻居节点集合,并计算其特征的均值,表示为: ; 其中,Wk为权重矩阵,u为N(v)表示的节点v的相邻节点集合,MEAN表示做平均操作,σ为非线性激活函数,采用RELU;为第k层计算后的节点表示; 通过采用多层计算,每一层的输出作为下一层的输入,最终得到异构网络的表示特征矩阵F2; 在融合全局序列化特征和拓扑结构特征得到综合的lncRNA-disease关联对特征信息的步骤中,其融合方式表示为: ; 其中,系数α1、α2表示特征的重要性程度; B-Spline变换层的计算方式表示为: y*=W·f(x)+b; 其中,f(x)表示B-Spline插值后的特征,W和b是可训练的权重和偏置项; 损失函数表示如下: ; 其中,yi表示lncRNA-disease关联对的真实标签,表示对lncRNA-disease关联对的预测标签,N表示lncRNA-disease关联对的数量。
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