Examinando por Materia "Análisis multifractal"
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Publicación Acceso abierto Aceleración en hardware y del análisis multifractal del genoma humano.(2018-08-24) Moreno Tovar, Pedro Antonio; Velasco Medina, Jaime; Duarte Sánchez, Jorge; Loaiza, CrisEl análisis multifractal ha permitido estudiar el genoma humano desde una perspectiva diferente proporcionando una manera de medir la variabilidad y estabilidad genética a lo largo del genoma. Estos resultados han sido usados para explicar algunas anormalidades genéticas y otras particularidades genéticas con importantes implicaciones en estudios de enfermedades genéticas, diversidad humana entre otros.Publicación Acceso abierto Análisis bioinformático de los eventos fractales relacionados con fenómenos epigenéticos del genoma humano en la integración de los lentivirus.(Universidad de Valle, 2014) Alzate Rincón, Lina Andrea; García Vallejo, Jesús Felipe; Moreno Tovar, Pedro AntonioLa integración retroviral del VIH en el genoma humano es uno de los procesos más complejos en el estudio de la dinámica estructural y funcional del virus durante la progresión de la enfermedad. Uno de los principales problemas en el estudio de la integración es la existencia de muchos sitios calientes ("hotspot"), de preferencia viral y la razón por la que el virus prefiere estas zonas es aún desconocida. La evidencia actual muestra que la integración de cADN lentivirus no es al azar, ya que algunas condiciones topológicas de la cromatina interfásica son importantes para determinar el "nicho" genómico para integrarse. Estudios previos han demostrado que la multifractalidad a lo largo del genoma humano ésta relacionada con el contenido de elementos Alu y la estabilidad del genoma. Esto es debido que las regiones de baja y media multifractalidad, de baja estabilidad genómica, son más susceptibles de exhibir efectos epigenéticos-ambientales, mientras que las regiones de alta multifractalidad, más estables, estarían relacionadas con efectos genéticodeterministas. Dado que el VIH es un agente exógeno al genoma, se predice que los sitios de integración del VIH estarían relacionados con valores de baja y media multifractalidad y por ende de baja estabilidad genómica. El objetivo de la presente investigación es poner a prueba el modelo multifractal propuesto versus la integración del VIH.Publicación Acceso abierto Análisis comparativo de multifractalidad en genomas humanos colombianos relacionados con poblaciones humanas(Universidad del Valle, 2019) Arias Iragorri, Christian Gustavo; Moreno Tovar, Pedro AntonioEl estudio de las secuencias genéticas y su relación con los diversos fenómenos biológicos presenta una gran relevancia ya que los resultados obtenidos pueden ayudar a la detección y prevención de enfermedades, mejoras en la productividad y resistencia de los cultivos, y un sinnúmero de aplicaciones. Debido a la complejidad y el volumen de datos disponibles además de la gran variedad de tipos de análisis posibles, especialmente en temas de alineamiento y búsqueda de patrones de secuencias, por lo cual, se hace necesario y urgente implementar nuevos abordajes que permitan desarrollar diagnósticos más precisos en los diversos campos y la búsqueda y comprensión de nuevos conocimientos. La mayoría de los algoritmos usados para estos estudios hacen comparaciones que buscan similitudes entre las cadenas que representan el ADN, usando algoritmos como la distancia Levenshtein y Jaro-Winkler, sin embargo, existe otro tipo abordaje donde las cadenas independientes dejan de ser el eje central de las comparaciones y lo que se busca en su lugar, son patrones estructurales, para lo cual se utilizan aproximaciones no lineales. [...] Debido a la complejidad y el volumen de datos disponibles además de la gran variedad de tipos de análisis posibles, se ha fomentado en la investigación el uso de diversos enfoques y técnicas, pasando por áreas tan diversas como técnicas de aprendizaje de máquinas, redes neuronales, modelos de Markov, algoritmos genéticos y fractales (por mencionar algunas), las cuales son potenciadas, gracias a los avances en los sistemas de cómputo, las bases de datos y los algoritmos. Por ejemplo, en la genómica comparada se usa una gran variedad de herramientas para comparar las secuencias de genomas completos de distintas especies, incluido el genoma humano. El propósito de este trabajo en primer lugar, es realizar una comparación entre genes de diferentes organismos, utilizando enfoques no lineales, aplicando conceptos como la ley de Zipf y la dimensión fractal y, en segundo lugar, hacer comparación de genomas completos de poblaciones humanas, incluida una muestra de la población colombiana, utilizando técnicas de análisis multifractal. El contenido de esta Tesis Doctoral inicia con una introducción mencionando la complejidad y necesidad del análisis de secuencias, luego se hacen breves definiciones sobre la genética, así como de sistemas dinámicos, fractales y multifractales, posteriormente se exponen algunos de los estándares en la representación de datos y las bases de datos referencia. Luego se presentan los materiales y métodos utilizados en ambos experimentos para finalmente presentar los resultados y conclusiones de las dos investigaciones efectuadas. El código fuente, el modelo de datos de la base de datos, las instrucciones para acceder a la base de datos y demás material suplementario, se encuentra disponible en el siguiente https://bit.ly/2N0btPHPublicación Acceso abierto Bioinformática multifractal : Una propuesta hacia la interpretación no-lineal del genoma.(2015-05-11) Moreno, Pedro A.El primer borrador de la secuencia completa del genoma humano (GH) se publicó en el año 2001 por parte de dos consorcios competidores. Desde entonces, varias características estructurales y funcionales de la organización del GH han sido reveladas. Hoy en día, más de 2000 genomas humanos han sido secuenciados y todos estos hallazgos están impactando fuertemente en la academia y la salud pública. A pesar de esto, un gran cuello de botella llamado la interpretación del genoma persiste; esto es, la falta de una teoría que integre y explique el complejo rompecabezas de características codificantes y no codificantes que componen el GH como un todo. Diez años después de secuenciado el GH, dos trabajos recientes, abordados dentro del formalismo multifractal permiten proponer una teoría no-lineal que ayuda a interpretar la variación estructural y funcional de la información genética de los genomas. El presente artículo de revisión trata acerca de este novedoso enfoque, denominado: “Bioinformática multifractal”. Abstract The first draft of the human genome (HG) sequence was published in 2001 by two competing consortia. Since then, several structural and functional characteristics for the HG organization have been revealed. Today, more than 2.000 HG have been sequenced and these findings are impacting strongly on the academy and public health. Despite all this, a major bottleneck, called the genome interpretation persists. That is, the lack of a theory that explains the complex puzzles of coding and non-coding features that compose the HG as a whole. Ten years after the HG sequenced, two recent studies, discussed in the multifractal formalism allow proposing a nonlinear theory that helps interpret the structural and functional variation of the genetic information of the genomes. The present review article discusses this new approach, called: “Multifractal bioinformatics”.Publicación Acceso abierto Librería prototipo para el análisis de multifractalidad y robustez usando técnicas de inteligencia artificial(Universidad del Valle, 2018) Delgado Saavedra, Carlos Andrés; Bucheli Guerrero, Víctor AndrésLas redes complejas permiten observar diferentes sistemas a través de una representación basada en grafos. En la literatura se presentan múltiples métricas que permiten caracterizar estas redes, como lo son la distribución de grado, coe¿ciente de agrupamiento, coe¿ciente de agrupación, etc. Dado que las redes complejas son muy variadas, el estudio de sus estructuras internas permite obtener más información que otras métricas que consideran la red como un todo. Este estudio puede ser realizado a través del análisis de multifractalidad, el cual permite estudiar estructuras que se repiten y que conforman la macro estructura de la red. El análisis multifractal consiste en realizar el cálculo de las dimensiones fractales de una red, las cuales permiten observar cómo cambia su estructura interna a medida que la red es escalada. A partir de este análisis se puede determinar que una red es monofractal o que conserva su estructura interna a medida que se escala, lo que indica que la red tiende a estar compuesta por una sola estructura. Así mismo, se puede determinar que una red es multifractal, lo que indica que una red tiende a estar compuesta por múltiples estructuras. En diferentes trabajos realizados en la literatura se han estudiado mu´ltiples redes a través del análisis multifractal y su relación con las diferentes métricas que consideran la red como un todo. Sin embargo, esto no permite estudiar con mayor detalle las estructuras internas de una red, por lo que la propuesta de este trabajo es relacionarlo con el análisis de robustez para observar cómo comporta la estructura de una red ante perturbaciones. En consecuencia, realizar un estudio sobre la relación entre multifractalidad y robustez busca aportar una herramienta en la caracterización de las redes complejas. Este estudio permite tener una imagen de cómo se comportan las estructuras internas de una red a medida que se pierden nodos y conexiones producto de perturbaciones en su estructura. Varios autores han indicado que las métricas más comunes en la literatura no permiten obtener esta caracterización. Además, se evidencia en la literatura las técnicas de análisis multifractal basadas en cobertura de cajas son estrategias de búsqueda intensiva. lo que las convierte en computacionales intratables. Por esta razón, se proponen heurísticas para técnicas de inteligencia arti¿cial, con el ¿n de optimizar la estrategia de búsqueda y así reducir los tiempos de cómputo. Para cumplir este objetivo, se propone una estrategia basada en la selección de los nodos que serán los centros de las cajas para el cubrimiento. Con esto, se diseñan un algoritmo evolutivo y un algoritmo de recocido simulado. Metodológicamente, para el estudio de la relación entre la multifractalidad y robustez se realizan experimentos utilizando redes generadas libres de escala, de mundo pequeño, aleatorias y redes reportadas en la literatura. Estos experimentos consisten en calcular las dimensiones fractales cada vez que la red pierde un porcentaje de sus nodos producto de una perturbación. Los resultados encontrados permiten observar que las redes de mundo pequeño tienden a ser monofractales o de estructura homogénea, tal como se ha reportado en la literatura. Adicionalmente, esta estructura se conserva a medida que las redes de mundo pequeño son afectadas por ataques, tales cómo la pérdida de nodos. Así mismo, la relación entre las dimensiones fractales y la robustez, indican preliminarmente que la dimensión fractal se reduce a medida que la red pierde nodos. También, las pruebas indican que las estrategias de inteligencia arti¿cial mejoran el tiempo requerido para el análisis multifractal, ya que permiten aplicar una estrategia para la ubicación de las cajas, pues los algoritmos presentes en la literatura seleccionan los centros de las cajas de forma repetitiva, de tal forma se aproxime al cubrimiento óptimo