19、基于ASP方法分析生物反应网络路径

基于ASP方法分析生物反应网络路径

1. 研究背景与目标

在生物系统研究中，找到在各种实际或假设约束下生物系统最可能的状态是一个重要问题。以往研究主要关注将数值权重与逻辑推理相结合，以更好地分析生物网络。传统方法中，Tiwari等人提出的使用布尔加权最大可满足性（MaxSat）分析反应网络的方法备受关注，但该方法在处理包含循环的网络时存在不足。本文旨在解决这一问题，提出一种新的基于答案集编程（ASP）的方法。

2. 答案集编程（ASP）

ASP是一种知识表示和推理范式，与逻辑编程（LP）密切相关但执行机制不同。LP通常采用自顶向下、基于深度优先展开子句的方法，而ASP是自底向上、基于归约为命题可满足性（SAT）求解的方法。

ASP使用的标准布尔连接词和构造如下：
- 布尔连接词：与（∧）、或（∨）、非（¬）、如果（←）、当且仅当（↔）。
- 标准ASP构造：
- 正常规则： a :- l1, ..., lk ，若体文字 l1, ..., lk 为真，则头原子 a 为真。
- 优化指令： #minimize[l1 = w1, ..., lk = wk] ，确保真文字 li 的权重 wi 之和最小化。
- 约束文字： m {l1, ..., lk} n ，当至少 m 个且至多 n 个文字 l1, ..., lk 为真