Y—STR全自動(dòng)比對(duì)一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張衡

摘 要：該文按照法醫(yī)DNA實(shí)驗(yàn)室管理以及質(zhì)量控制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)建成一套規(guī)范的Y-STR信息錄入查詢比對(duì)系統(tǒng)。系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)基因測(cè)序儀獲取的Y-STR數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并自動(dòng)比對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，形成比對(duì)結(jié)果報(bào)告供刑偵破案專(zhuān)用。

關(guān)鍵詞：Y-STR 比對(duì) 網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0000-00

人類(lèi)的Y染色體是男性所特有的父系遺傳染色體，它只能由親代中的父親傳遞給子代中的兒子，因此在Y染色體上留下了基因的族譜，也就是說(shuō)一個(gè)大家庭中祖、父、孫、伯或叔、堂兄或堂弟的Y-STR數(shù)據(jù)是一致的。利用同一父系家族的男性成員擁有相同的Y-STR這一特性，將犯罪現(xiàn)場(chǎng)提取到的Y-STR數(shù)據(jù)，與一定范圍內(nèi)的家系進(jìn)行比對(duì)，便可以追蹤識(shí)別犯罪行為人所在家系，從而大大縮小偵查范圍。

筆者按照法醫(yī)DNA實(shí)驗(yàn)室管理以及質(zhì)量控制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利用公安系統(tǒng)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)建成一個(gè)規(guī)范的Y-STR信息錄入查詢比對(duì)系統(tǒng)。系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)基因測(cè)序儀獲取的Y-STR數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并自動(dòng)比對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，形成比對(duì)結(jié)果報(bào)告供刑偵破案專(zhuān)用。另外系統(tǒng)可對(duì)犯罪嫌疑人和物證信息進(jìn)行多條件、全模糊、動(dòng)態(tài)查詢和檢索。該系統(tǒng)是一套基于局域網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的多用戶工作平臺(tái)，可以通過(guò)廣域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與其他地域的DNA數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)的建成，不僅大大豐富和完善了公安部門(mén)Y-STR數(shù)據(jù)的積累和管理，而且極大地提高了Y-STR信息檢測(cè)比對(duì)的工作效率，減少人工處理的差錯(cuò)，為刑偵部門(mén)解決案情提供了科學(xué)依據(jù)和有力保障。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到使用和后期維護(hù)的便利性，系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)模式，即多瀏覽器+單Web服務(wù)器+多數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器+動(dòng)態(tài)計(jì)算。瀏覽器端分為三級(jí)用戶登錄（包括：普通錄入員、管理員、超級(jí)管理員）；單web服務(wù)器主要處理錄入、查詢、比對(duì)、分析、顯示結(jié)果等過(guò)程；多數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要存儲(chǔ)系統(tǒng)所用到的人員、物證、Y-STR等數(shù)據(jù)（詳見(jiàn)文章第三部分）；動(dòng)態(tài)計(jì)算部分是指系統(tǒng)采用的主要比對(duì)算法，用于快速、準(zhǔn)確地分析顯示比對(duì)結(jié)果。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

我國(guó)DNA數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)已經(jīng)有近15年的歷史了，但是對(duì)Y-STR基因座數(shù)據(jù)庫(kù)的研究卻不常見(jiàn)。隨著Y-STR基因分析技術(shù)在案件偵破中發(fā)揮的作用越來(lái)越明顯，文章重點(diǎn)研究了“人員信息數(shù)據(jù)庫(kù)”“物證信息數(shù)據(jù)庫(kù)”“Y-STR基因數(shù)據(jù)庫(kù)”等7個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與建設(shè)。各數(shù)據(jù)庫(kù)之間的關(guān)系如圖2所示。

（1）人員信息庫(kù)：該數(shù)據(jù)庫(kù)主要用來(lái)存儲(chǔ)被測(cè)人員的基本信息，其中ID字段為唯一標(biāo)識(shí)字段，LAB_NO字段與基因數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，身份證號(hào)字段與全國(guó)公安身份證查詢系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。

（2）基因數(shù)據(jù)庫(kù)：該數(shù)據(jù)庫(kù)是該系統(tǒng)中最重要的數(shù)據(jù)庫(kù)，主要用來(lái)存儲(chǔ)人員和物證信息相應(yīng)的Y-STR信息，其中ID字段為唯一標(biāo)識(shí)字段，LAB_NO字段與人員信息數(shù)據(jù)庫(kù)和物證信息數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)。

（3）物證信息庫(kù)：該數(shù)據(jù)庫(kù)主要用來(lái)存儲(chǔ)物證信息的基本信息，其中ID字段為唯一標(biāo)識(shí)字段，LAB_NO字段與基因數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)。

3 主要功能

3.1 人員信息維護(hù)與管理

該功能主要針對(duì)與Y-STR相應(yīng)的人員信息錄入與管理，主要包括：?jiǎn)蝹€(gè)人員信息錄入；批量人員信息錄入（支持Excel的*.xls文件格式批量導(dǎo)入人員信息）；編輯、修改、刪除已錄人員信息。

另外，批量導(dǎo)入可以智能判斷加人工干預(yù)已錄實(shí)驗(yàn)室編號(hào)和未錄實(shí)驗(yàn)室編號(hào)，并可以在入庫(kù)前在線編輯導(dǎo)入數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容。

系統(tǒng)提供通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、人員姓名、錄入者、性別”任一項(xiàng)快速查詢?nèi)藛T信息及相應(yīng)Y-STR信息，也可以通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、姓名、性別、樣本類(lèi)型、人員類(lèi)型、出生日期、身份證號(hào)碼、別名/綽號(hào)、文化程度、身份、涉案名稱、涉案性質(zhì)、戶籍地、現(xiàn)住址、關(guān)押地類(lèi)型、送檢單位、送檢時(shí)間、送檢人、送檢人電話、檢驗(yàn)人、錄入者、錄入時(shí)間”任意單項(xiàng)或者組合模糊檢索人員信息。

3.2 物證信息維護(hù)與管理

該功能主要針對(duì)與Y-STR相應(yīng)的物證信息錄入與管理，主要包括：物證信息錄入；編輯、修改、刪除已錄物證信息。

系統(tǒng)提供通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、受理登記號(hào)、物證名稱、案件名稱、檢驗(yàn)人”任一項(xiàng)快速查詢物證信息及相應(yīng)Y-STR信息。也可以通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、受理登記號(hào)、物證名稱、案件名稱、案發(fā)地點(diǎn)、案發(fā)時(shí)間、簡(jiǎn)要案情、案件備注、物證備注、送檢單位、送檢時(shí)間、送檢人、送檢人電話、檢驗(yàn)人、錄入時(shí)間”任意單項(xiàng)或者組合模糊檢索物證信息。另外還可以快速編輯物證信息相應(yīng)的Y-STR信息。

3.3 Y-STR信息維護(hù)與管理

此部分功能是系統(tǒng)核心功能和最主要的部分，主要包括：?jiǎn)蝹€(gè)Y-STR信息錄入；批量Y-STR信息錄入（支持DNA測(cè)序儀獲取的*.dat文件格式批量導(dǎo)入）。

批量導(dǎo)入可以自動(dòng)檢測(cè)dat數(shù)據(jù)中的Y-STR數(shù)據(jù)條目，可以智能判斷在“Y-STR數(shù)據(jù)庫(kù)”“人員信息庫(kù)”“物證信息庫(kù)”中是否存在dat數(shù)據(jù)中檢測(cè)出的各實(shí)驗(yàn)室編號(hào)。

Y-STR信息入庫(kù)同時(shí)可以比對(duì)出所錄信息與Y-STR庫(kù)中已有信息是否有大于或等于13項(xiàng)相同值的記錄，并自動(dòng)記錄相同值的數(shù)量。另外，系統(tǒng)支持任意Y-STR信息的比對(duì)、編輯、修改、刪除。通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室編號(hào)”“檢驗(yàn)人”任一項(xiàng)快速查詢Y-STR信息及相應(yīng)人員或物證信息，也可以通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、檢驗(yàn)人、錄入時(shí)間”任意單項(xiàng)或者組合模糊檢索Y-STR信息。

4 結(jié)語(yǔ)

有效地建立Y-STR數(shù)據(jù)庫(kù)并應(yīng)用于公安刑偵工作，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中數(shù)值比對(duì)方法和提高比對(duì)速度的問(wèn)題進(jìn)行全面的研究十分必要。廣泛收集樣本和數(shù)據(jù)，驗(yàn)證和比較當(dāng)前常用的Y-STR基因座并尋找適合的比對(duì)方法，探索突變的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)建設(shè)方法，解析與常染色體STR聯(lián)合使用的結(jié)果，結(jié)合實(shí)際辦案不斷總結(jié)問(wèn)題和需求，可以為我國(guó)Y-STR數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)及高效應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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