For a phylogenetic tree, the phylogenetic diversity of a set A of taxa is the total weight of edges on paths to A. Finding small sets of maximal diversity is crucial for conservation planning, as it indicates where limited resources can be invested most efficiently. In recent years, efficient algorithms have been developed to find sets of taxa that maximize phylogenetic diversity either in a phylogenetic network or in a phylogenetic tree subject to ecological constraints, such as a food web. However, these aspects have mostly been studied independently. Since both factors are biologically important, it seems natural to consider them together. In this paper, we introduce decision problems where, given a phylogenetic network, a food web, and integers k, and D, the task is to find a set of k taxa with phylogenetic diversity of at least D under the maximize all paths measure, while also satisfying viability conditions within the food web. Here, we consider different definitions of viability, which all demand that a "sufficient" number of prey species survive to support surviving predators. We investigate the parameterized complexity of these problems and present several fixed-parameter tractable (FPT) algorithms. Specifically, we provide a complete complexity dichotomy characterizing which combinations of parameters - out of the size constraint k, the acceptable diversity loss D, the scanwidth of the food web, the maximum in-degree in the network, and the network height h - lead to W[1]-hardness and which admit FPT algorithms. Our primary methodological contribution is a novel algorithmic framework for solving phylogenetic diversity problems in networks where dependencies (such as those from a food web) impose an order, using a color coding approach.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员