Моделирование на основе правил
Моделирование на основе правил — это подход к моделированию , который использует набор правил, косвенно определяющий математическую модель. Набор правил может быть либо переведен в модель, такую как цепи Маркова или дифференциальные уравнения, либо обработан с использованием инструментов, которые напрямую работают с набором правил вместо переведенной модели, поскольку последняя обычно намного больше. Моделирование на основе правил особенно эффективно в случаях, когда набор правил значительно проще, чем модель, которую он подразумевает, что означает, что модель является повторяющимся проявлением ограниченного числа шаблонов. Важной областью, где это часто имеет место, являются биохимические модели живых организмов. Группы взаимно соответствующих веществ подвергаются взаимно соответствующим взаимодействиям.
BioNetGen [1] — это набор программных инструментов, используемых для генерации математических моделей, состоящих из обыкновенных дифференциальных уравнений, без генерации уравнений напрямую. Например, ниже приведен пример правила в формате BioNetGen:
Где:
- A(a,a): представляет модельный вид A с двумя свободными сайтами связывания a
- B(b): представляет собой модельный вид B с одним свободным сайтом связывания.
- A(a!1).B(b!1): представляет модельные виды, где по крайней мере один сайт связывания A связан с сайтом связывания B.
С помощью приведенной выше строки кода BioNetGen автоматически создаст ODE для каждого модельного вида с правильным балансом масс. Кроме того, будет создан дополнительный вид, поскольку приведенное выше правило подразумевает, что две молекулы B могут связываться с одной молекулой A, поскольку существует два сайта связывания. Таким образом, будут сгенерированы следующие виды:
4. A(a!1,a!2).B(b!1).B(b!2): Молекула A, оба центра связывания которой заняты двумя различными молекулами B.
Для биохимических систем
Ранние попытки использовать моделирование на основе правил при моделировании биохимических систем включают стохастические системы моделирования StochSim [2]
Широко используемый инструмент для моделирования биохимических сетей на основе правил — BioNetGen [3]. Он выпущен под лицензией GNU GPL версии 3. BioNetGen включает язык для описания химических веществ, включая состояния, которые они могут принимать, и связывания, которые они могут претерпевать. Эти правила можно использовать для создания модели сети реакций или для выполнения компьютерного моделирования непосредственно на наборе правил. Биохимическая моделирующая структура Virtual Cell включает интерпретатор BioNetGen.
Близкой альтернативой является язык Каппа. [4] Другой альтернативой является язык Биохимического Космоса. [5]
Ссылки
- ^ Faeder, James R.; Blinov, Michael L.; Hlavacek, William S. (2009), «Моделирование биохимических систем на основе правил с помощью BioNetGen», Системная биология, Методы в молекулярной биологии, т. 500, Тотова, Нью-Джерси: Humana Press, стр. 113–167 , CiteSeerX 10.1.1.323.9577 , doi :10.1007/978-1-59745-525-1_5, ISBN 978-1-934115-64-0, PMID 19399430 , получено 2020-12-14
- ^ Мортон-Ферт К.Дж., Брей Д. (1998) Прогнозирование временных колебаний во внутриклеточном сигнальном пути. J Theor Biol. 1998 192(1):117-28.
- ^ БиоНетГен
- ^ Каппа
- ^ Дед и др. (2016) Формальное биохимическое пространство с семантикой в каппа и BNGL ENTCS 326:27-49.
 | Эта статья по молекулярной или клеточной биологии — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее. |
