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穆斯塔法·赫拉吉；莫尼卡·海纳

刚性生化网络的混合表示和模拟。 （英语） Zbl 1269.93061号

非线性分析。，混合系统。 6，第4期，942-959（2012）.
摘要：随着生物化学网络计算建模和模拟的进展，需要管理多尺度模型，其中可能包含不同尺度的物种或反应。诸如Petri网之类的可视化语言可以为表示和模拟这种僵硬的生物化学网络提供有价值的工具。本文介绍了一种新的Petri网类，即广义混合Petri网（GHPN{bio}），它是根据生化网络建模和模拟的具体需要而定制的。它结合了连续Petri网和广义随机Petri网的所有特征，并通过三种确定性转换进行了扩展，从而提供了丰富的建模和仿真功能。在此，我们着重于刚性生化网络的建模和模拟，其中一些反应是随机表示和模拟的，而其他反应是确定性执行的。此外，还提出了两种相关的仿真算法，支持静态（离线）分区和动态（在线）分区。本文提供了一个完整的实现，支持引入的网络类和讨论的仿真算法。我们讨论了三个案例研究，展示了（GHPN{bio}）的使用和开发的仿真算法的效率。

引用于7文件

MSC公司：

93元65角 离散事件控制/观测系统
93C40型 自适应控制/观测系统
93A30型 系统数学建模（MSC2010）

关键词：

广义混合Petri网；混合仿真；动态分区；刚性生化网络

软件：

日晷；清爽
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.Herajy}和\textit{M.Heiner}，非线性分析。，混合系统。6，第4号，942--959（2012；Zbl 1269.93061）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] Pahle，J.，《生物化学模拟：随机、近似随机和混合方法》，生物信息简介。，10, 53-64 (2009)
[2] O.沃尔肯豪尔。；乌拉，M。；科尔奇，W。；Cho，K.，《细胞内动力学建模与模拟：选择合适的框架》，IEEE Trans。纳米生物学。，3, 200-207 (2004)
[3] 李，H。；曹毅。；佩佐德，L。；Gillespie，D.，《生化反应系统随机模拟算法和软件》，生物技术。程序。，24, 56-61 (2008)
[4] Gillespie，D.，《数值模拟耦合化学反应随机时间演化的通用方法》，J.Compute。物理。，22403-434（1976年）
[5] 阿方西，A。；坎塞斯，E。；Turinici，G。；文丘拉，B。；Huisinga，W.，生物化学系统混合随机和确定性模型的自适应模拟，ESAIM Proc。，14, 1-13 (2005) ·Zbl 1070.92019年
[6] Mcadams，H。；阿金，A，这是一个吵闹的生意！纳米尺度的基因调控，《遗传学趋势》。，第15页，第65-69页（1999年）
[7] 格里菲斯，M。；科特尼，T。；佩科德，J。；Sanders，W.，双稳态hiv-1转录激活网络混合模拟的动态分区，生物信息学，222782-2789（2006）
[8] 哈塞尔廷，E。；罗林斯，J.，随机化学动力学快速和缓慢耦合反应的近似模拟，J.化学。物理。，117, 6959-6969 (2002)
[9] Kiehl，T。；Mattheyses，R。；Simmons，M.，《细胞行为的混合模拟》，生物信息学，20316-322（2004）
[10] Salis，H。；Kaznessis，Y.，耦合化学或生物化学反应系统的精确混合随机模拟，J.Chem。《物理学》，122（2005）
[11] Rathinam，M。；佩佐德，L。；曹毅。；Gillespie，D.，《随机化学反应系统中的刚度：隐式τ叉方法》，J.Chem。《物理学》，11912784-12794（2003）
[12] 海纳，M。；吉尔伯特，D。；Donaldson，R.，系统和合成生物学的Petri网，（计算系统生物学的形式化方法。计算系统生物学形式化方法，计算机科学讲义，第5016卷（2008），施普林格：施普林格柏林/海德堡），215-264·Zbl 1137.68302号
[13] 雷迪，V。；Mavrovouniotis，M。；Liebman，M.，代谢途径中的Petri网表示，（《第一届分子生物学智能系统国际会议论文集》（1993），AAAI出版社），328-336
[14] 吉尔伯特，D。；Heiner，M.，《从Petri网到微分方程——生化网络分析的综合方法》（Donatelli，S.；Thiagarajan，P.，Petri网和其他并发模型——ICATPN 2006）。Petri网和其他并发模型——ICATPN 2006，计算机科学讲义，第4024卷（2006），施普林格：施普林格-柏林/海德堡），181-200·Zbl 1234.68298号
[15] 海纳，M。；Lehrack，S。；吉尔伯特，D。；Marwan，W.，《基于模型的湿实验室实验设计的扩展随机Petri网》，（计算系统生物学学报第十一期（2009），施普林格：施普林格柏林，海德堡），138-163·Zbl 1260.68268号
[16] 罗尔，C。；西马尔旺。；海纳，M.，史努比-研究生物分子网络的统一Petri网框架，生物信息学，26974-975（2010）
[17] 史努比网站，http://www-dssz.informatik.tu-cottbus.de/dssz/Software/Snoopy; 史努比网站，http://www-dssz.informatik.tu-cottbus.de/dssz/Software/Snoopy
[18] Alla，H。；David，R.，连续和混合Petri网，J.Circ。系统。公司。，8, 159-188 (1998)
[19] 大卫·R。；Alla，H.，离散、连续和混合Petri网（2010），Springer
[20] R.Drath，混合对象网：一种用于建模复杂混合系统的面向对象概念，在：Proc。混合动力系统（ADPM），第三届混合过程自动化国际会议，1998年，第437-442页。；R.Drath，《混合对象网：建模复杂混合系统的面向对象概念》，摘自：Proc。混合动力系统（ADPM），第三届混合过程自动化国际会议，1998年，第437-442页。
[21] Matsuno，H。；田中，Y。；Aosima，H。；Doi，A。；松井，M。；Miyano，S.，混合功能Petri网上的生物通道表示和模拟，In Silico Biol。，3 (2003)
[22] M.长崎。；Doi，A。；Matsuno，H。；Miyano，S.，《用于复杂生物过程建模和模拟的基于Petri网的通用体系结构》，Genome Inform。，15, 180-197 (2004)
[23] Yang，H。；林，C。；Li，Q.，使用混合自适应Petri网对生化系统进行混合模拟，（第四届国际ICST性能评估方法和工具会议论文集（2009），ICST），410-420
[24] 特里维迪，K。；Kulkarni，V.，《FSPNs:流体随机Petri网》，（Marsan，M.Ajmone，Petri网的应用和理论，1993年）。Petri网的应用和理论1993，计算机科学讲义，第691卷（1993），施普林格：施普林格柏林/海德堡），24-31
[25] 霍顿，G。；Kowarschik，M.，使用混合随机Petri网的离散-连续建模，（欧洲模拟研讨会（1999），SCS出版社）
[26] 沃尔夫，V。；Goel，R。；Mateescu，M。；Henzinger，T.，使用滑动窗口求解化学主方程，BMC系统。生物学，4，42（2010）
[27] Henzinger，T。；米基耶夫，L。；Mateescu，M。；Wolf，V.，《化学主方程的混合数值解》，（CMSB’10（2010）会议记录，ACM:美国纽约州纽约市ACM），55-65
[28] Gillespie，D.，化学动力学的随机模拟，年。物理版。化学。，58, 35-55 (2007)
[29] Gillespie，D.，耦合化学反应的精确随机模拟，J.Phys。化学。，81, 2340-2361 (1977)
[30] Goutsias，J.，《随机生化系统中快速反应动力学的准平衡近似》，J.Chem。物理。，122, 1-15 (2005)
[31] Gillespie，D.，《马尔可夫过程：物理科学家导论》（1991），学术出版社
[32] Kartson，D。；Balbo，G。；多纳泰利，S。；弗朗西斯科尼斯，G。；Conte，G.，《广义随机Petri网建模》（1994），John Wiley&Sons，Inc。
[33] 恶魔教廷，I。；Koussoulas，N.，《微分Petri网：在离散事件世界中表示连续系统》，IEEE Trans。自动化。控制，43，573-579（1998）·兹比尔0959.93038
[34] 斯利瓦斯塔瓦，R。；你，L。；萨默斯，J。；Yin，J.，细胞内病毒动力学的随机与确定性建模，J.Theoret。《生物学》，218309-321（2002）
[35] Hindmarsh，A。；布朗，P。；格兰特，K。；Lee，S。；塞尔维亚共和国。；Shumaker，D。；Woodward，C.，Sundials:非线性和微分/代数方程求解器套件，ACM Trans。数学。软件，31363-396（2005）·Zbl 1136.65329号
[36] 海伦德，A。；Lötstedt，P.，化学主方程的混合方法，J.Compute。物理。，227, 100-122 (2007) ·Zbl 1126.80010号
[37] Jose，J。；郝，H。；Naama，N。；Stanislas，S.，基因振荡器中的抗噪声机制，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，99，5988-5992（2002）
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