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将生物网络逻辑还原为其最具决定性的组成部分。 (英语) Zbl 1361.92029号

摘要:布尔网络已被广泛用作基因调控网络、信号转导网络或神经网络等的模型。分析布尔网络的动力学及其对扰动或突变的敏感性的主要困难之一是,它随节点数呈指数增长。因此,在过去几年中,人们提出了各种简化计算并将网络简化为相关节点子集的方法。我们考虑一种最近引入的方法,将布尔网络简化为其产生最高信息增益的最确定节点。节点的决定权是通过将所选节点作为公共输入的所有节点上的所有互信息量求和而获得的,从而表示通过所考虑的节点的知识而获得的信息增益的度量。文献中考虑了节点的决定力,假设输入是独立的,在这种情况下可以使用Bahadur正交基。在本文中,我们放宽了这个假设,并使用标准正交基。我们使用希尔伯特空间算子和调和分析技术生成节点扰动敏感性的公式,通过影响、平均灵敏度和强度的概念进行量化。由于我们研究的是有限维空间,所以我们的公式和估计可以用普通矩阵代数术语来表示。我们分析了泛型信号转导网络布尔模型的节点决定力成纤维细胞单元格。我们还展示了所使用的替代完全正交基所引起的相似性和差异性。在这些相似之处中,我们提到了这样一个事实,即对最确定节点的状态的了解大大降低了整个网络的熵或不确定性。在特殊情况下,我们得到了比以前工作中更强的结果,这表明从一组输入节点获得的大量信息增加了对这些输入扰动的敏感性。

MSC公司:

92立方厘米 系统生物学、网络
94立方厘米 交换理论,布尔代数的应用;布尔函数(MSC2010)

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金西姆
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