尼古拉斯·奥吉尔;亚博，阿古斯汀·G。 分段仿射双稳态基因调控网络的时间最优控制。 （英语） Zbl 1532.92038号 国际J鲁棒非线性控制 33，编号9，4967-4988（2023）. 摘要：我们研究了分段仿射双稳态开关的最小时间问题。受合成生物学和生物技术应用的启发，其目的是最大限度地减少该系统在两个稳定稳态之间实现转换所需的时间。后者表示遗传拨动开关，一种在生物计算和基因治疗中发挥基础作用的合成触发器设备。结果表明，状态之间的时间最优转换应该经过未分化状态，这在细胞生物学中是众所周知的，因为它在细胞的命运分化中具有重要意义。为了表征系统实现转换的能力，我们提供了最小时间的下界，当考虑涉及在不同时间尺度上进化的子系统的现实系统时，其知识变得相关。然后，我们对最优轨迹进行了数值模拟，以说明不同场景下bang-bang最优控制的结构。{©2022 John Wiley&Sons有限公司} 引用于1文件 理学硕士： 92立方厘米 系统生物学、网络 92天10分 遗传学和表观遗传学 49公里30 受限类解决方案的最优性条件（Lipschitz控制、bang-bang控制等） 93个B03 可达集，可达性 关键词：生物系统;双稳态开关;遗传调控系统;遗传拨动开关;混合最优控制;混合系统 软件：波科普 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit｛N.Augier｝和\textit｛A.G.Yabo｝，Int.J.鲁棒非线性控制33，编号9，4967-4988（2023；Zbl 1532.92038） 全文： 内政部 参考文献： [1] ChuagH‐Y、HofreeM、IdekerT。系统生物学十年。年收入细胞开发生物。2010;26:721‐744. [2] GiordanoN、MairetF、GouzéJ‐L、GeiselmannJ、JongH。作为最优控制问题的细胞资源动态分配：对微生物生长策略的新见解。公共科学图书馆计算生物学。2016;12（3）：e1004802。 [3] 贝茨·D·科森蒂诺。系统生物学中的反馈控制。CRC出版社；2019 [4] YegorovI、MairetF、De JongH、GouzéJ‐L。优化细菌生长控制，以实现代谢物生产的最大化。数学生物学杂志。2019;78(4):985‐1032. ·Zbl 1409.92161号 [5] YaboAG、CaillauJB、GouzéJL。代谢产物生产最大化的单一机制。2019年IEEE第58届决策与控制会议（CDC）会议记录；2019 [6] YaboAG、CaillauJB、GouzéJL。最佳细菌资源分配：在连续生物反应器中产生代谢物。Math Biosci Eng.2020；17(6):7074‐7100. doi:10.3934/mbe.2020364年·Zbl 1471.92220号 [7] 布拉柴·施利特。基因调控网络建模的当前方法。BMC生物信息。2007;8（6）：S9。doi:10.1186/1471-2105-8-S6-S9 [8] 阿卡克，桑塔格ED。一类生化反应网络的基于被动性的稳定性判据。数学生物工程2008；5(1):1. ·Zbl 1152.34034号 [9] FarcotE E，GouzéJ‐L。基因网络分段仿射模型控制的数学框架。自动化。2008;44(9):2326‐2332. ·Zbl 1162.92025 [10] GlassL，PasternackJS公司。生物振荡数学模型中极限环的预测。公牛数学生物学。1978年；40(1):27‐44. 在数学生物学学会会议上发表的论文（宾夕法尼亚州费城宾夕法尼亚大学，1976年）。doi:10.1007/bf02463128 [11] Mallet‐ParetJ，SmithHL。单调循环反馈系统的Poincaré‐Bendixson定理。J动态差异。1990;2(4):367‐421. ·Zbl 0712.34060号 [12] 宋体。被动增益和稳定性的“割线条件”。系统控制许可。2006;55(3):177‐183. doi:10.1016/j.sysconle.2005.06.010·Zbl 1129.93476号 [13] GardnerT、CantorC、CollinsJ。大肠杆菌基因切换开关的构建。自然。2000年；403:339‐342. doi:10.1038/35002131 [14] InnissMC，SilverPA。构建合成内存。当前生物量。2013年；23（17）：R812‐R816。 [15] ChambonL、BelgacemI、GouzéJ‐L。测量不确定的遗传负反馈回路中不期望振荡的定性控制。自动化。2020;112:108642. ·Zbl 1430.92032号 [16] AugierN、ChavesM、GouzéJL。双稳态基因调控网络同步的定性控制策略；2020https://hal.inia.fr/hal‐02953502年 [17] ChavesM，GouzéJ‐L。定性框架下遗传网络的精确控制：双稳态开关的例子。自动化J IFAC。2011;47(6):1105‐1112. ·Zbl 1235.93021号 [18] YaboAG奥吉尔。分段仿射双稳态基因调控网络的时间最优控制：初步结果。第七届IFAC混合动力系统分析与设计会议记录（ADHS21）；2021 [19] 菲利波夫空军。右侧不连续的微分方程。Matematicheskii sbornik公司。1960;93(1):99‐128. ·Zbl 0138.32204号 [20] BalázsiG、OudenaardenA、CollinsJJ。细胞决策和生物噪音：从微生物到哺乳动物。单元格。2011;144(6):910‐925. [21] LugagneJ‐B，CarrilloSS，KirchM，KöhlerA，BattG，HersenP。通过实时反馈控制和定期强制来平衡基因切换开关。国家公社。2017;8(1):1‐8. [22] 瓜里诺A、菲奥雷D、迪·贝纳多姆。通过脉宽调制对MIMO合成拨动开关进行硅内反馈控制。2019年第18届欧洲控制会议（ECC）会议记录；2019:680‐685. [23] HillenbrandP、FritzG、GerlandU。利用基因拨动开关进行生物信号处理。公共科学图书馆一号。2013年；8（7）：e68345。 [24] MannanAA，贝茨DG。设计一种不可逆的代谢开关，用于大规模诱导微生物化学生产。国家公社。2021;12(1):3419. 数字对象标识代码：10.1038/s41467-021-23606-x [25] LoomisWFJr.公司。大肠杆菌中的葡萄糖-乳糖二糖。细菌杂志。1967;93(4):1397‐1401. doi:10.1128/JB.93.4.1397-1401.1967 [26] SalvyP、HatzimanikatisV。在细胞新陈代谢的资源分配约束下，diauxie作为一种最优生长策略的出现。国家科学院院刊。2021;118(8). doi:10.1073/美国国家统计局.2013836118 [27] MasonP BoscainU。磁场中自旋为1/2的粒子的时间最小轨迹。数学物理杂志。2006;47(6):062101. ·Zbl 1112.81098号 [28] BoscainU、GrönbergF、LongR、RabitzH。具有两个有界控制的两能级量子系统的最小时间轨迹。数学物理杂志。2014;55(6):062106. ·Zbl 1305.81089号 [29] 祖阿瓜特雷拉特。有限维非线性最优控制中的收费公路性质。J不同Equ。2015;258(1):81‐114. ·Zbl 1301.49010号 [30] 团队指挥官Inria Saclay。BOCOP：用于优化控制的开源工具箱；2017http://bocop.org [31] DmitrukAV，卡加诺维奇AM。混合最大值原理是蓬特里亚金最大值原理的结果。系统控制许可。2008;57(11):964‐970. ·Zbl 1151.49017号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。