基于Petri網(wǎng)的生物過程建模模擬方法的研究.pdf

1、在后基因組時代，生物過程的模擬是非常重要的，它可以有力地支持生物學(xué)家及其他研究人員在醫(yī)學(xué)和制藥等領(lǐng)域的研究。在生物過程模擬的研究中，如何直觀地表達(dá)復(fù)雜的生物模型是一個難題，也是目前研究的焦點(diǎn)之一。
　　本論文利用Petri網(wǎng)可以直觀的描述動態(tài)自然界現(xiàn)象的特點(diǎn)，采用Petri網(wǎng)作為建立生物過程模型的基礎(chǔ)，根據(jù)生物過程本身的特性，從一般Petri網(wǎng)，引申到混合Petri網(wǎng)、混合函數(shù)Petri網(wǎng)和隨機(jī)Petri網(wǎng)。
　　針對生物過

2、程本身非常復(fù)雜、描述起來難度大，一些典型過程重用率高等特點(diǎn)，本論文提出了面向?qū)ο蠡旌虾瘮?shù)Petri網(wǎng)。把復(fù)雜生物化學(xué)反應(yīng)封裝成對象，包括基本的化學(xué)反應(yīng)類型，酶反應(yīng)機(jī)制和基因表達(dá)機(jī)制等，簡化了復(fù)雜生化反應(yīng)的描述；同時對經(jīng)常使用的典型生物過程，例如轉(zhuǎn)錄、翻譯過程等，封裝成對象，避免了大量重復(fù)性的工作，方便用戶的使用。
　　對于隨機(jī)生物過程的模擬，如果只采用隨機(jī)Petri網(wǎng)模擬生物隨機(jī)過程，其優(yōu)點(diǎn)是形象、直觀，缺點(diǎn)是隨著模型的規(guī)模和復(fù)雜

3、性的增加，狀態(tài)的數(shù)量呈指數(shù)性地增長，出現(xiàn)模型狀態(tài)空間的爆炸問題，用隨機(jī)Petri網(wǎng)本身的分析方法很難分析整個系統(tǒng)的性能；如果只采用隨機(jī)模擬算法模擬，其優(yōu)點(diǎn)是速度較快，但是缺少形象的圖形表達(dá)，不利于模擬技術(shù)的應(yīng)用。因此提出前臺用隨機(jī)Petri網(wǎng)描述，后臺采用Gillespie-Gibson隨機(jī)模擬算法進(jìn)行模擬，進(jìn)而分析系統(tǒng)的性能，這樣既保留了生物過程描述的直觀性，又大大提高了模擬的速度。
　　開發(fā)了基于隨機(jī)模擬算法的隨機(jī)模擬平臺，并