Modelling biological systems とは

生物システムのモデリングは、システム生物学と数学生物学の重要な課題です。計算システム生物学は、生物システムのコンピュータモデリングの目標を達成するために、効率的なアルゴリズム、データ構造、視覚化およびコミュニケーションツールを開発し、使用することを目指しています。それは、これらの細胞プロセスの複雑な接続を分析し視覚化するために、細胞サブシステム(代謝物、代謝、シグナル伝達経路および遺伝子調節ネットワークを含む代謝産物および酵素のネットワークなど)を含む生物学的システムのコンピュータシミュレーションの使用を含む。
人工生命または仮想進化は、単純な(人工的な)生命体のコンピュータシミュレーションを介して進化過程を理解しようとする。
複雑なシステムの予期せぬ緊急性は、より単純で統合された部分(生物学的組織を参照)の中で原因と結果の相互作用の結果である可能性がある。生物学的システムは、構成要素の複雑な相互作用における緊急特性の多くの重要な例を明らかにする。生物学的システムの従来の研究では、一定量の刺激に応答して経時的な濃度などのデータ量をカテゴリ別に収集する還元的方法が必要です。コンピュータは、これらのデータの分析とモデリングにとって非常に重要です。その目的は、シグナリング経路の弱点を発見するための癌細胞のモデル、または心筋細胞への影響を見るためのイオンチャネル変異のモデル化など、環境および内部刺激に対するシステム応答の正確なリアルタイムモデルを作成することである。次に、鼓動する心臓の機能。

Equation-free modeling とは

方程式のないモデリングは、マルチスケール計算とコンピュータ支援分析のための方法です。複雑なシステムのクラスのために設計されています。複雑なシステムでは、巨視的で粗い目盛のスケールで進化を観察し、正確なモデルは、細かく詳細な微視的なレベルでのみ表示されます。このフレームワークは、短時間および小規模のスケールで適切に初期化された顕微鏡シミュレーションのみを使用して、巨視的な計算タスク(大きな空間時間スケールにわたって)を実行する権限を与えます。この方法論は、これらの方程式が概念的に存在するが閉じた形式では利用できないとき、明示的な巨視的進化方程式の導出を排除する。それゆえ、式無しという用語。

Autowave reverberator とは

自動波現象の理論では、自動波残響子は、2次元の活性媒体における自動波渦である。
残響音は、飛行機の自動波の前で破裂した結果です。このような破裂は、例えば、前面が非興奮性の障害物と衝突することによって起こり得る。この場合、状況に応じて、障害の周りを回転する螺旋波、または先端が自由に回転する自動波残響器の2つの現象のいずれかが起こり得る。

SAMPL とは

「確率的AMPL」を表すSAMPLは、拡張された構文とキーワードでよく知られている言語AMPLを拡張した代数的モデリング言語です。これは、確率的プログラミング問題を表現するために特別に設計されており、最近の拡張によって、チャンス制約、統合チャンス制約、堅牢な最適化問題の問題が生じます。 AMPLが接続するすべてのソルバを使用するか、またはSMPS表現を生成し、Fortescなどの特殊分解ベースのソルバを使用して、インスタンスの確定的な同等のバージョンを生成できます。

Energy modeling とは

エネルギーモデリングまたはエネルギーシステムモデリングは、エネルギーシステムのコンピュータモデルを構築して解析するプロセスです。そのようなモデルは、シナリオ分析を用いて、遊技における技術的および経済的条件に関する異なる仮定を調査することが多い。アウトプットには、調査対象システムのシステム実現可能性、温室効果ガス排出量、累積財務コスト、天然資源使用量、エネルギー効率などが含まれます。広く経済的なものから幅広く工学的なものまで幅広い技術が採用されています。数学的最適化は、ある意味で最小コストを決定するためによく使用されます。モデルは、国際的、地域的、国家的、地方自治体的、または独立型の範囲にすることができます。政府は、エネルギー政策開発のための国家エネルギーモデルを維持している。
エネルギーモデルは、通常、システム運用、エンジニアリング設計、またはエネルギー政策開発にさまざまな貢献をすることを意図しています。このページは、ポリシーモデルに重点を置いています。個々の建物のエネルギーシミュレーションは明示的に除外されていますが、それらもエネルギーモデルと呼ばれることがあります。世界のエネルギーシステムの表現を含み、2050年か2100年までの世界的な転換経路を調べるために使用されるIPCC形式の統合モデルは、ここでは詳細に検討されていない。
気候変動緩和の必要性が高まっているため、エネルギーモデリングの重要性が増しています。エネルギー供給部門は、世界的な温室効果ガス排出量の最大貢献国です。 IPCCは、気候変動緩和が、低GHG選択肢による化石燃料転換技術(CCSによって捕捉されない)の代替を含む、エネルギー供給システムの基本的な転換を必要とすると報告している。

Autowave とは

自動波は、能動的媒体(すなわち、分散されたエネルギー源を提供するもの)における自己支持的な非線形波である。この用語は、一般的に、波が活性媒体の同期またはスイッチングに必要な比較的低いエネルギーを運ぶプロセスで使用される。

Quadratic integrate and fire とは

二次積分と火災(QIF)モデルは、生物学的ニューロンモデルであり、ニューロンの活動電位を記述する一種の統合火災ニューロンである。ホジキン – ハクスレーモデルのような生理学的に正確であるが計算上高価なニューロンモデルとは対照的に、QIFモデルは、活動電位様パターンを生成するだけであり、実際のニューロンで活動電位を生成するのに重要な役割を果たすゲーティング変数のような微妙な要素を無視する。しかし、QIFモデルは、実装および計算が非常に容易であり、研究および理解が比較的容易であり、したがって、計算上の神経科学におけるユビキタスな使用が見出されている。
二次積分および火災ニューロンは、自律微分方程式によって定義され、
d x d t = x 2 + I {\displaystyle {\frac {dx}{dt}}=x^{2}+I}
ここで I {\displaystyle I} は正の実定数です。この微分方程式の解は、有限時間で爆発する正接関数であることに注意してください。したがって、「スパイク」は、解が正の無限大に達したときに発生し、解は負の無限大にリセットされたと言います。
このモデルをコンピュータに実装すると、しきい値交差値( V t {\displaystyle V_{t}} )とリセット値( V r {\displaystyle V_{r}} )が割り当てられ、その結果、ソリューションがしきい値 x ( t ) V t {\displaystyle x(t)\geq V_{t}} を上回るとすぐにソリューションは[4 ]

Cebeci–Smith model とは

Cebeci-Smithモデルは、乱流境界層流の計算流体力学解析に使用される0方程式渦粘性モデルである。このモデルは、局所境界層速度プロファイルの関数として、渦粘性 μ t {\displaystyle \mu _{t}} を与える。このモデルは、境界層が薄く付着した高速フローに適しています。通常、航空宇宙用途で使用されています。 Baldwin-Lomaxモデルのように、このモデルは大きな分離領域と大きな曲率/回転効果を持つケースには適していません。 Baldwin-Lomaxモデルとは異なり、このモデルでは境界レイヤーエッジの決定が必要です。
このモデルは、1967年にTuncer CebeciとApollo M. O. Smithによって開発されました。

Theta model とは

シータモデル、すなわちErmentrout-Kopellカノニカルモデルは、当初動物Aplysiaのニューロンをモデル化するために開発された生物学的ニューロンモデルであり、後に様々な計算神経科学分野で使用されます。このモデルは、ニューロンの破裂を記述するのに特に適しており、比較的小さな振動の期間によって中断されたニューロンの膜電位の急速な振動である。バーストはしばしば安定したリズムを制御し維持する責任を負うニューロンに見られる。例えば、呼吸は、脳幹の炸裂ニューロンの小さなネットワークによって制御される。バーストニューロンの3つの主なクラス(方形波破裂、放物線破裂、および楕円破裂)のうち、シータモデルは放物線破裂を記述する。パラボリックバーストは、より遅い外部発振によって調整される一連のバーストによって特徴付けられる。この遅い振動は、より速い振動の周波数を変化させるので、バーストパターンの周波数曲線は放物線に似ている。
このモデルは、ニューロンの膜電位を記述するただ1つの状態変数を有する。対照的に、Hodgkin-Huxleyモデルは4つの状態変数(1つの電圧変数と3つのゲーティング変数)で構成され、Morris-Lecarモデルは2つの状態変数(1つの電圧変数と1つのゲーティング変数)によって定義されます。シータモデルの単一の状態変数、およびその挙動を制御する優雅に簡単な方程式は、解析応答または閉形式解(位相応答曲線の明示的な式を含む)を可能にします。モデルのダイナミクスは単位円上で発生し、2つの余弦関数と実数値入力関数によって制御されます。
同様のモデルには、二次積分と火災(QIF)モデルがあります。これは、シータモデルとは変数の変更のみで異なり、プラントモデルはホジキン – ハクスレー型方程式で構成され、シータモデルとは一連の座標変換。
そのシンプルさにもかかわらず、thetaモデルは、ダイナミクスに十分な複雑さを提供し、人工知能などの生物学を超えた研究だけでなく、理論的な神経科学研究の幅広い分野でも使用されています。

Analytica (software) とは

Analyticaは、Lumina Decision Systemsによって開発された定量的な意思決定モデルの作成、分析、および伝達のためのビジュアルソフトウェアパッケージです。モデリング環境として、モデルのビジュアル作成と表示のための階層的影響図、多次元データを扱うためのインテリジェントな配列、リスクと不確実性の分析のためのモンテカルロシミュレーション、および線形および非線形プログラミングを含む最適化を組み合わせることは興味深い。その設計、特にその影響図と不確実性の扱いは、意思決定分析のアイデアに基づいています。コンピュータ言語として、参照透過、配列抽象化、および自動従属メンテナンスのための宣言(非手続き)構造を組み合わせて、効率的な計算順序付けを行うことは注目に値する。