基于PETRI網(wǎng)的生物過程模擬系統(tǒng)的研究.pdf

1、后基因組時代，如何高效地處理生物信息成為生物信息學中一個重要的研究方向；生物過程模擬——通過計算機模擬，再現(xiàn)生物過程——又是其中的一個研究熱點。此方向的研究將在生物制藥和醫(yī)療方面造福人類。
　　然而，由于生物過程的多樣性和復(fù)雜性，可視化建模并模擬生物過程是十分困難的。目前，建模生物過程的主要方法是微分方程和混合函數(shù)Petri網(wǎng)等，現(xiàn)有的研究成果在模型的可視化表達、建模效率或模擬效率等方面存在一些不足。比如，用微分方程建模缺少模型的

2、可視化表達，而且很難建?；蛘{(diào)控網(wǎng)絡(luò)；用混合函數(shù)Petri網(wǎng)建模則可有良好的可視化表達，也可以模擬基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，但是混合函數(shù)Petri在表達清晰度和建模效率方面還存在一些不足。
　　本論文針對生物過程本身非常復(fù)雜、描述起來難度大和一些典型過程重用率高等特點，結(jié)合軟件工程中面向?qū)ο笏枷?，在擴展混合函數(shù)Petri網(wǎng)的基礎(chǔ)上，提出面向?qū)ο蠡旌虾瘮?shù)Petri網(wǎng)的概念并給出其詳細定義。面向?qū)ο蠡旌虾瘮?shù)Petri網(wǎng)豐富的元素類型和完善的模擬算

3、法，為可視化建模和模擬生物過程提供了良好的支持。它既有友好的圖形表達界面，又能進行高效的模擬；面向?qū)ο笏枷氲囊?，以及模塊庫的建立，則可以更為直觀的表達生物過程并增強其模塊復(fù)用性，降低建模復(fù)雜度，提高建模效率。研究證明使用面向?qū)ο蠡旌虾瘮?shù)Petri網(wǎng)建模是十分高效的。
　　本課題設(shè)計實現(xiàn)了基于面向?qū)ο蠡旌虾瘮?shù)Petri網(wǎng)的可視化建模及模擬生物過程的軟件系統(tǒng)——CELLMATLAB，并在此系統(tǒng)上建模了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)——lac操縱子調(diào)控