E-cell项目,E-cell项目

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E-Cell项目是一个目标是模拟和在计算机上重建生物现象,和开发能够精细地模拟全细胞所必要的理论、技术和软件平台支持国际研究项目。
虽然这个项目成员是日本Keio大学的先进生物科学的研究所的教员和学生,但他们的工作是与其他的大学和研究所协同共同完成的。
软件开发和建模环境,模拟软件,和数学分析是与各种不同建模例如红血球新陈代谢,细菌的信号转换和线粒体新陈代谢项目协作完成的。
E-cell系统 E-Cell系统是一套建模,模拟和分析大规模复杂系统例如生物细胞的面向对象的软件。
第一版E-Cell模拟环境(E-CellSE)在1999发布,随后开始Windows版E-Cellver2。
软件开发现在是ver3,重建系统目标是为细胞模拟界提供一个公共的高度灵活性的和高性能的软件环境。
Ver3瞄向一个统一的模拟平台,可以综合任何不同的模拟算法,包括基于微分的模型,扩散-反应,Gillespie算法,细胞的自动控制和GMA/S-系统。
它被设计成能在一个有子系统组成的细胞模型上有效地操作不同时间范围和不同空间分辨率的模拟。
E-cell系统 E-Cell3核心模拟软件是一组Python语言解释器的扩展模块,用c++/c/python写的。
利用E-Cell模型描述语言EML(ModeldescriptionLanguage),XML的子集,描述模型。
为了能够跨平台交换模型,也正在开发对系统生物学标签语言SBML(SystemsBiologyMarkupLanguage)的支持。
E-Cell是一个开源项目(OpenSource)假若不侵犯它的GPL(GNUGeneralPublicLicense)许可,任何人可以修改和再分发这个软件。
软件环境正在由E-Cell协会的成员开发,包括三井知识产业有限公司(Mitsui),国际Web和基因组信息协会,三菱空间软件有限公司等。
E-cell运行所需要的文件 EML格式的模型文件共享库自动运行模拟过程的ESS脚本 E-cell命令 ecell3-em2emlecell3-dmcecell3-session-monitorecell3-session $ECELL3_DM_PATH=.:/home/example/mydms$exportECELL3_DM_PATH E-cell建模 实体对象:变量过程系统 Stepper对象 E-cell建模 对象ID字母、数字、下划线的组合 路径“/”根系统,“.”当前系统,“..”super-system FullIDEntityType:SystemPath:ID FullPNFullID:property_name E-cell建模 对象属性的类型实数:1.03,3.33e+10整数:2,100字符串:单引号,双引号,三引号,无引号。
_C10_
A,Process:/A/B:P1,"Itcanincludespacesifdouble-quoted.",’single-quoteisavailabletoo,ifyouwanttouse"double-quotes"inside.’列表:[A10[1.0"astring"1e+10]]类型间的自动转换最少惊讶原则 StepperODEStepper(ODE_1){#noproperty}SystemSystem(/){StepperIDODE_1;VariableVariable(SIZE){Value1e-18;}VariableVariable(S){Value10000;}VariableVariable(P) TYPECLASSNAME(ID)"""INFO(optional)"""{PROPERTY_NAME_1PROPERTY_VALUE_1;PROPERTY_NAME_2PROPERTY_VALUE_2;...PROPERTY_NAME_nPROPERTY_VALUE_n;}TYPE:变量,过程,系统,stepperclassname:MassActionFluxProcess 宏和预处理 嵌入python代码@(pythonexpression) 如:@{deff(str):returnstr+’istrue.’} @f(’VideoGamesBoostVisualSkills’) @include(’foo.em’) 模型的结构 Stepper0Stepper1......System0System1.....SystemSystem(/){#...propertiesofthisSystemeshere..VariableVariable(V0){}VariableVariable(V1){} 连接实体对象和Stepper StepperSomeClassOfStepper(STEPPER0){}StepperAnotherClassOfStepper(STEPPER1){} SystemSystem(/){#connectedtoSTEPPER0StepperIDSTEPPER0; ProcessAProcess(P0)#connectedtoSTEPPER0 {#NoStepperIDspecified.} 连接过程和变量 [reference_nameFullIDcoefficientessor_flag][reference_nameFullIDcoefficient][reference_nameFullID]coefficient:整数值,默认0essor_flag:1或
0,默认
1 SystemSystem(/){VariableVariable(S){}VariableVariable(P){} Stepper time stepper1Stepper2 Process1 Process2 Process3 离散型classes DiscreteEventProcessNRStepper:Gillespie’sstochasticalgorithmGillespieProcessDiscreteTimeStepper:自定义timerPassiveStepper:监听特定事件PythonProcess:自定义initialize(),fire()PythonEventProcess:updateStepInterval() 连续型classes OrdinaryDifferentialEquationDifferential-AlgebraicEquationODEStepper:Tolerance, MinStepIntervalDAEStepperMaxStepIntervalFixedODE1StepperMassActionFluxProcess:k 连续型classes pre-definedreactionrateclassesPythonFluxProcessGenericdifferential-algebraicSteppersAlgebraicProcessesExpressionAlgebraicProcess 时间:秒体积:升浓度:mol/L Num/L 单位 stepper1stepper2 system process1绑定stepper 过程属性绑定变量 process2绑定stepper 过程属性绑定变量 变量1变量2变量3 ........ 系统属性绑定stepper......... sub-system 过程 属性 变量 绑定stepper ESS脚本 E-CellSessionScript装载EML文件设置程序参数运行程序数据处理及保存 ecell3-session[-fmodel.eml][-e]ess.pyecell3-session[-fmodel.eml] ESS 运行: ecell3-session>>>loadModel(’simple.eml’) simple.eml,t=0>>>self.run(10)或者theSession.run(10)Step()getCurrentTime()message(message) 模型数据操作 创建stub:createEntityStub()createStepperStub()createLoggerStub() 例:s1=createEntityStub(’Variable:/CELL/MT1:ADP’) aStepperStub=createStepperStub(’STEPPER_01’)aLoggerStub=createLoggerStub( ’Variable:/CELL/MT1:GLUCOSE:Concentration’) 模型数据操作 aStepperStub=createStepperStub(’STEPPER_01’) ifaStepperStub.exists():#italreadyexistselse:aStepperStub.create() 模型数据操作 aValue=aStub.getProperty(’Activity’)aValue=aStub[’Activity’]aStub.setProperty(’Activity’,aNewValue)aStub[’Activity’]=aNewValue只对EntityStub和StepperStub有效Loggerstub:getData()getData(starttime[,endtime])getData(starttime,endtime,interval) loadModel(’simple.eml’)ATP=createEntityStub(’Variable:/CELL:ATP’)while1: ATPValue=ATP[’Value’]message(’ATPvalue=%s’%ATPValue)ifATPValue<=1000: breakrun(10)message(’pedat%s.’%getCurrentTime()) 操作ECD数据文件 importecell或者importecell.ECDDataFile aDataFile=ecell.ECDDataFile(DATA)aDataFile.save(’datafile.ecd’) aDataFile=ecell.ECDDataFile()aDataFile.load(’datafile.ecd’)DATA=aDataFile.getData() ECD文件 数据名称setDataName(name),getDataName() 标签setLabel(labels),getLabel() 注释setNote(note),getNote() ECD文件 #DATA:#SIZE:51010#LABEL:tvalueavgminmax#NOTE:##---------------------00.10.10.10.1...

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