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Libroadrunner

libRoadRunner es una biblioteca de software C / C++ que admite la simulación de modelos basados ​​en SBML . [ 1 ] Utiliza LLVM para generar código de altísimo rendimiento y es e...

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libRoadRunner es una biblioteca de software C / C++ que admite la simulación de modelos basados ​​en SBML . [ 1 ] Utiliza LLVM para generar código de altísimo rendimiento y es el simulador basado en SBML más rápido disponible actualmente. [ 2 ] Su propósito principal es servir como una biblioteca reutilizable que puede ser alojada por otras aplicaciones, particularmente en grandes clústeres de computación para realizar optimización de parámetros donde el rendimiento es crítico. También cuenta con un conjunto de enlaces para Python que permiten su fácil uso desde Python, así como un conjunto de enlaces para Julia . [ 3 ]

Libroadrunner se suele combinar con Tellurium , [ 4 ] que añade funcionalidades adicionales como la programación de Antimony [ 5 ] .

Capacidades

  • Simulación temporal mediante los solucionadores CVODE, RK45 y Euler de ecuaciones diferenciales ordinarias, que permiten obtener información sobre las concentraciones variables y las velocidades de reacción del sistema a lo largo del tiempo.
  • Cálculos en estado estacionario utilizando solucionadores no lineales como kinsolve [ 6 ] y NLEQ2 [ 7 ].
  • libroadrunner también calculará las matrices estructurales (por ejemplo, matrices K y L) de un modelo estequiométrico. [ 10 ]
  • La estabilidad de un sistema puede investigarse mediante los valores propios del sistema .
  • Los datos y los resultados se pueden representar gráficamente mediante matplotlib o guardar en archivos de texto.
  • Libroadrunner admite la importación y exportación de SBML estándar .

Aplicaciones

Libroadrunner ha sido ampliamente utilizado en la comunidad de biología de sistemas para realizar investigaciones en modelado de biología de sistemas, además de servir como plataforma para otras plataformas de simulación.

Aplicaciones de software que utilizan libroadrunner

Aplicaciones de investigación

Libroadrunner se ha utilizado en una gran variedad de proyectos de investigación. A continuación se enumeran algunos de esos estudios:

  • Tickman et al, [ 22 ] describen el desarrollo de circuitos CRIPRa/i multicapa para programas genéticos utilizando Tellurium/libroadrunner como aplicación computacional.
  • Salazar-Cavazos et al [ 23 ] utilizaron pyBioNetFit/libroadrunner para investigar la fosforilación de EGFR en múltiples sitios.
  • Douilhet et al. [ 24 ] utilizaron Tellurium/libroadrunner para investigar el uso de algoritmos genéticos con optimización de selección de rango.
  • Schmiester et al. [ 25 ] utilizaron pyBioNetFit/libroadrunner para investigar la estimación de parámetros basada en gradientes utilizando datos cualitativos.
  • Yang et al [ 26 ] utilizaron CompuCell3D/libroadrunner para modelar la cooperación de factores de transcripción en el hígado de ratón.

Notabilidad

Se han escrito varias reseñas y comentarios que analizan libroadrunner:

  • Maggioli et al. [ 28 ] realizan una comparación de velocidad de varios simuladores SBML y concluyen que libroadrunner es el simulador SBML más rápido disponible actualmente para los investigadores.
  • Koster et al, [ 29 ] analizan las ventajas de velocidad de libroadrunner para resolver ecuaciones diferenciales en comparación con la resolución de sistemas estocásticos.

Desarrollo

El desarrollo de libroadrunner se financia principalmente a través de subvenciones de investigación de los Institutos Nacionales de Salud [ 30 ].

Véase también

Referencias

  1. ↑ Somogyi, Endre T.; Bouteiller, Jean-Marie; Glazier, James A.; König, Matthias; Medley, J. Kyle; Swat, Maciej H.; Sauro, Herbert M. (15 de octubre de 2015). "libRoadRunner: una biblioteca de simulación y análisis SBML de alto rendimiento: Tabla 1" . Bioinformatics . 31 (20): 3315–3321 . doi : 10.1093/bioinformatics/btv363 . PMC 4607739. PMID 26085503 .  
  2. ↑ Maggioli, F; Mancini, T; Tronci, E (1 de abril de 2020). "SBML2Modelica: integración de modelos bioquímicos dentro de ecosistemas de simulación de estándares abiertos". Bioinformatics . 36 (7): 2165– 2172. arXiv : 2106.02609 . doi : 10.1093/bioinformatics/btz860 . PMID 31738386 . 
  3. ↑ Welsh, Ciaran; Xu, Jin; Smith, Lucian; König, Matthias; Choi, Kiri; Sauro, Herbert M (1 de enero de 2023). "libRoadRunner 2.0: una biblioteca de simulación y análisis SBML de alto rendimiento" . Bioinformatics . 39 ( 1) btac770. arXiv : 1503.01095 . doi : 10.1093/bioinformatics/btac770 . PMC 9825722. PMID 36478036 .  
  4. ↑ Choi, Kiri; Medley, J. Kyle; König, Matthias; Stocking, Kaylene; Smith, Lucian; Gu, Stanley; Sauro, Herbert M. (septiembre de 2018). "Tellurium: un entorno de modelado extensible basado en Python para sistemas y biología sintética" . Biosystems . 171 : 74–79 . Bibcode : 2018BiSys.171 ...74C . doi : 10.1016/j.biosystems.2018.07.006 . PMC 6108935. PMID 30053414 .  
  5. ↑ Smith, LP; Bergmann, FT; Chandran, D.; Sauro, HM (15 de septiembre de 2009). "Antimonio: un lenguaje de definición de modelo modular" . Bioinformática . 25 ( 18): 2452– 2454. doi : 10.1093/bioinformatics/btp401 . PMC 2735663. PMID 19578039 .  
  6. ↑ Hindmarsh, Alan C.; Brown, Peter N.; Grant, Keith E.; Lee, Steven L.; Serban, Radu; Shumaker, Dan E.; Woodward, Carol S. (septiembre de 2005). "SUNDIALS: Suite de solucionadores de ecuaciones no lineales y diferenciales/algebraicas". ACM Transactions on Mathematical Software . 31 (3): 363– 396. doi : 10.1145/1089014.1089020 . OSTI 15002968 . S2CID 6826941 .  
  7. ↑ Deuflhard, P (2004). Métodos de Newton para problemas no lineales . Springer-Verlag, NY.
  8. ↑ Hofmeyr, Jannie (2001). "Análisis del control metabólico en pocas palabras". Actas de la 2.ª Conferencia Internacional sobre Biología de Sistemas . S2CID 17007756 . 
  9. ↑ Yip, Evan; Sauro, Herbert (2021). "Cálculo de sensibilidades en redes de reacción mediante métodos de diferencias finitas". arXiv : 2110.04335 .{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  10. ↑ Kerkhoven, Eduard J.; Achcar, Fiona; Alibu, Vincent P.; Burchmore, Richard J.; Gilbert, Ian H.; Trybiło, Maciej; Driessen, Nicole N.; Gilbert, David; Breitling, Rainer; Bakker, Barbara M.; Barrett, Michael P. (5 de diciembre de 2013). "Manejo de la incertidumbre en modelos dinámicos: la vía de las pentosas fosfato en Trypanosoma brucei" . PLOS Computational Biology . 9 (12) e1003371. Bibcode : 2013PLSCB...9E3371K . doi : 10.1371/journal.pcbi.1003371 . PMC 3854711. PMID 24339766 .  
  11. ↑ Reyes, Brandon C; Otero-Muras, Irene; Shuen, Michael T; Tartakovsky, Alexandre M; Petyuk, Vladislav A (1 de junio de 2020). "CRNT4SBML: un paquete de Python para la detección de biestabilidad en redes de reacciones bioquímicas" . Bioinformatics . 36 (12): 3922–3924 . doi : 10.1093/bioinformatics/btaa241 . PMID 32289149 . 
  12. ↑ Nguyen, Lan K.; Degasperi, Andrea; Cotter, Philip; Kholodenko, Boris N. (diciembre de 2015). " DYVIPAC: un marco integrado de análisis y visualización para explorar redes biológicas multidimensionales" . Scientific Reports . 5 (1) 12569. Bibcode : 2015NatSR...512569N . doi : 10.1038/srep12569 . PMC 4518224. PMID 26220783 .  
  13. ↑ Haiman, Zachary B.; Zielinski, Daniel C.; Koike, Yuko; Yurkovich, James T.; Palsson, Bernhard O. (28 de enero de 2021). "MASSpy: Construcción, simulación y visualización de modelos biológicos dinámicos en Python utilizando la cinética de acción de masas" . PLOS Computational Biology . 17 (1) e1008208. Bibcode : 2021PLSCB..17E8208H . doi : 10.1371/journal.pcbi.1008208 . PMC 7872247. PMID 33507922 .  
  14. ↑ Neumann, Jacob; Lin, Yen Ting; Mallela, Abhishek; Miller, Ely F; Colvin, Joshua; Duprat, Abell T; Chen, Ye; Hlavacek, William S; Posner, Richard G (4 de marzo de 2022). "Implementación de un algoritmo práctico de muestreo de Monte Carlo de cadena de Markov en PyBioNetFit" . Bioinformatics . 38 (6): 1770– 1772. doi : 10.1093/bioinformatics/btac004 . PMC 10060707. PMID 34986226 .  
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  27. ↑ "Análisis de bifurcación" .
  28. ↑ Maggioli, F; Mancini, T; Tronci, E (1 de abril de 2020). "SBML2Modelica: integración de modelos bioquímicos dentro de ecosistemas de simulación de estándares abiertos". Bioinformatics . 36 (7): 2165– 2172. arXiv : 2106.02609 . doi : 10.1093/bioinformatics/btz860 . PMID 31738386 . 
  29. ↑ Köster, Till; Warnke, Tom; Uhrmacher, Adelinde M. (30 de abril de 2022). "Generación de simuladores especializados rápidos para redes de reacción estocásticas mediante evaluación parcial". ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation . 32 (2): 1– 25. doi : 10.1145/3485465 . S2CID 247273613 . 
  30. ↑ Sauro, Herbert. "Apoyo al desarrollo" .
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