Diplomová práce

Syntéza parametrů pro sigmoidální kinetické modely

Parameter Synthesis for Sigmoid Kinetic Models

Bc. Aleš Pejznoch, učo 324751
Anotace

Práce se zabývá vyhodnocením efektivnosti a praktické použitelnosti nástroje pro syntézu parametrů PEPMC, který je součástí nástroje BioDiVinE 1.5 vyvíjeného v Laboratoři systémové biologie FI MUNI. Text nebyl dokončen z důvodu pozdního objevu neočekávaného problému v existujícím kódu. Oprava tohoto problému vyžadovala množství času, jenž pak chyběl k dokončení práce.

Abstract

The aim of this thesis is to evaluate the efficiency and practical accessibility of parameter synthesis tool PEPMC, which is a component of the tool BioDiVinE 1.5 developed as a part of research at Systems Biology Laboratory at FI MUNI. The text was not completed because of the late discovery of an unexpected problem in the existing code. Finding a solution to this problem deprived us of time that was necessary to finish the thesis.

Klíčová slova
biologický model ověřování modelu syntéza parametrů lineární temporální logika Büchiho automat obyčejné diferenciální rovnice po částech multi-afinní ODR model kinetika Michaelis-Mentenové Hillova kinetika biologic model model checking parameter synthesis linear temporal logic Büchi automaton ordinary differential equations piecewise multi-affine ODE model Michaelis-Menten kinetics Hill equation
Zadání práce

Tématem práce je oblast syntézy parametrů dynamických modelů dle temporální specifikace s aplikací na modely ve výpočetní systémové biologii. V poslední době byl na FI vyvinut a implementován algoritmus tzv. barevného model checkingu, který tento problém řeší. Dosud však tato implementace nebyla doladěna do uživatelsky přívětivé podoby a nebyla řádně otestována. Cílem této práce je implementaci finalizovat, řádně otestovat na reálných modelech a kriticky vyhodnotit použitelnost této metodologie pro systémovou biologii.

V teoretické části se student seznámí s existujícími algoritmy a implementacemi pokročilé varianty abstrakce diferenciálních modelů biologických systémů kombinujících sigmoidální kinetiku a kinetiku dle zákona zachování hmoty (zejména nástroj BioDiVinE v1.5 vypracovaný v rámci studentského projektu a jeho modul PEPMC). Dále se student podrobně seznámí s biologicky motivovanými modely dle pokynů vedoucího.

V praktické části student provede následující dílčí úlohy:

  • navrhne a realizuje refaktorizaci modulu PEPMC v rámci nástroje BioDiVinE v1.5 za účelem zlepšení uživatelské přívětivosti
  • náležitě dokumentuje refaktorizovaný kód za účelem budoucího rozšiřování nástroje
  • vytvoří sadu biologicky motivovaných modelů na různé úrovni složitosti
  • rigorózně otestuje rozšíření parametrického prostředí barevného LTL model checkingu o pokročilou variantu abstrakce na sadě modelů
  • kriticky vyhodnotí efektivnost a praktickou použitelnost nástroje
  • rozmyslí rozšíření metody na neortogonální abstrakce parametrického prostoru

Refaktorizovaná verze nástroje bude dokumentována a publikována na githubu. Součástí textu práce bude sada jednodušších příkladů i reálných biologických modelů řádně anotovaná dle standardů systémové biologie.

Literatura:

  • Radu Grosu, Grégory Batt, Flavio H. Fenton, James Glimm, Colas Le Guernic, Scott A. Smolka, Ezio Bartocci: From Cardiac Cells to Genetic Regulatory Networks. CAV 2011: 396-411
  • BARNAT, Jiří, Luboš BRIM, Adam KREJČÍ, Adam STRECK, David ŠAFRÁNEK, Martin VEJNÁR a Tomáš VEJPUSTEK. On Parameter Synthesis by Parallel Model Checking. IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, Los Alamitos: IEEE Computer Society, 2012, roč. 9, č. 3, s. 693-705.
Administrativní informace
Práce zkontrolována:
15. 1. 2015 14:12, doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D., učo 3159
Plný text práce
115,4 KB / soubor PDF
Jazyk práce
čeština čeština
Termín obhajoby
11. 2. 2015
Práce nebyla obhájena
Student v rámci svého studia diplomovou práci obhájil 22. 6. 2015.

Vedoucí

doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D., učo 3159
KSUZD FI MU

Oponent

doc. Mgr. Hana Rudová, Ph.D., učo 3840
KSUZD FI MU
Citovat tuto práci
Masarykova univerzita Fakulta informatiky
Studijní program
Aplikovaná informatika
Obor

Práce na příbuzné téma

Seznam prací, které mají shodná klíčová slova.

Podobné práce

  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.

  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.

  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.

  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.

  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.