Различия

Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.

Ссылка на это сравнение

users:kononenko13:my_project:index [09.12.2013 15:53]
kononenko13
— (текущий)
Строка 1: Строка 1:
-====== Задачи биологии,​ решаемые с помощью компьютерного моделирования ====== 
-Ву Anastasia Kononenko 
- 
-Модель имитирует эволюционный процесс на популяциях «организмов» без полового размножения. Это, кроме упрощения модели,​ позволяет имитировать механизм естественного отбора ​ в чистом виде. Предполагается что естественный отбор имел место и до возникновения механизма скрещивания. Процесс биологической эволюции моделируется на квадратной сетке размером n x n. Каждая клетка сетки имеет условную «калорийность» (k) . На сетке могут быть расположены «особи»,​ таким образом,​ что в каждой клетке может быть расположена только одна особь. 
- ​**Пример таблицы**:​ http://​citysoft.mosmap.ru/​evolutcomp/​tab200.gif 
- ​Далее таблицу выводят в виде модели на компьютере:​ http://​citysoft.mosmap.ru/​evolutcomp/​graf200_l.gif 
- 
-Каждая особь имеет следующие числовые признаки: ​ 
-1 - «сила» (S), особь с большим значением силы может «поглотить» любую особь с меньшим ее значением, ​ 
-2 - «зона набора калорий» (L) или кратко «зона»,​ определяющий величину пространства на котором особь может поглощать пустые клетки и других особей (не смог подобрать лучшего названия,​ можно назвать «зона охоты»), ​ 
-3 - «плодовитость» (C), число потомков особи, ​ 
-4 - «долголетие» (V), определяющее число циклов охота-размножение особи. ​ 
-5 «Поколением» считается перебор всех особей,​ размешенных на сетке, с проведением для каждой из них цикла охота-размножение. 
- 
-Для анализа динамики эволюции на всем протяжении эксперимента пользуются графиками «Изменение параметра эволюции». В каждом из этих графиков,​ по оси X расположены поколения (с интервалом 10) а по оси Y значения одного из параметров для всех видов данного поколения. Т.е. каждому поколению (ось X) соответствует m точек оси Y, где m – количество видов в данном поколении. ​ 
-Пример графика:​ http://​citysoft.mosmap.ru/​evolutcomp/​vector1s.gif 
- 
-**Вывод**:​ с помощью такого компьютерного моделирования можно составить графики видов, их число, выживаемость особей,​ и многое другое. 
- 
-Также существует другой вид моделирования,​ так называемое пространственно-временное моделирование — это описание развития процессов одновременно в пространстве и во времени. В более простом случае динамику системы «как она есть» можно описывать только во времени:​ и такой подход обычно используется в химической кинетике или моделировании метаболических процессов. Пространственно-временное моделирование позволяет нам описывать природу в четырёх измерениях — в трёх пространственных измерениях и во времени. 
- В качестве примера можно привести изучение молекулярной динамики ​ в структурной биологии,​ а также экологические или эволюционно-биологические исследования. В виртуальных экспериментах можно контролировать и измерять все переменные. Поэтому мы можем померить всё, что нужно, и очень точно оценить все ключевые факторы и взаимодействия. В результате мы можем отдельно рассматривать сопряжённые процессы,​ которые в реальных экспериментах разделить невозможно. На внутриклеточном уровне примерами могут служить проникновение вирусного материала в клетку ​ и его перенос,​ передача сигнала внутри клетки ​ и диффузия белков в различных клеточных компартментах. 
-  
-**Примеры**:​ http://​biomolecula.ru/​img/​content/​1084/​Fig.1.png 
-(А - Изображение трёхмерной компьютерной модели структуры эндоплазматического ретикулума (ЭР) живой клетки . Б - Крупный план модели ЭР демонстрирует сложность структуры этого внутриклеточного органоида.) 
- 
-**Вывод**:​ Значение пространственно-временных моделей и численного компьютерного моделирования почти во всех областях биологии быстро растёт. Помимо анализа расчётных данных,​ в который входит обработка изображений,​ анализ нуклеотидных последовательностей,​ кодирующих гены и отдельные белки, кластеризация и компьютерное обучение,​ в современной биологии также используется мощный инструмент — компьютерное моделирование. В «виртуальных экспериментах» (in silico) на компьютере возможно контролировать все переменные и факторы воздействия,​ что позволяет нам критически анализировать биологические системы,​ разрабатывать физические модели для компонентов этих систем и разделять сопряжённые процессы,​ которые нельзя разделить в реальных экспериментах. Более того, пространственно-временное моделирование позволяет работать в масштабах времени и расстояний,​ недостижимых в экспериментах. Поэтому мы можем изучать системы крошечные,​ как атомы в молекуле белка, или огромные,​ как экосистемы целиком. 
- 
-**Источники**:​ 
-http://​citysoft.mosmap.ru/​evolutcomp/​vector1s.gif 
-http://​biomolecula.ru/​img/​content/​1084/​Fig.1.png 
-http://​www.moluch.ru/​conf/​med/​archive/​52/​2449/​ 
- 
- 
-Назад: [[users:​kononenko13:​my_project:​index]] 
- 
-{{tag>}} 
-