Войти
CellML - это XML, основанный на язык разметки для описания математических модели. Хотя теоретически он может описывать любую математическую модель, он был первоначально создан с учетом Physiome Project и, следовательно, использовался в основном для описания моделей, относящихся к области биологии. Это отражено в его названии CellML, хотя это просто название, а не аббревиатура. CellML становится все популярнее как переносимый формат описания вычислительных моделей, и группы по всему миру используют CellML для моделирования или разработки программных инструментов на основе CellML. CellML аналогичен языку разметки системной биологии SBML, но предоставляет больше возможностей для модульности и повторного использования модели и не является специфическим для описаний биохимии.
Язык CellML вырос из необходимости делиться моделями динамики сердечных клеток среди исследователей на ряде сайтов по всему миру. Первоначальная рабочая группа, сформированная в 1998 году, состояла из Дэвида Булливанта, Уоррена Хедли и Пола Нильсена; все трое в то время были сотрудниками факультета инженерных наук Оклендского университета. Этот язык был приложением спецификации XML, разработанной Консорциумом World Wide Web - решение использовать XML было основано на рекомендациях конца 1998 года Уоррена Хедли и Андре (Дэвида) Никерсона. Существующие языки на основе XML использовались для описания математики (контент MathML ), метаданных (RDF ) и связей между ресурсами (XLink ). Рабочая группа CellML впервые узнала об усилиях по SBML в конце 2000 года, когда Уоррен Хедли посетил 2-й семинар по программным платформам для системной биологии в Токио.
Рабочая группа сотрудничала с рядом исследователей Physiome Sciences Inc. (в частности, с Мелани Нельсон, Скоттом Леттом, Марком Грелингером, Прасадом Рамакришной, Джереми Райсом, Адамом Музикантом и Кам-Чуэном Джимом), чтобы составить первоначальный проект. Спецификация CellML 1.0 была опубликована 11 августа 2001 года. За этим первым черновиком последовали спецификации для метаданных CellML и обновление CellML для обеспечения структурированного вложения моделей с добавлением элемента
. В 2002 году была написана спецификация CellML 1.1, в которой добавлен импорт. Импорт дает возможность включать внешние компоненты в модель, обеспечивая модульное моделирование. Эта спецификация была заморожена в начале 2006 года. Продолжалась работа над метаданными и другими спецификациями.
В июле 2009 года веб-сайт CellML был полностью переработан, и была выпущена первая версия нового программного обеспечения репозитория CellML (PMR2).
Модель CellML состоит из ряда компонентов, каждый из которых описан в собственном компонентном элементе. Компонент может быть полностью концептуальным объектом, созданным для удобства моделирования, или может иметь реальную физическую интерпретацию (например, он может представлять клеточную мембрану).
Каждый компонент содержит ряд переменных, которые необходимо объявить, поместив переменный элемент внутри компонента. Например, компонент, представляющий клеточную мембрану, может иметь переменную, называемую V, представляющую разность потенциалов (напряжение) на клеточной мембране.
Математические отношения между переменными выражаются внутри компонентов с помощью MathML. MathML используется для создания декларативных выражений (в отличие от процедурных операторов, как в языке компьютерного программирования). Однако большая часть программного обеспечения для обработки CellML принимает только ограниченный математический диапазон (например, для некоторых программ обработки требуются уравнения с одной переменной на одной стороне равенства). Выбор MathML делает CellML особенно подходящим для описания моделей, содержащих дифференциальные уравнения. Не существует механизма для выражения стохастических моделей или любой другой формы случайности.
Компоненты могут быть соединены в других компонентах с помощью элемента связи, который описывает имена двух компонентов, которые должны быть соединены, и переменных в первом компоненте, которые отображаются на переменные во втором компоненте. Такие связи являются утверждением, что переменная в одном компоненте эквивалентна другой переменной в другом компоненте.
Модели CellML также позволяют выражать отношения между компонентами. Спецификация CellML определяет два типа отношений, инкапсуляцию и включение, однако пользователь может определить больше. Отношения включения используются для выражения того, что один компонент физически находится внутри другого. Отношение инкапсуляции является особенным, поскольку это единственное отношение, которое влияет на интерпретацию остальной части модели. Эффект инкапсуляции заключается в том, что компоненты, инкапсулированные под другими компонентами, являются частными и не могут быть доступны, кроме как компоненту непосредственно выше в дереве инкапсуляции. Разработчик моделей может использовать инкапсуляцию как концептуальный инструмент, и он не обязательно имеет какую-либо физическую интерпретацию.
CellML определяется основными спецификациями, а также дополнительными спецификациями для метаданных, используемых для аннотирования моделей и определения симуляций.
CellML 1.0 была первой окончательной спецификацией и используется для описания многих моделей в репозитории моделей CellML.
CellML 1.0 имеет некоторые биохимические специфические элементы для описание роли переменных в модели реакции.
CellML 1.1 представил возможность импорта компонентов и модулей. Для полной поддержки этой функции переменные в CellML 1.1 принимают имена переменных в качестве начальных значений.
CellML имеет несколько спецификаций метаданных, используемых для аннотирования моделей или предоставления информации для запуска и / или визуализации симуляций моделей.
CellML.org призван обеспечить фокус для сообщества CellML. Участники могут отправлять, просматривать и обновлять модели, а также получать отзывы и помощь от сообщества. Список рассылки обсуждения CellML можно найти в списке рассылки обсуждения CellML. В этот список рассылки входит все, что связано с разработкой и использованием CellML.
Репозиторий нескольких сотен биологических моделей, закодированных в CellML, можно найти на веб-сайте сообщества CellML по адресу Репозиторий моделей CellML. Эти модели активно проходят процесс курирования, направленный на обеспечение аннотаций с биологическими онтологиями, такими как Онтология генов, и на проверку моделей на соответствие стандартам баланса единиц и биофизическим ограничениям, таким как сохранение массы, заряда, энергии и т. Д.
