Формальные языки для представления биохимических процессов

• Автор: Тарасов, Денис Станиславович
• Шифр специальности: 03.00.04, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Введение .

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Предварительные замечания И

1.1.1. О терминологии . И

1.1.2. О распространнных заблуждениях

1.2. Формальные языки и вычислительные процессы, их роль в биохимических исследованиях.

1.2.1. Формальные языки.

1.2.2. Вычислительные процессы .

1.2.3. Вычислимость

1.2.4. Непрерывная и дискретная биохимия

1.3. Сравнение различных языков программирования с точки зрения их приспособленности для решения задач биохимического исследования.
1.3.1. Использованные программы.
1.4. Процедурные, императивные языки
1.4.1. Обработка данных вычисления по формуле .
1.4.2. Модель лактозного оперона
1.4.3. База данных ТпсЬобегта.
1.5. Функциональные языки
1.5.1. Вычисление генетического расстояния но формуле
1.5.2. Модель лактозного оперона
1.5.3. База данных Тпс1юс1егта
1.6. Логическое программирование.
1.6.1. Вычисление генетического расстояния по формуле
1.6.2. Модель регуляции лактозного оперона
1.6.3. База данных ТпсЬос1егша
1.7. Объектноориентированные языки
1.7.1. Расчет генетического расстояния по формуле.
1.8. Специализированные языки для описания биохимических процессов
1.8.1. БВМЬ.
1.8.2. Биохимическая абстрактная машина ВЮСНАМ
1.8.3. Стохастическое 7гисчисление.
Глава 2. Язык описания молекулярнобиологических систем и его интерпретатор для моделирования биохимических процессов
2.1. Архитектура клеточного устройства
2.2. Язык описания клеточных программ СРОЬ
2.2.1. Предварительные замечания
2.2.2. Принципы организации
2.2.3. Тины данных
2.2.4. Пул данных.
2.2.5. Процессы.
2.2.6. Факты
2.2.7. Правила
2.2.8. Метапроцессы.
2.3. Моделирование простой ферментативной реакции с помощью СРОЬ.
2.4. Двухсубстратная ферментативная реакция на СРОЬ .
2.5. Модель реакции с аллостерическим ингибированием
2.6. Моделирование регуляции лактозного оперона с помощью СРОЬ
2.7. Расширение СРОЬ. Язык СРБЬНЬ
Глава 3. Применение разработанных языковых средств для кодификации организмов по биохимическим и морфологическим признакам
3.1. Предварительные замечания
3.1.1. Биологическая конгруэнтность.
3.2. Спецификация языка .
3.2.1. Алфавит
3.2.2. Ключевые слова.
3.2.3. Литералы.
3.2.4. Объекты
3.2.5. Методы.
3.2.6. Сайты связывания переменные экземпляра.
3.2.7. Связывание объектов и отсылка сообщений
3.2.8. Предопределенные классы
3.2.9. Модификаторы.
3.2 Динамические классы.
3.2 Пример вычисление генетического расстояния по формуле па языке Сопсеруз1еш.
3.2 Реализация интерпретатора .
3.3. Применение Сопсерусткодификация описаний грибов рода
ТпсЬо1егта и алгоритмическая систематика
3.3.1. Объектноориентированное программирование ООП и систематика.
3.3.2. Тпско1сгта краткие сведения о модельном объекте . .
3.3.3. Кодификация описаний видов
3.3.4. Систематика Тпс1о1еппа как классификация программ
3.3.5. Сравнительная оценка качества ООсистематик
3.3.6. Заключение по алгоритмической систематике
Глава 4. Заключение
Литература


Мы можем рассматривать живую клетку как физикохимическую систему, которая в некоторой степени обладает возможностью к обработке информации. Но мы можем занять и другую позицию, согласно которой клетка представляет собой, прежде всего информационную систему, на которую работают физические и химические процессы 8, 9. Действительно уже достаточно давно известно, что любая информационная система может быть рассмотрена с двух точек зрения инженерной имеющей дело с ее физической реализацией и точки зрения программиста, рассматривающей ее логическую организацию . До недавнего времени логической организации живой клетки не уделялось достаточно внимания, однако в настоящее время ее изучение считается задачей не менее а иногда и более важной нежели изучение физической структуры. Необходимость выражать полученные знания и гипотезы с применением разных языков программирования помогает исследователю достигнуть более глубокого понимания проблемы и часто взглянуть с другой стороны, увидеть новые важные аспекты, которым до сих пор не придавалось значения. Кроме того, свободное владение языками программирования освобождает мышление из рамок, заданных существующими пакетами анализа данных. Исследователь приобретает возможность ставить вопросы, требующие для ответа произведение нестандартных операций над большими объемами данных. Системная интеграция предполагает создание средств формального представления информации и оперирования с ней не только на молекулярногенетическом уровне. Однако вопросы представления морфологических, физиологических и экологических знаний в виде компьютерных программ практически не изучены. Формальный язык необходим также для целей молекулярногенетической систематики живых организмов. Классификация организмов на основе последовательности ДНК является важнейшим методом в современной биологической систематике. В настоящее время большинство методов подобного рода ориентируются на сравнение одного короткого фрагмента ДНК у различных организмов. Этот подход может давать некорректные результаты, поскольку короткий фрагмент ДНК не отражает всю совокупность признаков, присущих организму. Поэтому необходимо производить сравнение больших областей ДНК в идеале целых геномов с точки зрения их значения для того или иного организма. Количественное применение такого метода требует наличия способов формального описания смыслафрагментов генома, их связи с фенотипом, что, в свою очередь, создает потребность в средствах формального описания фенотипических признаков, и их связи с соответствующими биохимическими процессами. Очень желательно, чтобы все эти свойства сочетались в одном языке, или, но крайней мере, существовало бы семейство языков, объединенных принципами построения и сходным синтаксисом. Создание и развитие таких языков тормозится рядом факторов. Теоретические предпосылки стали очевидны относительно недавно. Широкое распространение готовых пакетов прикладных программ привело к тому, что знакомство ученыхбиологов с программированием, теорий информации и вычислительной техникой в целом снизилось. Существование коммерческих пакетов прикладных программ создало ложное впечатление о том, что широкому контингенту исследователей эти знания просто ни к чему, достаточно знать компьютер на уровне пользователя прикладных программ. Это не только противоречит идеям, высказанным на заре компьютерной революции ее основателями , но и не соответствует опыту, полученному в х годах, когда распространение компьютеров и средств программирования среди молекулярных биологов привело к получению большого числа принципиально новых результатов. Целью настоящей работы явилось решение проблемы создания средств формального представления биохимических знаний, пригодных для разработки баз данных, моделирования биохимических реакций и создания программ обработки биохимических данных. Изучить основные существующие языки программирования общего назначения и формальные языки, применяемые для моделирования биохимических реакций, с целью выявить набор свойств, которыми должен обладать специализированный формальный язык для представления и обработки биохимических знаний.