Modellierung biologischer. Christian Maidorfer Thomas Zwifl (Seminar aus Informatik)



Ähnliche Dokumente
6.2 Petri-Netze. kommunizierenden Prozessen in der Realität oder in Rechnern Verhalten von Hardware-Komponenten Geschäftsabläufe Spielpläne

Petri-Netze / Eine Einführung (Teil 2)

Übungen Workflow Management. Blatt 2

Software-Engineering SS03. Zustandsautomat

Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei der Anwendung für die Analyse von Geschäftsprozessen

Modellierung von Geschäftsprozessen Teil 6 - Petri-Netze

Motivation. Motivation

Theoretische Grundlagen der Informatik

Neuronale Netze (I) Biologisches Neuronales Netz

Bioinformatik: Hype oder Hoffnung?

Grammatiken. Einführung

1. Man schreibe die folgenden Aussagen jeweils in einen normalen Satz um. Zum Beispiel kann man die Aussage:

Ruinwahrscheinlichkeiten im Glücksspiel

Klassenentwurf. Wie schreiben wir Klassen, die leicht zu verstehen, wartbar und wiederverwendbar sind? Objektorientierte Programmierung mit Java

32 Bachelorstudiengang Allgemeine Informatik

Grundbegriffe der Informatik

Professionelle Seminare im Bereich MS-Office

1. Weniger Steuern zahlen

Was meinen die Leute eigentlich mit: Grexit?

Konzepte der Informatik

Informationsblatt Induktionsbeweis

Anhand des bereits hergeleiteten Models erstellen wir nun mit der Formel

Motivation. Formale Grundlagen der Informatik 1 Kapitel 5 Kontextfreie Sprachen. Informales Beispiel. Informales Beispiel.

Aufgaben zur Flächenberechnung mit der Integralrechung

Screening for Illustrator. Benutzerhandbuch

Fehler und Probleme bei Auswahl und Installation eines Dokumentenmanagement Systems

Software zur Anbindung Ihrer Maschinen über Wireless- (GPRS/EDGE) und Breitbandanbindungen (DSL, LAN)

UserManual. Handbuch zur Konfiguration einer FRITZ!Box. Autor: Version: Hansruedi Steiner 2.0, November 2014

Also kann nur A ist roter Südler und B ist grüner Nordler gelten.

Anleitung Grundsetup C3 Mail & SMS Gateway V

erster Hauptsatz der Thermodynamik,

Objektorientierte Programmierung für Anfänger am Beispiel PHP

Lichtbrechung an Linsen

Entladen und Aufladen eines Kondensators über einen ohmschen Widerstand

Aufgabe 1 Berechne den Gesamtwiderstand dieses einfachen Netzwerkes. Lösung Innerhalb dieser Schaltung sind alle Widerstände in Reihe geschaltet.

Binäre abhängige Variablen

Vgl. Kapitel 5 aus Systematisches Requirements Engineering, Christoph Ebert

Reaktive Programmierung Vorlesung 16 vom : Theorie der Nebenläufigkeit

ALEMÃO. Text 1. Lernen, lernen, lernen

Die Verbindung von Linearer Programmierung und Graphentheorie

Überblick. Lineares Suchen

Zeichen bei Zahlen entschlüsseln

Umstellung des Schlüsselpaares der Elektronischen Unterschrift von A003 (768 Bit) auf A004 (1024 Bit)

Was ist das Budget für Arbeit?

1 Mathematische Grundlagen

Einführung Low-Level-Netze High-Level-Netze Referenzen. Petrinetze. Benjamin Daeumlich

Wir machen neue Politik für Baden-Württemberg

Lineare Gleichungssysteme

Printserver und die Einrichtung von TCP/IP oder LPR Ports

ICS-Addin. Benutzerhandbuch. Version: 1.0

Maximizing the Spread of Influence through a Social Network

Dialognetze. Ziel : Beschreibung von Methoden und Beschreibungstechniken für den Entwurf und die Dokumentation von Dialogabläufen

Was ist Sozial-Raum-Orientierung?

KVIrc installieren (win) i. KVIrc installieren (win)

Easy-Monitoring Universelle Sensor Kommunikations und Monitoring Plattform

Netzwerkversion PVG.view

Ein wichtiges Konzept der Software-Architektur

Erfahrungen mit Hartz IV- Empfängern

Fax einrichten auf Windows XP-PC

Fachdidaktik der Informatik Jörg Depner, Kathrin Gaißer

Kapitel 7 und Kapitel 8: Gleichgewichte in gemischten Strategien. Einleitung. Übersicht Teil 2 2. Übersicht 3

Print2CAD 2017, 8th Generation. Netzwerkversionen

Markovketten. Bsp. Page Ranking für Suchmaschinen. Wahlfach Entscheidung unter Risiko und stat. Datenanalyse

Guten Morgen und Willkommen zur Saalübung!

Guide DynDNS und Portforwarding

virtuos Leitfaden für die virtuelle Lehre

Mathematischer Vorbereitungskurs für Ökonomen

Kapitel 1: Einführung. Was ist Informatik? Begriff und Grundprobleme der Informatik. Abschnitt 1.1 in Küchlin/Weber: Einführung in die Informatik

Wichtig ist die Originalsatzung. Nur was in der Originalsatzung steht, gilt. Denn nur die Originalsatzung wurde vom Gericht geprüft.

Animationen erstellen

Mathematik. UND/ODER Verknüpfung. Ungleichungen. Betrag. Intervall. Umgebung

Fernabi.de. Vielleicht kennen Sie LEO - das Online-Wörterbuch.

Social Media Einsatz in saarländischen Unternehmen. Ergebnisse einer Umfrage im Mai 2014

1. Erklären Sie das Prinzip der Sanger Sequenzierung. Klären Sie dabei folgende Punkte: a) Welche besondere Art von Nukleotiden wird verwendet und

Der Zwei-Quadrate-Satz von Fermat

Design Pattern - Strukturmuster. CAS SWE - OOAD Marco Hunziker Klaus Imfeld Frédéric Bächler Marcel Lüthi

Sowohl die Malstreifen als auch die Neperschen Streifen können auch in anderen Stellenwertsystemen verwendet werden.

Komplexe Netzwerke Robustheit

geben. Die Wahrscheinlichkeit von 100% ist hier demnach nur der Gehen wir einmal davon aus, dass die von uns angenommenen

SDD System Design Document

Um über FTP Dateien auf Ihren Public Space Server - Zugang laden zu können benötigen Sie folgende Angaben:

Übungsblatt: Protein interaction networks. Ulf Leser and Samira Jaeger

AZK 1- Freistil. Der Dialog "Arbeitszeitkonten" Grundsätzliches zum Dialog "Arbeitszeitkonten"

Pflegende Angehörige Online Ihre Plattform im Internet

trivum Multiroom System Konfigurations- Anleitung Erstellen eines RS232 Protokolls am Bespiel eines Marantz SR7005

Studienrichtung Computational Neuroscience/Neuroinformatik des Studienganges Angewandte Informatik

)XQNWLRQVWDVWH8PEXFKHQ

Daten-Synchronisation zwischen Mozilla Thunderbird (Lightning) / Mozilla Sunbird und dem ZDV Webmailer

Keine Disketteneinreichung ab 1. Februar 2014

Integrierte Dienstleistungen regionaler Netzwerke für Lebenslanges Lernen zur Vertiefung des Programms. Lernende Regionen Förderung von Netzwerken

Agile Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung: Scrum

FIS: Projektdaten auf den Internetseiten ausgeben

Diana Lange. GENERATIVE GESTALTUNG Arten des Zufalls

Übung 8: Semaphore in Java (eigene Implementierung)

Anleitung über den Umgang mit Schildern

Binäre Bäume. 1. Allgemeines. 2. Funktionsweise. 2.1 Eintragen

Einrichten eines HBCI- Zugangs mit Bank X 5.1

Neues aus Burma. Liebe Projekt- Burma Freunde,

Abgesetzte Nebenstelle TECHNIK-TIPPS VON per VPN

Version 0.3. Installation von MinGW und Eclipse CDT

Transkript:

Modellierung biologischer Prozesse Christian Maidorfer Thomas Zwifl (Seminar aus Informatik)

Überblick Einführung Arten von Modellen Die stochastische Pi-Maschine

Warum Modelle Die Biologie konzentriert sich auf die einzelnen Elemente eines Systems. Aber was geschieht fügt man nun diese Aber was geschieht fügt man nun diese Elemente zu einem Ganzen zusammen.

Randbedingungen Biologische Systeme weisen hohen Komplexitätsgrad auf. Modelle von unterschiedlichen Teilen des Systems müssen zusammenarbeiten können Aktuelle Forschung erzeugt Unmengen von Daten die analysiert werden müssen durch: Genom Sequenzierung Protein Interaktionskarten DNA Microarrays

Eine einfache Kohn Karte

Arten von Modellen Quantitative Modelle: - Mathematische Modelle Qualitative Modelle: Qualitative Modelle: - Boolsche Netze - Petri-Netze - Modelle basierend auf Prozessalgebras

Mathematische Modelle In manchen Bereichen stark verbreitet (z.b.: Physik) Modelle haben quantitativen Charakter, d.h. sie beschreiben quantitative Beziehungen zwischen Systemteilen Bestehen meist aus (Systeme von) Differentialgleichungen Problem der Lösbarkeit Sehr genaue Kenntnis über System nötig

Boolsche Netzwerke (1) Ein boolsches Netzwerk ist ein gerichteter Graph Menge von boolschen Variablen wird dargestellt Variablen werden durch Knoten modelliert Abhängigkeiten durch Kanten

Boolsche Netzwerke (2) Boolsche Netzwerke werden z.b. zur Modellierung von Genregulierung verwendet. Knoten entspricht einem Gen Zustände der Knoten entsprechen Exprimierung oder Inhibition des Gens

Boolsche Netzwerke (3) Da Boolsche Netzwerke Deterministisch sind, gibt es nur eine begrenzte Anzahl an Zuständen. (2^N bei N Knoten) Wird ein bereits erreichter Zustand wieder erreicht, entsteht ein Zyklus. Die Menge an Zuständen in solch einem Zyklus nennt man Attraktor.

Petri Netze Ein Petri Netz besteht aus zwei verschiedenen Typen von Knoten: Stellen (Places) Übergänge (Transitions) Kanten gehen entweder von Stellen zu Übergängen oder umgekehrt Zustand des Netzes wird durch vorhandene Marken an den Stellen definiert

Petri Netze (2) Stellen können unterschiedliche Kapazitäten an Marken haben Alle Transitionen, dessen eingehende Stellen Marken besitzen, sind aktiv Der Status des Netzes ändert sich, wenn Transitionen feuern und Marken entfernt und erzeugt werden.

Petri Netze (2) Stellen können unterschiedliche Kapazitäten an Marken haben Alle Transitionen, dessen eingehende Stellen Marken besitzen, sind aktiv Der Status des Netzes ändert sich, wenn Transitionen feuern und Marken entfernt und erzeugt werden.

Petri Netze (2) Stellen können unterschiedliche Kapazitäten an Marken haben Alle Transitionen, dessen eingehende Stellen Marken besitzen, sind aktiv Der Status des Netzes ändert sich, wenn Transitionen feuern und Marken entfernt und erzeugt werden.

Petri Netze (2) Stellen können unterschiedliche Kapazitäten an Marken haben Alle Transitionen, dessen eingehende Stellen Marken besitzen, sind aktiv Der Status des Netzes ändert sich, wenn Transitionen feuern und Marken entfernt und erzeugt werden.

Petri Netze (2) Stellen können unterschiedliche Kapazitäten an Marken haben Alle Transitionen, dessen eingehende Stellen Marken besitzen, sind aktiv Der Status des Netzes ändert sich, wenn Transitionen feuern und Marken entfernt und erzeugt werden.

Petri Netze (2) Stellen können unterschiedliche Kapazitäten an Marken haben Alle Transitionen, dessen eingehende Stellen Marken besitzen, sind aktiv Der Status des Netzes ändert sich, wenn Transitionen feuern und Marken entfernt und erzeugt werden.

Petri Netze (2) Stellen können unterschiedliche Kapazitäten an Marken haben Alle Transitionen, dessen eingehende Stellen Marken besitzen, sind aktiv Der Status des Netzes ändert sich, wenn Transitionen feuern und Marken entfernt und erzeugt werden.

Hybride Modelle Mischung zwischen mathematischen und computational Models Zustände und kontinuierliche Variablen

Prozessalgebras Formale Theorien zu Systemen parallel ablaufender Prozesse Ursprünglich für technische Systeme Vorteile von Prozessalgebras: - Komplexität, Nebenläufigkeit, Änderung der Systemtopologie, Interaktion, Zufälligkeit und Nichtdeterminismus

PI-Kalkül Prozessalgebra Seien P, Q Prozesse und ein Kanal eine Abstraktion einer Kommunikationsverbindung zwischen Prozessen.

Beispiel Nehmen wir an wir wollen einen RPC zwischen Client und Server modellieren. Am Server ist die Funktion addone implementiert: int function addone(int x){return x+1} Clientcode: y = addone(1)

Beispiel Server: in Pi-Kalkül-Notation: Client: in Pi-Kalkül-Notation:

Der gesamte Prozess

Stochastic Pi-Machine (SPiM) Ist ein Simulations-Framework Führt Modelle in SPiM-Language aus Die Sprache basiert auf Pi-Kalkül Syntax an F# angelehnt

SPiM-Beispiel

SPiM-Programm

PIM-SPiM Programming Interface for Modelling with the Stochastic Pi-Machine Programmierung in englischer Metasprache Übersetzung in SPiM-Language

Beispiel