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Forschungsprojekt: ML-Rules

  Mehrebenenmodellierung zur Untersuchung zellbiologischer Systeme

Zusammenfassung: Biologische Systeme sind hierarchisch in unterschiedliche Ebenen organisiert, z.B. in Moleküle, Kompartimente, Zellen, Gewebe und Organe. Dynamische Prozesse einer Ebene können dabei von Zuständen auf höheren oder tieferen Ebenen beeinflusst werden. In diesem Projekt werden Modellierungsmethoden entwickelt, die eine formale Beschreibung solcher Systeme auch für Anwendungsexperten zugänglich machen sollen.

  Projektinformationen
Laufzeit: 01.08.2009 bis 31.07.2012
Wissenschaftl. Bearbeiter: Dr.-Ing. Carsten Maus
Technische Mitarbeiter: Dipl. Inf. Stefan Rybacki
Studentische Hilfskräfte: M.Sc. Tobias Helms
Auftraggeber: DFG Graduiertenkolleg dIEM oSiRiS

Im Rahmen dieses Promotionsvorhabens wurde mit ML-DEVS bereits ein Formalismus zur Mehrebenmodellierung entwickelt. Anhand einer Modellierungsstudie zur Faltung von mRNA konnte zwar gezeigt werden, dass sich ML-DEVS zur Mehrebenenmodellierung von zellbiologischen Systemen grundsätzlich eignet. Jedoch stellte sich auch heraus, dass das Sprachkonzept, welches auf der Metapher reaktiver, operational geschlossener Systeme, die asynchron Ereignisse austauschen, gerade für die Modellierung biochemischer Reaktionen zu sperrig ist. Daher sollen nun zunächst die erarbeiteten Ansätze zur Mehrebenenmodellierung - dies betri ft auch die von Mathias John erzielten Ergebnisse - in eine formale Sprache mit wohlde nierter Syntax und Semantik überführt werden. Dabei soll die Syntax einen möglichst einfachen Einstieg für den Anwendungsexperten ermöglichen, z.B. indem sie auf dem Paradigma der Reaktionsregel basiert, wie auch einen hierarchischen Aufbau und die Interaktion zwischen verschiedenen Ebenen explizit unterstützen. Die Semantik soll dem etablierten Konzept der Abbildung auf zeitkontinuierliche Markovketten folgen. Eine ausführliche Modellierungsstudie mit dem so entstandenen Sprachkonzept soll die Anwendbarkeit des entwickelten Konzeptes zur Untersuchung zellbiologischer Systeme prüfen.