20、生物过程计算建模：工具与可视化探索

生物过程计算建模：工具与可视化探索

1. 相关标记语言与工具概述

在生物过程计算建模领域，存在多种标记语言和工具。Petri网社区有重要的标准化项目——Petri网标记语言（PNML），不过目前它仅为基本Petri网（如DT、CT、CTN和HPN）发布了文档类型定义（DTD）。像Renew和Design/CPN等高级Petri网工具并未采用PNML格式，而是使用基于XML的原始文件格式。若GONML要支持PNML格式，需对PNML进行大量扩展。

在生物途径社区，系统生物学标记语言（SBML）和细胞标记语言（CellML）是生物过程的主要建模格式。SBML旨在表示生化反应网络模型，涵盖代谢途径、细胞信号传导途径、基因调控网络等多个系统生物学领域；CellML主要描述细胞内的化学反应，其符号可借助MathML表示基于常微分方程（ODE）的代谢网络。但当前SBML和CellML仅能表示代谢网络中基于ODE的化学动力学，对于其他生物过程（如细胞信号传导途径和基因调控网络）的表示不够完善，因此它们可视为GONML格式的子集。

2. 生物过程建模与仿真应用对比

为了建模和仿真代谢与信号传导途径，开发了多个软件包。这里选取了六个知名的建模/仿真应用：GON、Cell Designer、E - Cell、Virtual Cell、Gepasi和PathPursuit。各应用具有独特的显著特征，具体如下表所示：
| 应用名称 | 显著特征 |
| ---- | ---- |
| Gepasi | 拥有强大的仿真引擎和化学动力学库，广泛用于生化系统的研究和教育 |
| E - Cell | 开发了带图形用户界面（GUI）的表示与仿真系统