바이오마

BioMA
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생물물리학적 모델 적용
BioMA는 농업과 환경 영역에서 모델링 솔루션을 개발, 매개변수화 및 실행하기 위한 공공 도메인 소프트웨어 프레임워크다.
모델 구성 요소와 모델링 솔루션은 다른 프레임워크에서 재사용할 수 있다.
소프트웨어는 의 Microsoft C#을 사용하여 개발된다.NET 프레임워크

모델링 프레임워크는 모델링과 시뮬레이션에 사용되며 수학 모델을 개발하고 실행하는 소프트웨어 인프라로 구성될 수 있다.그들은 획일적인 구현에 관하여 생물물리학적 모델링 분야에서 상당한 진전을 제공했다.[1][2][3][4]데이터와 알고리즘의 분리, I/O 절차 및 통합 서비스의 재사용성, 이산형 단위로 모델링 솔루션의 격리가 시뮬레이션 시스템 개발에 확실한 우위를 가져 왔다.농업 모델링 프레임워크는 시간이 지남에 따라 서로 다른 접근 방식과 목표를 가지고 진화해[5] 왔다.

BioMA는 미세한 세분화에서의 다중 모델 구현을 포함하여 플랫폼 독립적이고 재사용 가능한 컴포넌트를 중심으로 개발된 소프트웨어 프레임워크다.

BioMA - 생물물리학적 모델 적용

바이오물리학적 모델 어플리케이션(BioMA)은 농업과 환경 분야에서 생물물리학적 모델에 기반한 모델링 솔루션을 개발, 매개변수화, 실행하기 위해 설계되고 구현된 공공 도메인 소프트웨어 프레임워크다.[6]그것은 자유롭게 확장 가능한 소프트웨어 구성요소로 코드화된 이산 개념 단위에 기초한다.[7]

이 프레임워크의 목표는 프로토타입에서 운영 애플리케이션까지 신속하게 브리지하여 다른 모델링 솔루션을 실행하고 비교할 수 있게 하는 것이다.프레임워크의 주요 측면은 모델링 워크플로우의 다양한 단계에서 출력의 품질 평가를 가능하게 하는 투명성이다.프레임워크는 모델링 솔루션과 그래픽 사용자 인터페이스를 위한 프레임워크 독립적인 구성요소에 기초한다.목표는 모델 개발 및 운영 사용을 위한 프레임워크를 제공하는 것뿐만 아니라, 독립 실행형 또는 다른 프레임워크에서 재사용 가능한 객체의 느슨한 컬렉션을 제공하는 것이다.소프트웨어는 의 Microsoft C# 언어를 사용하여 개발된다.NET Framework.

프레임워크는 제6차 EU Framework Program ELEX 프로젝트의 APES[8] 과제에 따라 수행되는 작업의 개발이다.

플랫폼 및 해당 툴과 구성 요소의 배포:

  • 생물물리학적 시뮬레이션을 위한 날씨 데이터셋 생성:[9][10][11]
  • 유럽의 농작물 생산과 [12][13]적응에 미치는 영향을 평가하기 위해,[14][15]
  • 기후 변화 하에서 토양 병원균의 개발을 모의 실험하는 것,[16][17]
  • 나무 종들의 성장과 발전을 재현하기 위해서,[18]
  • 기후 변화[19][20][21] 하에서 옥수수에 해를 끼치는 곤충의 생존을 추정하다
  • 환경에 대한 작물의 적합성을 추정하기 위해,[22]
  • 하위 모델 레벨에서 모델링 솔루션 비교를 수행한다.[23]
  • 농작물 개발과 성장을 위한 재사용 가능한 모델의 라이브러리를 개발한다.[24][25]
  • 기후 변화가 라틴 아메리카의 농작물 생산에 미치는 영향을 추정하기 [26]위해
  • 곰팡이 감염과[27][28][29] 식물 전염병의 역학 관계를 시뮬레이션 할 [30][31][32]수 있다면
  • 농후 변수를 추정할 [33][34][35][36][37][38][39][40][41][42][43]때
  • 토양 유압 특성을 추정하는 기능의 라이브러리를 개발한다.[44][45]
  • 농산물의 품질을 [46][47]평가하다
  • 농업 경영 관행의[48][49] 시기 및 적용을 시뮬레이션하다
  • 농업 모델에[50] 대한 민감도 분석을 수행할 도서관을 개발하다
  • 현장 실험[51] 재현에서 크롭 모델 성과를 평가하기 위한 라이브러리를 정의한다.
  • 겨울 유채 제작의[52] 양적, 질적 측면의 새로운 모델을 개발하다
  • 거대한 갈대를[53] 위한 지팡이 모델을 채택하다

BioMA 애플리케이션 및 모델링 솔루션은 유럽위원회의 MAS 부서가 기후 변화 시나리오에서 농업 생산을 시뮬레이션하기 위해 사용하는 시뮬레이션 도구다.BioMA는 EU FP7 프로젝트 MODEXTREM에도 사용된다.

건축

시뮬레이션 시스템은 각 층마다 고유한 특징과 요건이 있는 층으로 구분된다.그러한 계층은 미세한 세분화 모델을 이산 단위로 구현하는 모델 계층([54]ModL)과 보다 복잡하고 집계된 모델로 연결되는 컴포지션 계층(Composition Layer)과 운영상 사용할 수 있는 컨텍스트별 매개변수화(소프트웨어 의미)를 제공할 수 있는 구성 계층(ConfL)이다.애플리케이션은 ModL이나 CompL에 직접 연결하거나 모델 ConfL에 접속하는 가장 간단한 경우 모델 뷰-컨트롤러 패턴을 기반으로 한 사용자 상호작용 애플리케이션에 이르기까지 다양할 수 있다.모든 경우에, 요소 지향 아키텍처는 시스템의 기능성의 풍부함과 그것의 투명성에 영향을 미치는 기능성의 집합을 구현하는 것을 허용한다.계층들은 그들 사이의 하향식 의존성을 구현하지 않기 때문에 다른 애플리케이션과 프레임워크에서 도구, 유틸리티 및 모델 구성요소의 독립적 재사용을 촉진한다.

BioMA 시뮬레이션 시스템의 구조적 계층
  • 모델 레이어: 구성 요소에 구현된 미세한 단층/복합 모델
  • 컴포지션 레이어: 모델 구성요소의 모델링 솔루션
  • 구성 계층: 컨트롤러의 고급 기능을 위한 어댑터
  • 애플리케이션: 콘솔에서 고급 MVC 구현까지
  • 개발 도구: 코드 생성을 주로 사용하는 도구
  • 모델 라이브러리를 구현하는 재사용 가능한 구성요소는 모델링 솔루션으로 구성된다.
  • 모델링 솔루션은 하나의 모델링 프레임워크에 한정되지 않는다.
  • 어댑터는 BioMA와 같은 프레임워크 어플리케이션에 특정한 모델링 솔루션 버전을 만든다.
  • 의미론적으로 명시적 인터페이스를 통해 리치 애플리케이션 생성 가능
모델 구성 요소부터 모델링 솔루션 및 어댑터까지

클라우드 아키텍처

CREA에서 수행되는 AgriDigital 프로젝트의 맥락에서, BioMA 프레임워크는 SaaS 아키텍처를 통해 클라우드에서 실행되도록 조정되었다.모델 호출은 HTTP 호출로 처리되므로 모델 뷰 컨트롤러 아키텍처가 더 이상 필요하지 않다.따라서 클라우드 서비스에 대해 구성 계층이 제거(사용되지 않음)되었다.또한 구성 레이어가 단순화되었다.

적용들

모델링 솔루션을 구축하기 위해 BioMA에서 사용되는 모델 라이브러리

고급 애플리케이션은 다음과 같은 두 가지 범주로 그룹화할 수 있다.

  • BioMA-Spatial 모델은 그리드 셀이나 다각형처럼 공간적으로 명시적인 단위에 대해 반복적으로 실행되었다.이러한 애플리케이션에는 공간 단위 간의 상호작용을 모델링하는 레이어가 포함될 수 있다.
  • BioMA-Site는 특정 사이트에 대해 모델이 실행될 경우.이러한 애플리케이션은 특정 작물에 특화될 수 있으며, 일반적으로 모델 구성 블록 및 산출물에 대한 보다 상세한 접근을 허용한다.

애플리케이션은 다음 그림과 같이 라이브러리를 기반으로 구축될 수 있다.도서관은 소프트웨어 개발 키트에 나타난 바와 같이 새로운 모델을 구현하는 데 확장될 수 있으며, 새로운 도서관을 추가할 수 있다.

유용성

모델 컴포넌트와 툴은 SDK로 컴포넌트의 포털에서 자율적으로 다운받을 수 있다.모델링 솔루션에도 동일함(포털을 리노베이션하고 있음)

SaaS로서 모델링 솔루션에 대한 액세스가 요청되어야 한다.

BioMA 지적재산권 모델

핵심 구성요소 코드는 MIT 라이선스에 따라 제공되지만, 바이너리의 재사용은 아래와 같이 크리에이티브 커먼즈 라이선스에 해당하며, 이는 비상업적이고 공유가 유사한 조항을 의미한다.

응용 프로그램 및 도구는 Creative Commons 라이센스에 따라 바이너리로 사용할 수 있지만, 코드는 당사자 간의 특정 계약에 따라 공유할 수 있다.모델 컴포넌트 개발자는 코드를 사용할 수 있도록 할 수 있지만, 바이너리를 재사용할 수 있도록 만들어야 한다.[55]

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