셀ML
CellML
CellML은 수학적 모델을 기술하기 위한 XML 기반 마크업 언어입니다.이론적으로는 어떤 수학적 모델도 설명할 수 있지만, 원래는 Physiome Project를 염두에 두고 만들어졌기 때문에 주로 생물학 분야와 관련된 모델을 기술하는 데 사용되었습니다.이것은 CellML이라는 이름에 반영되어 있지만,[1] 이것은 단순히 이름일 뿐 줄임말이 아닙니다.CellML은 컴퓨터 모델에 대한 휴대용 기술 포맷으로 인기가 높아지고 있으며, 전 세계 그룹은 CellML에 기반한 소프트웨어 도구를 모델링 또는 개발하기 위해 CellML을 사용하고 있습니다. CellML은 Systems Biology Markup Language SBML과 유사하지만 모델 모듈화와 재사용을 위한 더 큰 범위를 제공하며 기술에는 구체적이지 않습니다.생화학 분야야
역사
CellML 언어는 심장 세포 역학 모델을 전 세계 여러 연구소에서 공유해야 하는 필요성으로부터 발전했다.1998년에 결성된 최초의 작업 그룹은 David Bullivant, Warren Hedley, Poul Nielsen으로 구성되었습니다. 세 명 모두 그 당시 오클랜드 대학의 공학부 멤버였습니다.이 언어는 World Wide Web Consortium이 개발한 XML 사양의 응용 프로그램입니다.XML을 사용하는 결정은 1998년 후반 Warren Hedley와 Andre (David) Nickerson의 권고에 따라 결정되었습니다.수학(콘텐츠 MathML), 메타데이터(RDF) 및 리소스 간 링크(XLink)를 설명하기 위해 기존의 XML 기반 언어가 활용되었습니다.CellML 워킹 그룹은 2000년 후반 Warren Hedley가 도쿄에서 열린 Software Platforms for Systems Biology에 관한 제2회 워크숍에 참석했을 때 SBML의 노력을 처음 알게 되었습니다.
작업 그룹은 Physiome Sciences Inc.의 여러 연구원(특히 Melanie Nelson, Scott Lett, Mark Grehlinger, Prasad Ramakrishna, Jeremy Rice, Adam Muzikant 및 Kam-Chuen Jim)과 협력하여 CellML 1.0의 초기 사양 초안을 작성했습니다.이 첫 번째 초안은 CellML Metadata 사양과 <import> 요소를 추가하여 모델의 구조화된 네스팅을 수용하기 위한 CellML 업데이트로 이어졌다.Physome Sciences Inc.는 또한 최초의 CellML 지원 소프트웨어를 생산했다.코네티컷 대학 헬스 센터의 National Resource for Cell Analysis and Modeling(NRCAM)은 또한 Virtual Cell이라고 불리는 초기 CellML 지원 소프트웨어를 생산했습니다.
2002년에 CellML 1.1 규격이 작성되어 수입이 추가되었습니다.Import는 외부 구성요소를 모델에 통합하는 기능을 제공하여 모듈식 모델링을 가능하게 합니다.이 사양은 2006년 초에 동결되었습니다.메타데이터 및 기타 사양에 대한 작업이 계속되고 있습니다.
2009년 7월에는 CellML 웹사이트가 완전히 개편되어 새로운 CellML 저장소 소프트웨어(PMR2)의 초기 버전이 출시되었습니다.
CellML 모델의 구조
CellML 모델은 여러 개의 구성요소로 구성되며, 각 구성요소는 자체 구성요소로 설명됩니다.구성요소는 모델링 편의를 위해 생성된 완전히 개념적 실체가 될 수도 있고, 실제 물리적 해석을 할 수도 있다(예를 들어 세포막을 나타낼 수도 있다).
각 구성 요소에는 여러 변수가 포함되어 있으며, 구성 요소 내부에 변수 요소를 배치하여 선언해야 합니다.예를 들어 세포막을 나타내는 성분은 세포막을 가로지르는 전위차(전압)를 나타내는 V라는 변수를 가질 수 있다.
변수 간의 수학적 관계는 MathML을 사용하여 컴포넌트 내에서 표현됩니다.MathML은 선언적 표현에 사용됩니다(컴퓨터 프로그래밍 언어에서와 같은 절차적 표현과는 반대).그러나 대부분의 CellML 처리 소프트웨어는 제한된 범위의 수학만 받아들입니다(예를 들어 일부 처리 소프트웨어에서는 등식의 한쪽에 단일 변수가 있는 방정식이 필요합니다).MathML을 선택함으로써 CellML은 미분방정식을 포함하는 모델을 설명하는 데 특히 적합합니다.확률적 모델이나 다른 형태의 무작위성을 표현하기 위한 메커니즘은 없습니다.
접속하는 2개의 컴포넌트의 이름을 기술하는 접속 요소와 두 번째 컴포넌트의 변수에 매핑되는 첫 번째 컴포넌트의 변수를 사용하여 컴포넌트를 다른 컴포넌트로 접속할 수 있습니다.이러한 연결은 한 구성 요소의 변수가 다른 구성 요소의 다른 변수와 동일하다는 문장입니다.
CellML 모델에서는 컴포넌트 간의 관계도 표현할 수 있습니다.CellML 사양은 캡슐화와 봉쇄라는 두 가지 유형의 관계를 정의하지만 사용자가 더 많이 정의할 수 있습니다.격납관계는한컴포넌트가물리적으로다른컴포넌트내에있는것을표현하는데사용됩니다.캡슐화 관계는 모형의 나머지 해석에 영향을 미치는 유일한 관계이기 때문에 특수합니다.캡슐화의 효과는 다른 컴포넌트 아래에 캡슐화된 컴포넌트는 비공개이며 캡슐화 트리의 바로 위에 있는 컴포넌트를 제외하고는 접근할 수 없습니다.모델러는 캡슐화를 개념 도구로 자유롭게 사용할 수 있으며 물리적인 해석은 필요하지 않습니다.
사양
CellML은 핵심 사양과 메타데이터에 대한 추가 사양으로 정의되며 모델에 주석을 달고 시뮬레이션을 지정하는 데 사용됩니다.
CellML 1.0
CellML 1.0은 최초의 최종 사양으로 CellML Model Repository의 많은 모델을 설명하는 데 사용됩니다.
CellML 1.0은 반응 모델에서 변수의 역할을 기술하기 위한 몇 가지 생화학 특이적 요소를 가지고 있다.
CellML 1.1
CellML 1.1은 컴포넌트와 유닛을 Import할 수 있는 기능을 도입했습니다.이 기능을 완전히 지원하기 위해 CellML 1.1의 변수는 변수 이름을 초기값으로 받아들입니다.
메타데이터 사양
CellML은 모델에 주석을 달거나 모델의 시뮬레이션 실행 및/또는 시각화를 위한 정보를 제공하는 데 사용되는 몇 가지 메타데이터 사양을 가지고 있습니다.
- 메타데이터 1.0 사양은 관련 참조, 저자 정보, 모델이 관련된 종 등 다양한 정보로 모델에 주석을 다는 데 사용됩니다.
- 시뮬레이션 메타데이터는 CellML 모델을 사용하여 특정 시뮬레이션을 재현하는 데 필요한 정보를 제공합니다.
- 메타데이터 그래프는 시뮬레이션 출력의 특정 시각화를 특정하기 위한 정보를 제공합니다.예를 들어, 종이로부터 특정 그래프를 재현하기 위한 것입니다.
CellML.org
CellML.org은 CellML 커뮤니티에 초점을 맞추는 것을 목표로 하고 있습니다.구성원은 모델을 제출, 검토 및 업데이트할 수 있으며 커뮤니티로부터 피드백과 도움을 받을 수 있습니다.CellML 토론 메일 목록은 CellML 토론 메일 목록에서 찾을 수 있습니다.이 메일링 리스트의 범위에는 CellML의 개발 및 사용에 관한 모든 내용이 포함되어 있습니다.
CellML로 인코딩된 수백 개의 생물학적 모델의 저장소는 CellML Model Repository의 CellML 커뮤니티 웹사이트에서 찾을 수 있습니다.이러한 모델은 Gene Ontology와 같은 생물학적 온톨로지로 주석을 제공하고 단위 균형 및 질량, 전하, 에너지 보존 등의 생물물리학적 제약 기준에 대한 모델 검증을 목표로 큐레이션 과정을 활발히 진행 중이다.
레퍼런스
외부 링크
- CellML 홈페이지
- IUPS Physicalome 프로젝트
- Physome JAPAN 프로젝트
- 인터랙티브 셀은 많은 CellmL 심장 모델의 Java 버전을 모델링합니다.
