COPASI software for modeling and simulation of biochemical networks

用于生化网络建模和仿真的 COPASI 软件

• 批准号: 9177259
• 负责人: Stefan Hoops
• 金额: $ 48.86万
• 依托单位: VIRGINIA POLYTECHNIC INST AND ST UNIV
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2007-09-01 至 2020-07-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9177259
• 关键词: Address; Adoption; Algorithms; Area; Biochemical; Biomedical Research; Cell model; Cells; Code; Collaborations; Communities; Computer Simulation; Computer software; Data; Databases; Development; Differential Equation; Disease; Disease model; Drug Design; Educational workshop; Ensure; Equilibrium; Event; Feedback; Funding; Health; Hybrids; International; Internet; Investments; Java; Knowledge Discovery; Language; Letters; Licensing; Maintenance; Methods; Modeling; Mycoplasma genitalium; Online Systems; Process; Publications; Pythons; Research; Research Personnel; Resources; Software Engineering; Statistical Distributions; System; Testing; Time; Tissues; Training; Visual; Whole Organism; application programming interface; base; cluster computing; complex biological systems; cost; data modeling; education research; experience; graphical user interface; human disease; improved; innovation; models and simulation; molecular size; open source; outreach; outreach program; personalized medicine; programs; simulation; symposium; tool; trend; usability; web site

PROJECT SUMMARY  Biomedical  research  is  becoming  increasingly  dependent  on  construction  and  simulation  of  computational  models. Arguably this will be even more the case with the development of personalized medicine. However,  the technical aspects of modeling and simulation are overwhelming to many biomedical researchers. What is  needed is a software application capable of providing the appropriate numerical algorithms, but shielded by a  user  interface  that  aides  the  biomedical  researcher  in  conducting  the  required  simulations.  Modeling  and  simulation  can  be  applied  at  the  level  of  molecules,  their  networks,  cells,  tissues  and  whole  organisms.  Sometimes several of these levels have to be represented in order to properly predict and understand health  and  disease.  Thus  models  are  becoming  larger,  multiscale,  and  require  various  different  mathematical  frameworks  for  simulation.  We  propose  to  address  this  need  with  continuing  development  of  the  COPASI  software, which is already widely used in the biomedical research community, addressing the current trends.  This project will also provide support to the vibrant community of COPASI users/biomedical researchers. We  will address this with the following Specific Aims:  Aim 1. Add new numerical simulation and analysis methods to further support biomedical research. We will  develop  and  add  new  hybrid  simulation  algorithms  to  address  models  that  require  some  of  its  parts  to  be  simulated in different frameworks. We will add a new task to analyze parameter identifiability, which is very  useful for finding out if the model and data are matched, or improvements need to be made in both.  Aim 2. Improve COPASI’s user interface and the interfaces with other software. We will improve the graphical  user  interface  to  allow  it  to  efficiently  manipulate  very  large  models.  We  will  create  a  new  programming  interface so that others can easily use COPASI’s functions from other programs.   Aim 3. Software maintenance and standards compliance. We will continue to maintain the software, correcting  errors and making improvements, guided by feedback collected from its users. We will continue to implement  standards compliance to ensure the software is interoperable with other applications.  Aim  4.  Support  the  modeling  community.  We  will  continue  outreach  program  activities  aimed  helping  biomedical researchers make full use of the software’s capabilities. This includes continuing to offer tutorials,  courses, and workshops; to create further training videos and to maintain a web­based discussion group.

项目摘要  生物医学研究越来越依赖于计算的构建和模拟  模型。 可以说，随着个性化医疗的发展，情况更是如此。 然而，  建模和模拟的技术方面对许多生物医学研究人员来说是难以承受的。 什么是  需要的是一个能够提供适当的数值算法的软件应用程序，但受到  用户界面可帮助生物医学研究人员进行所需的模拟。  建模和  模拟可以应用于分子、分子网络、细胞、组织和整个生物体的水平。  有时，为了正确预测和了解健康状况，必须表示其中的几个级别  和疾病。  因此，模型变得越来越大、多尺度，并且需要各种不同的数学  模拟框架。  我们建议通过持续开发 COPASI 来满足这一需求  软件已在生物医学研究界广泛使用，解决了当前的趋势。  该项目还将为充满活力的 COPASI 用户/生物医学研究人员社区提供支持。 我们  将通过以下具体目标解决这个问题：  目标 1. 添加新的数值模拟和分析方法，以进一步支持生物医学研究。 我们将  开发并添加新的混合模拟算法来解决需要某些部分的模型  在不同的框架中进行模拟。 我们将添加一个新任务来分析参数可识别性，这非常有用  对于查明模型和数据是否匹配或两者都需要改进非常有用。  目标 2. 改进 COPASI 的用户界面以及与其他软件的界面。 我们将改进图形  用户界面使其能够有效地操作非常大的模型。  我们将创建一个新的节目  界面，以便其他人可以轻松地从其他程序使用 COPASI 的功能。   目标 3. 软件维护和标准合规性。 我们将继续维护该软件，更正  根据从用户那里收集的反馈来指导错误并进行改进。 我们将继续实施  符合标准，以确保软件可与其他应用程序互操作。  目标 4. 支持建模社区。  我们将继续旨在帮助的外展计划活动  生物医学研究人员充分利用该软件的功能。 这包括继续提供教程，  课程和研讨会；创建进一步的培训视频并维护基于网络的讨论组。