用于設(shè)計(jì)生物模型的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于設(shè)計(jì)生物模型的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)程序和系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更具體地涉及合并或組合生物模型的領(lǐng)域。生物模型通過(guò)表示分子(或?qū)嶓w或元素)以及它們之間的交互來(lái)描述某種生物現(xiàn)象。
[0002]這種系統(tǒng)旨在分析模型、設(shè)計(jì)模型、或者模擬和理解復(fù)雜的正常的和病態(tài)的生命系統(tǒng)的突現(xiàn)特征以提出一種全局動(dòng)態(tài)的和預(yù)測(cè)性的愿景。
[0003]合并過(guò)程在于選擇來(lái)自輸入模型中的哪些實(shí)體必須被聚集在輸出模型中。
[0004]圖1、2和3圖示了模型A(圖1)和B(圖2)的組合以傳遞出輸出模型AB(圖3)。在此示例中，公共的實(shí)體被命名為Mp和PO。在這些圖中，方形表示實(shí)體間的交互。輸出模型AB取決于應(yīng)當(dāng)在A和B兩個(gè)模型中識(shí)別出哪些實(shí)體。
[0005]由于多種原因(相同的生物現(xiàn)象可能具有不同的建模，模型可能已經(jīng)由不同的人制成，具有不同的命名約定，……)，這一系列選擇是一種不平凡的過(guò)程。很多準(zhǔn)則可以用于幫助做出這些選擇，例如分子名稱(chēng)、注釋或圖形拓?fù)洹?br>[0006]注釋是附接于模型元素的額外數(shù)據(jù)，它們將非結(jié)構(gòu)化的信息添加至模型，主要使用文本格式。例如，注釋可用于對(duì)公共數(shù)據(jù)庫(kù)的參考。這種數(shù)據(jù)庫(kù)在生物信息學(xué)領(lǐng)域是非常常用的。
[0007]商標(biāo)Uniprot提供的數(shù)據(jù)庫(kù)是大型且廣泛使用的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)示例。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)具有它自己的唯一的標(biāo)識(shí)符語(yǔ)法。例如，模型的蛋白質(zhì)可以具有注釋“uniprot:P38731”。標(biāo)識(shí)符“P38731”是Uniprot特有的并且是指Uniprot數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象:http://www.uniprot.0rg/uniprot/P38731 ( “含鐵細(xì)胞鐵輸送者ARN1”)。由于這些注釋是由用戶在沒(méi)有進(jìn)行任何一致性檢查的情況下添加的，因此它們可能包含很多錯(cuò)誤。此外，一些復(fù)制品或歧義存在于公共數(shù)據(jù)庫(kù)中。這兩點(diǎn)解釋了為什么即使使用完全注釋的模型，合并也不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程。
[0008]合并過(guò)程要么可人工進(jìn)行要么可由算法自動(dòng)進(jìn)行，在這種情況下結(jié)果可能包含錯(cuò)誤，并且因此需要人工修正。
[0009]本發(fā)明允許用戶查閱此合并過(guò)程，并允許用戶改正所提出的結(jié)果。
[0010]在系統(tǒng)生物合并領(lǐng)域中的一種已知的先進(jìn)工具是已知商標(biāo)為SemanticSBML的軟件，它是一種在線工具，允許用戶要么從商標(biāo)為B1Models的資源庫(kù)提供的模型數(shù)據(jù)庫(kù)中要么從用戶硬盤(pán)中選擇生物模型，并將它們組合。該操作的目的是產(chǎn)生單個(gè)輸出模型。
[0011]合并用戶界面被呈現(xiàn)為一表格，如圖4中所示，每列表示一個(gè)模型。每行表示輸出模型的一個(gè)元素。如果一行僅為一個(gè)輸入模型填充，那么這意味著一個(gè)元素被簡(jiǎn)單地復(fù)制到輸出模型(例如，截屏中的ACh)。如果對(duì)于同一行來(lái)說(shuō)多列被填充，那么這意味著這組輸入模型實(shí)體將導(dǎo)致輸出模型中的單個(gè)實(shí)體或元素(例如，在截屏中，來(lái)自模型I的BasalACh2和來(lái)自模型2的BasalACh2將被組合)。
[0012]對(duì)于每行，用戶可以使用復(fù)選框選擇要么保留要么拒絕該組。該應(yīng)用還允許用戶取消合并組，并根據(jù)來(lái)自輸入模型的預(yù)先選擇的元素創(chuàng)建新組。
[0013]使用現(xiàn)有的解決方案，在不暗含來(lái)自用戶的大量交互的情況下不可能將元素從一個(gè)合并組改變至另一組，這對(duì)應(yīng)著所實(shí)現(xiàn)方法的大量步驟。例如，如果元素A需要被添加至預(yù)先存在的合并組{B，C，D}，那么用戶必須:
[0014]-分解組{B，C，D}，
[0015]-選擇A，然后B，然后C，然后D，以及
[0016]-點(diǎn)擊“match selected” 命令。
[0017]對(duì)于該應(yīng)用的可用性和生產(chǎn)率來(lái)說(shuō)，進(jìn)行簡(jiǎn)單操作所需的交互數(shù)量是一個(gè)主要缺陷。
[0018]在圖5至10中展示了使用SemanticSBML進(jìn)行的這一操作的示例。在圖5中，第一模型的元素EGF關(guān)聯(lián)于第二模型的元素EGFR，并且第一模型的元素EGFR關(guān)聯(lián)于第二模型的元素EGF。為了改正這一錯(cuò)誤，需要八次點(diǎn)擊(點(diǎn)擊由虛線圓圈表示):
[0019]-一次點(diǎn)擊用于分解第一組“EGF/EGFR” ；
[0020]-一次點(diǎn)擊用于分解第二組“EGFR/EGF” ；
[0021]-兩次點(diǎn)擊用于從每個(gè)模型中選擇EGF，然后一次點(diǎn)擊用于創(chuàng)建具有它們的新組(“match selected”)；
[0022]-兩次點(diǎn)擊用于從每個(gè)模型中選擇EGFR;以及
[0023]-—次點(diǎn)擊用于創(chuàng)建具有它們的新組(“matchselected”)。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法和系統(tǒng)以克服上述問(wèn)題，尤其是大幅地限制拖放操作的數(shù)量。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種用于設(shè)計(jì)生物模型的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，包括以下步驟:
[0026]-提供生物模型集合，每個(gè)生物模型包括多個(gè)元素以及元素間的交互；
[0027]-提供被識(shí)別為相同的元素的組，每個(gè)元素具有相關(guān)聯(lián)的生物模型；
[0028]-將元素從第一組移動(dòng)至第二組以改正元素的分組；
[0029]-更新這兩個(gè)組；以及
[0030]-根據(jù)所更新的組合并所述生物模型集合以創(chuàng)建組合的模型。
[0031]這一方法允許用戶簡(jiǎn)化生物模型的合并，并限制改正所提供的元素組所必須的操作的數(shù)量。本方法生產(chǎn)率更高并且更易于使用。
[0032]除了特定“未分組元素”組和可用空組的存在之外，這種單個(gè)移動(dòng)交互給予用戶表達(dá)整組合并組合的能力同時(shí)限制了用戶交互的數(shù)量。
[0033]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供被識(shí)別為相同的元素的組的步驟使用附接至生物模型的注釋。
[0034]注釋的使用給予了用于處理合并建議的列表的識(shí)別線索。
[0035]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供生物模型集合的步驟使用至少一個(gè)外部數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0036]對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)允許使用具有不受限數(shù)量的生物模型的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，只要它們被放在這些數(shù)據(jù)庫(kù)中即可。
[0037]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法包括以下步驟:在接受相應(yīng)合并建議的情況下，使用公共注釋在公共元素周?chē)糠值乇硎旧锬Ｐ汀?br>[0038]從而可能的是:將組合模型中的與用戶當(dāng)前正在處理的元素相對(duì)應(yīng)的部分可視化，并理解該元素的鄰域的合并的結(jié)果。
[0039]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將一元素從第一組移動(dòng)至第二組以改正元素的分組的步驟避免了當(dāng)非空時(shí)破壞第一組或第二組的中間步驟。
[0040]這一方法提高了效率，并限制了計(jì)算機(jī)處理的時(shí)間。
[0041]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將一元素從第一組移動(dòng)至第二組以改正元素的分組的步驟是由拖放技術(shù)執(zhí)行的。
[0042]因此，這是一種執(zhí)行此步驟的簡(jiǎn)單方式。
[0043]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將一元素從第一組移動(dòng)至第二組以改正元素的分組的步驟包括創(chuàng)建臨時(shí)空組的步驟。
[0044]因此，這是一種使用同種用戶交互執(zhí)行創(chuàng)建新組的簡(jiǎn)單方式。
[0045]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法包括以下步驟:例如使用復(fù)選框或提示框來(lái)對(duì)組進(jìn)行激活/取消激活。
[0046]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在一個(gè)組中，元素由各自的表示來(lái)區(qū)分，例如專(zhuān)用顏色、圖標(biāo)或圖案。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行上述用于設(shè)計(jì)生物模型的方法。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，用于設(shè)計(jì)生物模型，包括使得該系統(tǒng)采取上述步驟的代碼模塊。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于設(shè)計(jì)生物模型的裝置，包括用于執(zhí)行上述方法的步驟的模塊。
[0050]通過(guò)研宄以非限制性示例的方式描述的以及由附圖進(jìn)行圖示的一些實(shí)施例，將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中:
[0051]-圖1到10圖示了用于組合或合并生物模型的現(xiàn)有技術(shù)；
[0052]-圖11到26圖示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的用于設(shè)計(jì)生物模型的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法的示例；
[0053]-圖27圖示了可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或相似數(shù)字處理環(huán)境；以及
[0054]-圖28圖示了計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0055]下圖更詳細(xì)地解釋了本發(fā)明的運(yùn)作。
[0056]在由用戶選擇了用于組成合并模型的生物模型之后，使用局部視圖顯示來(lái)自這些模型的元素。在圖11中，每個(gè)元素由它的名字以及例如在小長(zhǎng)方形中具有特定填充的圖案表示，所述圖案指示該元素的原始模型。
[0057]如果不同的模型元素顯示為被分組的，那么這意味著它們可能會(huì)被合并在一起。這樣的一組命名為一個(gè)“合并組”。圖11表示一個(gè)合并組。
[0058]合并組還包括復(fù)選框。如果用戶想要考慮合并提議，那么可以勾選該復(fù)選框，或者如果用戶想要忽略合并提議，那么可以不勾選該復(fù)選框。
[0059]如果該合并過(guò)程僅為人工進(jìn)行，向用戶顯示初始列表，該初始列表具有的合并組與元素的總數(shù)一樣多，每組包含一個(gè)模型元素，例如圖12所示的。如果提供了一種合并算法，列表的初始化來(lái)自于該算法的結(jié)果，例如圖13所示的。
[0060]本方法的特定特征關(guān)注于用于修改合并提議列表的方式。圖1