Parámetro estimación para un modelo cinético de un sistema celular utilizando el método de reducción de orden del modelo
Autores: Eshtewy, Neveen Ali; Scholz, Lena; Kremling, Andreas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Parámetro estimación para un modelo cinético de un sistema celular utilizando el método de reducción de orden del modelo
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Métodos de reducción de órdenes
Ingeniería de sistemas
Estimación de parámetros
Modelos cinéticos
Descomposición Ortogonal Propia (POD)
Descomposición de valores singulares (SVD)
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Los métodos de reducción de orden son herramientas importantes para la ingeniería de sistemas y pueden ser utilizados, por ejemplo, para la estimación de parámetros de modelos cinéticos para aplicaciones de biología de sistemas. En particular, el método de Descomposición Ortogonal Propia (POD) produce un modelo de orden reducido de un sistema que se utiliza para resolver problemas inversos (estimación de parámetros). POD es un método de reducción de orden de modelo intrusivo que tiene como objetivo obtener un sistema de menor dimensión para un sistema de alta dimensión mientras se preservan las principales características del sistema original. Utilizamos una descomposición de valores singulares (SVD) para calcular una base reducida ya que suele ser numéricamente más robusto calcular los valores singulares de la matriz de instantáneas en lugar de los autovalores de la matriz de correlación correspondiente. Las funciones de base reducida se utilizan luego para construir una función de ajuste de datos que se ajusta a un conjunto de datos experimentales conocidos de concentraciones de sustancias del sistema. El método se aplica para calibrar un modelo cinético de represión catabólica de carbono (CCR) en , donde los mecanismos reguladores en el lado molecular están bien comprendidos y hay datos experimentales disponibles para varios variables de estado. En particular, mostramos que el método se puede utilizar para estimar las constantes de velocidad de captación y otros parámetros cinéticos del modelo de CCR.
Descripción
Los métodos de reducción de orden son herramientas importantes para la ingeniería de sistemas y pueden ser utilizados, por ejemplo, para la estimación de parámetros de modelos cinéticos para aplicaciones de biología de sistemas. En particular, el método de Descomposición Ortogonal Propia (POD) produce un modelo de orden reducido de un sistema que se utiliza para resolver problemas inversos (estimación de parámetros). POD es un método de reducción de orden de modelo intrusivo que tiene como objetivo obtener un sistema de menor dimensión para un sistema de alta dimensión mientras se preservan las principales características del sistema original. Utilizamos una descomposición de valores singulares (SVD) para calcular una base reducida ya que suele ser numéricamente más robusto calcular los valores singulares de la matriz de instantáneas en lugar de los autovalores de la matriz de correlación correspondiente. Las funciones de base reducida se utilizan luego para construir una función de ajuste de datos que se ajusta a un conjunto de datos experimentales conocidos de concentraciones de sustancias del sistema. El método se aplica para calibrar un modelo cinético de represión catabólica de carbono (CCR) en , donde los mecanismos reguladores en el lado molecular están bien comprendidos y hay datos experimentales disponibles para varios variables de estado. En particular, mostramos que el método se puede utilizar para estimar las constantes de velocidad de captación y otros parámetros cinéticos del modelo de CCR.