用于化学反应和生化过程的建模，模拟和分析的方法和设备技术

一种用于根据试验平台上进行的现场试验产生的试验结果改变化学反应或生化过程模型的系统包括模拟引擎和分析环境。模拟引擎产生由化学反应或生化过程模型产生的预期结果。分析环境与模拟引擎通信，从试验平台采集数据并比较预期结果和从平台采集的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及模拟工具，具体地说，涉及用于建模、模拟和分析化学反应和生化过程的整体环境，所述整体环境方便与模拟环境通信。
技术介绍
新的化学和生物化学物质的开发是很费时的，因为在获得具有所需特性的物质的组成以前，传统上要加工许多中间物质，而每一种中间物质的组成可能要花费几小时或几天时间。化学组成包括制造传统的有机或聚合物质，以及开发小分子机构，有时称作纳米机构。生物化学配方设计包括影响个人生活品质的药物的开发和分析。除化学和生物化学配方设计的冗长乏味和往往容易出错的属性以外，这两个领域都面临额外的困难。化学物质和纳米机构的开发，除费时以外，还可能产生潜在危险的中间物质。例如，试图形成消耗原油并使其断裂为一个或多个对环境友好的物质的细菌时，研究者可能会形成使原油断裂为若干对环境友好的物质和致命的毒素的细菌。另外，化学研究者面对处理他们的研究产生的中间产物的问题。纳米机构的设计者要面对的其它问题是目标物质可能在响应环境因素而形成的过程中变异。除上述以外，生物化学研究(它一般把注意力集中在识别和选择具有影响一个或多个机制的潜力的化合物上，这些机制在改变疾病过程的特定的临床方面据认为是关键性)面临挑战。尽管一般通过研究关于细胞和亚细胞现象的数据来推动药物开发，但是这些数据往往只考虑对整个系统孤立的和相当狭窄的看法。这样的数据不可能提供整个生物学系统的综合看法。另外，当转化为整个身体的水平时，所报告的狭窄的发现不总是完全准确的。另外，当前获得生物过程数据的方法比那些与化学过程相联系的更费时，因为后者对于生物化学物质一般要求实验室试验，这导致动物试验和临床试验。从这些试用和试验，所获得的数据一般也把注意力集中在生物学系统非常狭窄的一部分。只有在成本高昂的试验-失败-再试验的临床试验，并且不断地重新设计药物的临床使用以便考虑从最近的临床试验学到的经验教训之后，才最后实现具有适当安全性和功效的药物。临床试验设计和重新设计、多次临床试验和在某些情况下的多种药物重新设计的这个过程要求巨大时间和金钱代价。即使那时，努力也可能不能产生销路好的药物。尽管通过吸收试验数据和公布的信息可以得出结论，但是即使不是不可能，也很难综合处理所有可用数据和知识当中的关系。化学和生物化学研究者所面对的不同的挑战使人们希望有一些在计算机上，而不是在活体上或在试管内的建模、模拟和分析生物过程的系统和方法。专利技术概要在一个方面，本专利技术涉及用于响应通过在试验平台上进行的现场试验产生的试验结果修改生物过程模型的系统。模拟引擎从生物过程模型产生预计的结果。分析环境与模拟引擎通信，从试验平台采集数据并把所述预计结果与从所述平台采集的数据加以比较。在某些实施例中，分析环境显示由模拟引擎所产生的预计结果和从所述平台采集的试验数据。在其他实施例中，当由模拟引擎产生的预计结果和从所述平台采集的数据之间的差异超过预定的阈值时便产生一个事件(诸如报警器)。在再一个实施例中，所述系统包括用于构造生物过程模型的建模部件，所述建模部件可以包括图形用户接口，用于接受用户命令和数据来构造所述生物过程模型。在这些实施例中的一些实施例中，分析环境与建模部件和分析引擎通信，向建模部件发送从平台采集的数据。在所述一些实施例中的特定实施例中，建模部件利用所述发送的数据来改善所述产生的生物过程模型。在再一些其他实施例中，所述分析环境从微点阵或基因芯片采集数据。在其他方面，本专利技术涉及用于响应通过在试验平台上进行的现场试验所产生的试验结果修改生物过程模型的方法。进行试验。所述试验可以例如在基因芯片或微点阵上进行。本专业的技术人员将会认识到，本方法不限于基因芯片或微点阵。模拟引擎接收生物过程模型并根据生物过程模型产生预计结果。采集从所述进行的试验得出的数据并将其和所述预计结果对比。在某些实施例中，显示由模拟引擎产生的预计结果和从平台采集的试验数据。在再一个实施例中，当所述产生的预计结果和所述采集的数据之间的差异超过预定的阈值时，触发报警器。在另一个实施例中，接收用户命令和数据以便构造生物过程模型。可以通过图形用户接口接收用户命令和数据。在再一些其他实施例中，将所述采集的数据发送到建模环境，在所述建模环境中，所述采集的数据用来产生改善的生物过程模型。在再一个方面，本专利技术涉及具有收录在其上的计算机可读程序工具的制品，所述计算机可读程序工具用于响应由在试验平台上进行的现场试验产生的试验结果而修改生物过程模型。所述制品包括用于访问所述生物过程模型的计算机可读程序工具；用于根据所述生物过程模型产生预计结果的计算机可读程序工具；用于采集与所述化学试验有关的数据的计算机可读程序工具；以及用于把所述产生的预计结果和从所述平台采集的数据加以比较的计算机可读程序工具。附图的简短说明在后附的权利要求书中详细地阐明本专利技术。参照以下结合附图的描述，可以更好地理解本专利技术的上述优点和本专利技术的其他优点，附图中附图说明图1是整体建模、模拟和分析环境的一个实施例的框图；图2A是可用于结合本专利技术的个人计算机的一个实施例的框图；图2B是可用于结合本专利技术的个人计算机的另一个实施例的框图；图3A和3B是描述可用于结合本专利技术的表格建模环境的实施例的画面；图4是方便构成化学反应或生物过程的框图表示的图形用户接口的一个实施例的画面；图5A是描述利用常微分方程的动态系统模型的框图；图5B是描述利用差分方程的动态系统模型的框图；图5C是描述利用代数方程的动态系统模型的框图；图6是描述模拟建模后的生物过程或化学反应而采取的步骤的一个实施例的流程图；图7描述为求解程序分配的存储器的框图；图8A描述为求解程序分配的存储器的框图，图中示出既保存数值又保存参考值的存储器的一部分。图8B描述为求解程序分配的存储器的框图，图中示出既保存数值又保存参考值和只有参考值的平行下标的存储器的一部分；图9是步骤序列的流程图，后跟本专利技术的实现执行前的恢复机制的说明性实施例。专利技术的详细说明现参见图1，图中示出用于建模、模拟和分析包括生物过程100的化学反应和生物学系统的整体系统的一个实施例的高层框图。如图1所示，系统100包括建模部件，在图1的示范性描述中被指定为建模环境110；模拟引擎120；以及分析环境130。模拟引擎120与建模环境110通信。模拟引擎120接收利用建模环境110产生的化学反应或生物过程模型。模拟引擎120把精心的改进传送到在建模环境110中建立的模型。分析环境130与建模环境110和模拟引擎120通信。分析环境130可以用于直接对建模环境110中建立的模型进行不同类型的分析。另外，分析环境130可以接收和处理来自模拟引擎120的结果，所述结果代表模拟引擎120对在建模环境中产生的模型的执行结果。换句话说，模拟引擎120产生模型的行为动态特性并把所述行为动态特性中的至少一些特性传送到分析环境。分析环境130可以提供对建模环境110中的模型的精心的改进，并可以提供执行模型时模拟引擎120使用的参数。下面将更详细地讨论建模环境110、模拟引擎120和分析环境130之间的相互作用。图1中描绘的整体系统可以在若干不同的计算平台上执行，诸如超级计算机、主机计算机、小型计算机、群集计算平台、工作站、通用台式计算机、膝上计算机和个人数字助理。图2A和2B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于根据在试验平台上进行的现场试验所产生的试验结果修改生物过程模型的系统，所述系统包括：　　　　模拟引擎，它从所述生物过程模型产生预计结果；以及　　　　分析环境，它与所述模拟引擎通信，所述分析环境从试验平台采集数据并把所述预计结果与从所述平台采集的数据比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-20 10/783,5221.一种用于根据在试验平台上进行的现场试验所产生的试验结果修改生物过程模型的系统，所述系统包括模拟引擎，它从所述生物过程模型产生预计结果；以及分析环境，它与所述模拟引擎通信，所述分析环境从试验平台采集数据并把所述预计结果与从所述平台采集的数据比较。2.如权利要求1所述的系统，其中所述分析环境输出由所述分析环境执行的分析的结果。3.如权利要求2所述的系统，其中所述分析环境包括图形显示，用于显示由所述模拟引擎产生的预计结果和从所述平台采集的试验数据。4.如权利要求1所述的系统，其中当由所述模拟引擎产生的所述预计结果和从所述平台采集的所述数据之间的差异超过预定的阈值时，所述分析环境产生一个事件。5.如权利要求1所述的系统，其中还包括建模环境，用于构造所述生物过程的模型。6.如权利要求5所述的系统，其中所述建模环境包括图形用户接口，用于接受用户命令和数据来构造所述生物过程的模型。7.如权利要求5所述的系统，其中所述分析环境与所述建模环境通信。8.如权利要求6所述的系统，其中所述分析引擎向所述建模环境发送从所述平台采集的所述数据。9.如权利要求8所述的系统，其中所述建模环境利用所述发送的数据来改善所述产生的生物过程的模型。10.如权利要求1所述的系统，其中所述分析环境从微点阵采集数据。11.如权利要求1所述的系统，其中所述分析环境从试验装置采集数据。12.一种用于响应由在试验平台上进行的现场试验产生的试验结果来修改生物过程模型的方法，所述方法包括以下步骤(a)进行现场试验；(b)通过模拟引擎访问所述生物过程的模型；(c)通过所述模拟引擎根据所述生物过程的所述模型产生预计结果；(d)采集与所述试验有关的数据；以及(e)通过分析环境把所述产生的预计结果和从所述试验平台采集的数据进行比较。13.如权利要求12所述的方法，其中还包括通过所述分析环境显示由所述模拟引擎产生的所述预计结果和从所述平台采集的所述试验数据的步骤。14.如权利要求13所述的方法，其中所述显示步骤包括用图解方式显示由所述模拟引擎产生的所述预计结果和从所述试验平台采集的所述试验数据。15.如权利要求13所述的方法，其中还包括当所述产生的预计结果和所述采集的数据之间的差异超过预定的阈值时产生一个事件的步骤。16.如权利要求12所述的方法，其中还包括通过建模环境接受用户命令和数据以便构造所述生物过程的模型的步骤。17.如权利要求16所述的方法，其中所述建模环境通过图形用户接口接收用户命令和数据。18.如权利要求16所述的方法，其中还包括把所述采集的数据发送至所述建模环境的步骤。19.如权利要求16所述的方法，其中还包括通过所述建模环境利用所述发送的数据产生所述生物过程的改善的模型的步骤。20.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：R卢里，JF希克林，RE帕克森，EW古利，
申请(专利权)人：数学工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]