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Previous issue date: 2016-03-31 / A biologia sistêmica é uma das áreas emergentes mais poderosas no terceiro milênio por combinar de forma interdisciplinar conhecimentos e ferramentas da biologia, ciência da computação, medicina, química e engenharia. Entretanto, o contínuo desenvolvimento de experimentoscomputacionaiséacompanhadoporproblemascomoaintegraçãomanualde ferramentas para simulação e análise; a perda de modelos pela obsolescência de software; e a dificuldade para reprodução dos experimentos devido à falta de detalhes do ambiente de execução utilizado. A maioria dos modelos quantitativos publicados em biologia são perdidos porque eles, ou não estão mais disponíveis, ou porque são insuficientemente caracterizados para permitir sua reprodução. Este trabalho propõe uma abordagem para guiaroregistrodeexperimentosin silico comfoconasuareprodução.Aabordagemprevê a criação de uma série de anotações durante um trabalho em modelagem computacional, amparado por um ambiente de software, onde o pesquisador realiza as etapas de integração de ferramentas, descrição de processos e execução de experimentos. O objetivo é capturaroprocessodemodelagemdeformanãoinvasivaparaaumentaratrocadeconhecimento, permitir repetição e validação dos resultados e diminuir o retrabalho em grupos depesquisainterdisciplinares.Umambientecomputacionalprotótipofoiconstruídoedois fluxos de trabalho de ferramentas diferentes foram integradas como estudos de caso. O primeiro usa modelos da eletrofisiologia cardíaca para se construir novas aplicações sobre o ambiente. O segundo apresenta um novo uso para os metamodelos de dinâmica de sistemas para simular a resposta do sistema imune inato em uma seção planar de tecido. Foi observada a completa captura dos workflow de simulação e tratamento dos dados de saída nos dois experimentos de controle. O ambiente permitiu a reprodução e adaptação dos experimentos em três níveis diferentes: a criação de novos experimentos utilizando a mesma estrutura do original; a definição de novos aplicativos que utilizam variações da estrutura do experimento original; reaproveitamento do fluxo de trabalho para alterações nos modelos e condições originais. / Systems Biology is one of the most powerful emerging areas in the third millennium that combines, in an interdisciplinary way, knowledge and tools of Biology, Computer Science, Medicine, Chemistry and Engineering. However, the continued development of computational experiments is accompanied by problems such as manual integration of tools to simulation and analysis; loss of models due software obsolescence; and the difficulty to reproduce the experiments due to lack of details of the execution environment used. Most quantitative models published in Biology are lost because they, or are no longer available or are insufficiently characterized for reproduction. This work proposes an approach to guide the registration of in silico experiments focused on its reproduction. The approach involvesthecreationofaseriesofannotationsduringcomputationalmodeling,supported by a software environment where the researcher conducts the tool integration steps, process description and execution of experiments. The goal is to noninvasively capture the modelingprocesstoincreasetheexchangeofknowledge,allowrepetitionandvalidationof the results and reduce rework in interdisciplinary research groups. A prototype was built and two different workflows have been integrated as case studies. The first uses models and tools of cardiac electrophysiology to build new applications on the environment. The secondpresentsanewuseforthesystemdynamicsmetamodelingtosimulatetheresponse of the innate immune system in a planar section of tissue. The complete capture of workflow, consisting of simulation and processing of output data, in two control experiments, was observed. The environment allowed the reproduction and adaptation of experiments at three different levels: the creation of new experiments using the same structure as the original one; the definition of new applications that use variations of the structure of the original experiment; the reuse of workflow to change models and original condition.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/3279 |
| Date | 31 March 2016 |
| Creators | Knop, Igor de Oliveira |
| Contributors | Barbosa, Ciro de Barros, Santos, Rodrigo Weber dos, Oliveira, Alcione de Paiva, Barros, Márcio de Oliveira, Bernardino, Heder Soares |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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