SSA和显式tau跳跃随机求解器的比较

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这个例子展示了如何使用SSA随机求解器和显式tau -跳跃求解器建立和模拟一个模型。

将构建并随机模拟以下衰变-二聚反应:

反应1:s1 ->为零，反应速率常数c1 = 1.0
反应2:s1 < - > s2，具有反应速率常数，正向:c2f = 0.002反向:c2r = 0.5
反应3:s2 -> s3，反应速率常数c3 = 0.04
初始条件:s1 = 100000个分子，s2 = s3 = 0

本例所使用的参数和条件如Daniel T. Gillespie, 2001，“化学反应系统的近似加速随机模拟”，《化学物理杂志》，第115卷，第1期。第4页，1716-1733。

创建衰减二聚模型

模型= sbiommodel (“衰变-二聚反应集”）;

输入的反应

R1 =地址(模型，'s1 -> null'）;R2 = addresaction(模型，'2 s1 <-> s2'）;R3 = addresaction(模型，'s2 -> s3'）;

设置反应为MassAction

Kl1 = addkineticlaw(r1，“MassAction”）;Kl2 = addkineticlaw(r2，“MassAction”）;Kl3 = addkineticlaw(r3，“MassAction”）;

为每个反应添加速率常数

P1 = addparameter(kl1，“c1”，“价值”, 1.0);P2f = addparameter(kl2，“c2f”，“价值”, 0.002);P2r = addparameter(kl2，“c2r”，“价值”, 0.5);P3 = addparameter(kl3，“c3”，“价值”, 0.04);

为每个运动定律设置运动定律常数。

kl1。ParameterVariableNames = {“c1”};kl2。ParameterVariableNames = {“c2f”，“c2r”};kl3。ParameterVariableNames = {“c3”};

指定每个物种的初始数量

model.species(1)。InitialAmount = 100000;% s1model.species(2)。InitialAmount = 0;% s2model.species(3)。InitialAmount = 0;% s3

显示已完成的模型对象

模型

模型= SimBiology模型-衰减二聚反应集模型组成部分:隔间:1事件:0参数:4反应:3规则:0物种:3可观察物:0

显示反应对象

模型。反应

ans = SimBiology反应阵列索引:反应:1 s1 -> null 2 2 s1 <-> s2 3 s2 -> s3

显示物种对象

模型。物种

ans = SimBiology物种阵列索引:隔间:名称:值:单位:1无名s1 100000 2无名s2 0 3无名s3 0

获取模型的活动配置集。

c = getconfigset(模型，“活跃”）;

用SSA随机求解器和绘图模拟模型

Tfinal = 30，每10个数据点记录一次。

cs。SolverType =“ssa”；cs。StopTime = 30;solver = cs.SolverOptions;解算器。LogDecimation = 10;cs.CompileOptions.DimensionalAnalysis = false;[t_ssa, x_ssa] = sbiosimulation (model);H1 = subplot(2,1,1);Plot (h1, t_ssa, x_ssa(:，1)，“。”）;H2 = subplot(2,1,2);Plot (h2, t_ssa, x_ssa(:，2:3)，“。”）;网格(h1,“上”）;网格(h2,“上”）;标题(h1,“衰变二聚反应”）;ylabel (h1,“S1的数量”）;ylabel (h2,“S2 & S3的数量”）;包含(h2,“时间”）;传奇(h2,“S2”，“S3”）;

图中包含2个轴对象。标题为衰变二聚反应的Axes对象1包含一个类型为line的对象。坐标轴对象2包含2个line类型的对象。这些对象表示S2、S3。

用显式tau跳跃求解器模拟模型，并在同一图中绘图

在不关闭图形窗口的情况下，使用显式tau跳跃求解器绘制结果。

Tfinal = 30，每10个数据点记录一次。求解器的可接受误差容限为0.03。

cs。StopTime = 30;cs。SolverType =“explTau”；solver = cs.SolverOptions;解算器。LogDecimation = 10;[t_etl, x_etl] = sbiosimulation (model);(h1,“上”）;(h2,“上”）;Plot (h1, t_etl, x_etl(:，1)，“o”）;Plot (h2, t_etl, x_etl(:，2:3)，“o”）;传奇(h2,“S2 (SSA)”，S3 (SSA)的，'S2 (Exp. Tau)'，'S3 (Exp. Tau)'）;(h1,“关闭”）;(h2,“关闭”）;

图中包含2个轴对象。axis对象1的标题为衰变二聚反应，包含2个类型为行的对象。坐标轴对象2包含4个line类型的对象。这些对象表示S2 (SSA)， S3 (SSA)， S2 (Exp. Tau)， S3 (Exp. Tau)。

SSA算法与显式tau跳跃算法步数的比较

流('大约SSA步数:%d\n'，(长度(t_ssa) * 10));

大约SSA步数:616010

流(显式tau跳跃步骤的近似数:%d\n，.．.(length(t_etl) * 10));

大约明确的tau跳跃步骤数:620