Моделирование основных принципов биологических систем (организмы + глюкоза) — различия между версиями

Версия 17:53, 4 ноября 2015

Жизненный цикл живых организмов, с одной стороны, подчиняется простым правилам, которые легко пронаблюдать, с другой же, помогает понять появление, существование и дальнейшее развитие всех живых организмов в целом. Именно поэтому было решено смоделировать развитие простейшей биологической системы.

В качестве «платформы» для моделирования используется клеточный автомат.

Описание системы

Модель представляет из себя замкнутое поле, где в начальный момент времени случайным образом распределены организмы (обозначены черными точками). Организмы обладают массой, которая растет со временем при потреблении глюкозы. Глюкоза - параметр системы, обозначающий количество пищи в системе. Она равномерно распределена по всей системе в любой момент времени и каждый шаг времени каждым организмом поглащается определённое количество глюкозы [math]m_{pg}[/math].

Когда масса организма [math]m_{P}[/math] достигает определённого значения [math]m_{req}[/math], он делится на родительский и дочерний (если вокруг родительского организма есть место для появления дочернего). Масса, требуемая для деления [math]m_{req}[/math], и масса дочернего организма [math]m_d[/math] --- задаваемые параметры системы. Масса организма-родителя после деления расчитывается следующим образом:

[math]m_{Pa} = m_{P} - m_d[/math].

В системе определена продолжительность жизни организмов [math]t_L[/math]. Когда возраст организма достигает значения [math]t_L[/math] --- организм удаляется с поля (умирает), а его масса превращается в глюкозу.

Итого, 7 параметров (???каких в сумме???), задающих начальное состояние системы, каждый из которых можно регулировать.

Программа

Регулятор FPS позволяет установить количество шагов (итераций) в секунду. Регулятором Эксперимент можно переключаться между заранее подготовленными экспериментами. Первый эксперимент можно условно назвать "Клетка", второй "Мышь". Названия выбраны с целью развития в направлении приближения системы к реальной биологической системы. Это накладывает более строгие рамки на соотношения между такими величинами, как "масса" и "масса,необходимая для размножения"; более строго определить параметр "вероятность передвижения"; и,что самое важное, перейти от абстрактных условных единиц к вполне реальным и ввести типичное для данного вида распределение по возрасту и массе. Для этих двух экспериментов установлены данные единицы измерения :

• Единица времени (сколько времени "проходит" в системе между двумя итерациями - четверть суток;
• Единица массы - масса одной молекулы глюкозы (3 * 10^-25 мг).

Данные рамки позволяют облегчить основную цель проекта - нахождения зависимости в развитии биологической системы от начальных параметров системы путем уменьшения количества тех самых параметров, используя знания, данные биологией.