Elementos da linguagem CellML - Contexto Biológico

3. Contexto Biológico

3.3. CellML

3.3.1. Elementos da linguagem CellML

Os elementos da linguagem CellML são usados para descrever modelos, componentes, variáveis e unidades. Componentes podem ser agrupados para representar contenção ou encapsulamento. A partir da versão 1.1 unidades e componentes podem ser compartilhados usando um mecanismo de importação. A Figura 6 mostra um fragmento do modelo Hodgkin-Huxley descrito em CellML (CELLML REPOSITORY, 2008), com alguns dos principais elementos da linguagem (dois componentes, suas variáveis, a expressão matemática associada ao componente e a conexão entre os dois componentes).

</component> ...

<map_components component_2="sodium_channel" component_1="membrane"/> <map_variables variable_2="V" variable_1="V"/>

<map_variables variable_2="i_Na" variable_1="i_Na"/> </connection>

Figura 6. Um fragmento do modelo Hodgkin-Huxley descrito em CellML (CELLML REPOSITORY, 2008).

A Figura 7 apresenta um esquema dos elementos que compõem um modelo CellML (SCHILSTRA,2005). A seguir são descritos, de forma resumida, os principais elementos da linguagem, com base na especificação disponível em (CUELLAR et al., 2006).

Figura 7. Representação em esquema dos elementos de um modelo CellML (SCHILSTRA,2005).

Modelos e Componentes

Modelos CellML são representados como uma rede de componentes interconectados. Um modelo recebe um nome e um identificador único (cmeta:id), usado para referenciar o modelo através de uma URI.

Um componente é a menor unidade funcional de um modelo. Cada componente deve conter pelo menos uma variável, e pode conter definição de unidades e equações matemáticas que descrevem como o componente se comporta dentro do modelo.

Variáveis

Uma variável CellML é uma entidade nomeada que pertence a um único componente. O objetivo principal de uma variável é representar quantidades usadas nas equações matemáticas. Uma variável pode ter um valor inicial e pode ter atributos (como unidade, interface pública e interface privada).

Matemática

As equações matemáticas são expressas em Content MathML 2.0 (MATHML, 2001), uma linguagem de marcação baseada em XML. Em um modelo CellML são definidas dentro dos componentes, sob o espaço de nomes MathML. MathML provê um extenso conjunto de operadores e containers, possibilitando a combinação destes em expressões matemáticas. Apesar de um documento CellML poder conter qualquer elemento da linguagem MathML, os autores da linguagem definiram um subconjunto de elementos para seu uso em um modelo CellML. Este subconjunto visa facilitar a

interoperabilidade entre diferentes aplicações de software e é considerada suficiente para descrever a matemática da maioria dos modelos biológicos.

Conexões

É possível realizar o mapeamento de uma variável definida em um componente com o valor de outra variável, definida em outro componente. Entretanto, o valor da variável não pode ser matematicamente alterado dentro do componente, se este valor foi importado de uma variável que pertence a outro componente.

Conexões permitem a troca de informações entre componentes. Uma conexão consiste de um conjunto de mapeamentos entre as variáveis de dois componentes. Somente uma conexão pode ser definida entre dois componentes quaisquer em um modelo.

Unidades

A especificação de CellML exige que todas as variáveis e números usados no modelo sejam declarados com um conjunto de unidades. Esta característica assegura o reuso dos componentes e modelos CellML, uma vez que componentes e modelos contendo variáveis com unidades diferentes mas com as mesmas dimensões podem ser conectadas. CellML provê um dicionário de unidades padrão, baseado no Sistema Internacional de Unidades (SI) (SI, 2006), com algumas unidades derivadas do SI e outras unidades não definidas no SI que são usadas com freqüência em modelos biológicos. É possível criar unidades definidas pelo usuário a partir das unidades já presentes no dicionário. Isto permite que os autores de modelos possam trabalhar com as unidades de sua escolha, enquanto assegura que os modelos poderão ser integrados com modelos que usam outras unidades.

Grupos

Grupos são usados para fornecer uma estrutura ao modelo. Eles definem relacionamentos nomeados entre os componentes. Dois tipos de agrupamento são definidos na especificação de CellML: encapsulamento e contenção.

Encapsulamento (encapsulation) é um tipo lógico de agrupamento, usado como uma conveniência de modelagem. O encapsulamento permite ao autor do modelo

ocultar um grupo de componentes do resto do modelo, usando um único componente como uma interface através da qual as variáveis podem ser permutadas entre o conjunto encapsulado e os demais componentes do modelo.

Contenção (containment) é usada para descrever a organização física ou geométrica do modelo, como a estrutura biológica. Este tipo de agrupamento especifica que os componentes estão fisicamente contidos dentro do componente pai. Por exemplo, um componente representando um canal na membrana celular pode estar fisicamente contido no componente representando a membrana, mas não necessariamente encapsulado neste componente, principalmente se houver variáveis exportadas do componente canal que são usadas em outros componentes do modelo.

Importação

A partir da versão 1.1, a linguagem CellML permite a importação de componentes, conexões e unidades de outros modelos, a fim de serem reusados no modelo corrente. Esta característica possibilita que modelos anteriores possam ser usados como um framework no qual novos componentes são adicionados para a construção de novos modelos.

Metadados

Metadados são embutidos em modelos CellML usando a linguagem RDF. Metadados contém informações que provêem um contexto para o modelo, descrevendo a literatura de referência na qual o modelo está baseado, identificando o criador do modelo e suprindo informações biológicas sobre o modelo, tais como o tipo específico de célula para o qual o modelo foi desenvolvido.

No documento elyedsondasilvamatos (páginas 38-42)