主要内容

createSimFunction(模型)

创建SimFunction对象

描述

例子

F=createSimFunction(模型,参数个数,可见,剂量创建一个SimFunction对象F你可以像函数句柄一样执行。的参数个数可见参数定义函数的输入和输出F当它被执行时,并且剂量定义物种的剂量信息。看到SimFunction对象有关如何执行的详细信息,请参阅F

例子

F=createSimFunction(模型,参数个数,可见,剂量,变体创建一个SimFunction对象,应用存储在中的值变体,变量对象的向量,作为模型基线值。

例子

F=createSimFunction(___,名称,值使用一个或多个指定的附加选项名称,值对参数。

请注意

  • 当出现以下情况时,模型的有效剂量和变量将被忽略:F被执行。

  • F在创建后是不可变的。

  • F在第一次执行函数时自动加速,除非AutoAccelerate.如果希望在部署应用程序中加速对象,则手动加速该对象。

输入参数

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SimBiology模型,指定为SimBiology模型对象

函数使用相同的配置集设置通过复制配置集调查对象模型对象。然而,该函数忽略以下内容配置集设置:状态日志,OutputTimes,StopTimeSensitivityAnalysisOptions因为这些设置是由函数的其他输入提供的。

sim函数的输入F,指定为字符向量、字符向量的单元格数组、空单元格数组{}SimBiology。场景对象。字符向量表示定义输入的模型数量(物种、隔间或参数)的名称F.使用空单元格数组{}或空场景对象SimBiology.Scenarios.empty()创建SimFunction对象它没有参数。

要明确地命名模型数量,请使用限定名称,其中包括单元的名称。若要命名反应作用域的参数,请使用反应名称来限定参数。如果名称不是有效的MATLAB®变量名,用方括号括起来,如[反应1]。[参数1]

sim函数的输出F,指定为字符向量或字符向量的单元格数组。字符向量表示模型数量(物种、隔间或参数)的名称或可观测的对象的输出F

剂量种类或剂量对象,指定为字符向量、字符向量单元阵列、剂量对象向量或空数组[]

如果它是[],没有物种被剂量在模拟期间,除非你指定场景在其条目中定义了剂量的对象。

如果是字符向量的单元格数组,则它必须是1-x-N数组,在哪里N是给药物种名称的数量。如果计划使用,可以使用重复的物种名称多剂当运行sim函数时,针对同一物种F. 仅使用剂量种类名称不包含有关剂量特性的信息。如果您的剂量对象包含参数化属性,例如,使用剂量对象作为输入,而不仅仅是物种名称,以便将此类参数信息传递给创建的SimFunctionF

如果它是剂量对象的向量,则必须为1-x-N向量,N为剂量对象的数量。如果剂量对象具有非默认数值的属性,则忽略这些值并发出警告。只有TargetName,DurationParameterName,LagParameterName参数化属性用于创建SimFunction对象F,即定义的属性F.详细了解如何属性表已填充,请参见财产摘要

的创建期间指定的剂量信息SimFunction对象必须与您在对象执行期间指定的剂量信息一致。换句话说,在的属性SimFunctionF必须等于输入的剂量之和场景反对φ以及输入参数u当你执行对象时。

替代模型值,指定为变量对象的变量或向量。这些值应用于模型基线值时SimFunction对象。如果有多个变量引用同一模型元素,则使用最后一个引用。

名称-值参数

指定可选的逗号分隔的对名称,值参数。名称参数名和价值是对应的值。名称必须出现在引号内。可以以任意顺序指定多个名称和值对参数Name1, Value1,…,的家

例子:“UseParallel”,对指定执行SimFunctionF同时。

执行SimFunction的标志F并行地,指定为逗号分隔的对,由“UseParallel”符合事实的如果符合事实的和并行计算工具箱™可用,SimFunctionF并行执行。

例子:“UseParallel”,符合事实的

标志加速对模型的第一次评价SimFunction对象,指定为逗号分隔的对,由“AutoAccelerate”符合事实的

将值设置为如果你有一个模型,因为模型的加速可能会比模型的实际模拟花费更长的时间,所以要快速模拟。

例子:“AutoAccelerate”,

灵敏度输出因子,指定为逗号分隔对组成“SensitivityOutputs”以及字符向量的单元格数组。字符向量是需要计算灵敏度的模型数量(物种和参数)的名称。默认值是{}这意味着没有输出因素。输出因子是时间相关导数的分子SimBiology的敏感性分析

使用关键字“所有”“所有”将所有型号的数量指定为灵敏度输出。然而,{'all'}表示名为的模型数量全部的在模型中。[“全部”、“x”]为命名的物种设置灵敏度输入因子或输出因子全部的x

必须同时指定两者“SensitivityOutputs”“SensitivityInputs”灵敏度计算的名称-值对参数。

例子:“SensitivityOutputs”,“所有”

灵敏度输入因子,指定为逗号分隔对,包括“SensitivityInputs”以及字符向量的单元格数组。角色向量是要计算灵敏度的模型数量(物种、隔间和参数)的名称。默认值是{}这意味着没有输入因素。输入因子是时间相关的导数的分母SimBiology的敏感性分析

使用关键字“所有”“所有”将所有型号的数量指定为灵敏度输出。然而,{'all'}表示名为的模型数量全部的在模型中。[“全部”、“x”]将灵敏度输入或输出设置为所命名的物种全部的x

必须同时指定两者“SensitivityOutputs”“SensitivityInputs”灵敏度计算的名称-值对参数。

例子:“SensitivityInputs”,{“Reaction1.c1”、“Reaction1.c2”}

计算灵敏度的归一化,指定为逗号分隔对,由“SensitivityNormalization”“没有”,“一半”“全部”

  • “没有”—不规格化(默认)

  • “一半”-只对分子进行标准化

  • “全部”-全脱维

有关详细信息,请参见归一化

例子:“SensitivityNormalization”,“全部”

输出参数

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SimFunction,返回为SimFunction对象SimFunctionSensitivity对象.你可以执行F比如函数句柄。

F是一个SimFunctionSensitivity对象如果指定非空“SensitivityOutputs”“SensitivityInputs”名称-值对参数。

例子

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这个例子使用了一个具有一级反应的放射性衰变模型 d z d t c x ,在那里xz物种和c是正速率常数。

加载包含放射性衰变模型的样例项目m1

SBIOLADP项目radiodecay

创建一个SimFunction对象,指定参数Reaction1.c和物种x作为无剂量物种的功能输出。

f = createSimFunction (m1,“Reaction1.c”,“x”[])
函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数参数:函数:函数参数:函数参数:函数参数:函数:函数:函数参数:函数:函数参数:函数参数:函数:函数:函数函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数:函数名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名名值值:函数函数函数函数函数,厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄厄uuuuu{'x'}{'species'}{'molecular'}剂量:无时间单位:秒

如果单位转换选项被设置为SimFunction对象f创建时,该表不显示模型数量的单位。

为了说明这一点,首先设置单位转换选项

c = getconfigset (m1);cs.CompileOptions.UnitConversion = false;

创建SimFunction对象,并注意变量名为单位就消失了。

f = createSimFunction(m1, {)“Reaction1.c”},{“x”}, [])
f=SimFunction参数:名称值类型{Uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu

如果模型中的任何物种正在被剂量化,则将剂量化物种的名称指定为最后一个参数。例如,如果物种x,指定它为最后一个参数。

f = createSimFunction(m1, {)“Reaction1.c”},{“x”},“x”
f=SimFunction参数:名称值类型{uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu

一旦SimFunction对象创建时,可以像函数句柄一样执行它,并执行参数扫描(如果并行计算工具箱™可用,则并行执行)、蒙特卡罗模拟,并使用多个或向量化剂量进行扫描。看到SimFunction对象更多的例子。

此示例创建了一个SimFunction使用RepeatDoseScheduleDose对象或这些对象的向量。但是,如果任何剂量对象包含以下数据:开始时间,,则忽略此类数据,并发出警告。只使用可用的数据TargetName,LagParameterNameDurationParameterName剂量物体的。

加载包含放射性衰变模型的样例项目m1

SBIOLADP项目radiodecay

创建一个RepeatDose对象并指定其属性。

rdose = sbiodose (“rd”);rdose.TargetName=“x”;rdose。开始时间= 5;rdose。TimeUnits =“第二”;rdose。数量= 300;rdose。AmountUnits =“分子”;rdose。率=1;rdose。率单位=“分子/秒”;rdose。间隔= 100;rdose。RepeatCount = 2;

向模型中添加延迟参数和持续时间参数。

lagPara = addparameter (m1,“lp”);lagPara。价值=1;lagPara。价值单位=“第二”;duraPara=addparameter(m1,“迪拜”);duraPara。价值=1;duraPara。价值单位=“第二”

将这些参数设置为剂量对象。

rdose。LagParameterName =“lp”;rdose。DurationParameterName =“迪拜”

创建一个SimFunction对象f使用RepeatDose对象红糖你刚刚创造的。

f = createSimFunction (m1, {“Reaction1.c”},{“x”,“z”},rdose)
警告:DOSED中的一些Dose对象有数据。该数据将被忽略。在SimFunction > > SimFunction。SimFunction一个t847 In SimFunction>SimFunction.createSimFunction at 374 f = SimFunction Parameters: Name Value Type Units _____________ _____ ___________ __________ 'Reaction1.c' 0.5 'parameter' '1/second' Observables: Name Type Units ____ _________ __________ 'x' 'species' 'molecule' 'z' 'species' 'molecule' Dosed: TargetName TargetDimension __________ _______________________________ 'x' 'Amount(e.g. mole or molecule)' DurationParameterName DurationParameterValue _____________________ ______________________ 'dp' 1 DurationParameterUnits LagParameterName ______________________ ________________ 'second' 'lp' LagParameterValue LagParameterUnits _________________ _________________ 1 'second'

出现警告消息,因为红糖对象包含数据(开始时间,,)被忽略createSimFunction方法。

的不同签名SimFunction对象模拟和扫描Gillespie[1]描述的Lotka-Volterra(捕食者-猎物)模型的参数。

加载包含模型的样例项目m1

SBIOLADP项目洛特卡

创建SimFunction对象fc1c2作为要扫描的输入参数,以及y1y2作为无剂量物种的功能输出。

f = createSimFunction (m1, {“反应1.c1”,“Reaction2.c2”},{“y1”,“日元”}, [])
f = SimFunction参数:值类型名称  ________________ _____ _____________ {' Reaction1。c1'} 10 {'parameter'} {'c2'} 0.01 {'parameter'} Observables: Name Type ______ ___________ {'y1'} {'species'} {'y2'} {'species'} Dosed: None

定义一个输入矩阵,其中包含每个参数的值(c1c2)对于每个模拟。行数表示模拟总数,每个模拟使用每行中指定的参数值。

Phi = [10 0.01;十0.02);

运行模拟,直到停止时间为5,并绘制模拟结果。

sbioplot (f(φ,5));

图中包含一个轴对象。标题为States versus Time的axes对象包含4个类型为line的对象。这些对象表示运行1 - y1,运行1 - y2,运行2 - y1,运行2 - y2。

您还可以为每个模拟指定一个表示不同停止时间的向量。

t_stop =(3、6);sbioplot (f(φ,t_stop));

图中包含一个轴对象。标题为States versus Time的axes对象包含4个类型为line的对象。这些对象表示运行1 - y1,运行1 - y2,运行2 - y1,运行2 - y2。

接下来,将输出时间指定为向量。

t_output = 0:0.1:5;sbioplot (f(φ,[][],t_output));

图中包含一个轴对象。标题为States versus Time的axes对象包含4个类型为line的对象。这些对象表示运行1 - y1,运行1 - y2,运行2 - y1,运行2 - y2。

将输出时间指定为向量的单元格数组。

T_output = {0:0.01:3, 0:0.2:6};Sbioplot (f(phi, [], [], t_output));

图中包含一个轴对象。标题为States versus Time的axes对象包含4个类型为line的对象。这些对象表示运行1 - y1,运行1 - y2,运行2 - y1,运行2 - y2。

这个例子展示了如何计算Lotka-Volterra模型中某些物种的敏感性SimFunctionSensitivity对象。

加载示例项目。

SBIOLADP项目洛特卡

定义输入参数。

params = {“反应1.c1”,“Reaction2.c2”};

定义观察到的物种,它们是模拟的输出。

可见= {“y1”,“日元”};

创建一个SimFunctionSensitivity对象。将灵敏度输出因子设置为所有物种(y1y2)在可见论证和输入因素的那些参数个数参数(c1c2),将名称-值对参数设置为“所有”

f = createSimFunction (m1, params,可见,[],“SensitivityOutputs”,“所有”,“SensitivityInputs”,“所有”,“SensitivityNormalization”,“全部”
f = SimFunction参数:值类型名称  ________________ _____ _____________ {' Reaction1。c1'} 10 {'parameter'} {'c2'} 0.01 {'parameter'} Observables: Name Type ______ ___________ {'y1'} {'species'} {'y2'} {'species'} Dosed: None Sensitivity Input Factors: Name Type ________________ _____________ {'Reaction1.c1'} {'parameter'} {'Reaction2.c2'} {'parameter'} Sensitivity Output Factors: Name Type ______ ___________ {'y1'} {'species'} {'y2'} {'species'} Sensitivity Normalization: Full

通过使用执行对象来计算灵敏度c1c2分别设置为10和0.1。将输出次数从1设置为10。t包含时间点,y包含仿真数据,并且sensMatrix灵敏度矩阵是否包含的灵敏度y1y2关于c1c2

[t y sensMatrix] = f (0.1 [10], [], [], 1:10);

检索时间点5的灵敏度信息。

temp=sensMatrix{:};sensMatrix2=temp(t{:}==5,:,:);sensMatrix2=SHEEK(sensMatrix2)
sensMatrix2 =2×237.6987 -6.8447 -40.2791 5.8225

一排sensMatrix2表示输出因子(y1y2).列表示输入因子(c1c2).

年代 e n 年代 一个 t r x 2 y 1 c 1 y 2 c 1 y 1 c 2 y 2 c 2

将停止时间设置为15,但不指定输出时间。在这种情况下,输出时间默认为解算器时间点。

sd=f([10,0.1],15);

的计算灵敏度SimData对象sd

[t、y、输出、输入]= getsensmatrix (sd);

绘制物种的敏感性图y1y2关于c1

图;情节(t y (:,: 1));传奇(输出);标题(物种y1和y2对参数c1的敏感性);包含(“时间”);伊莱贝尔(“敏感性”);

图中包含一个轴对象。以物种y1和y2关于参数c1的敏感性为标题的轴对象包含2个类型为line的对象。这些对象代表y1 y2。

绘制物种的敏感性图y1y2关于c2

图;情节(t y (:,: 2));传奇(输出);标题('物种y1和y2对参数c2的敏感性');包含(“时间”);伊莱贝尔(“敏感性”);

图中包含一个轴对象。标题为物种y1和y2关于参数c2敏感性的轴对象包含2个类型为line的对象。这些对象代表y1 y2。

或者,您可以使用斯比奥普洛特

sbioplot(sd);

图中包含一个轴对象。标题状态随时间变化的Axis对象包含6个line类型的对象。这些对象表示y1,y2,d[y1]/d[Reaction1.c1],d[y2]/d[Reaction1.c1],d[y1]/d[Reaction2.c2],d[y2]/d[Reaction2.c2]。

您还可以使用计算的灵敏度的时间积分绘制灵敏度矩阵y1y2.图中显示y1y2c1c2

[~,in,out]=大小(y);结果=零(输入、输出);i = 1:j=1:out结果(i,j)=trapz(t(:),abs(y(:,i,j));结束结束图;hbar=bar(结果);haxes=hbar(1).父项;haxes.XTick=1:长度(输出);haxes.XTickLabel=输出;图例(输入,“位置”,“NorthEastOutside”);伊莱贝尔(“敏感性”);

图中包含一个轴对象。axis对象包含两个bar类型的对象。这些对象代表了反应式1。c1, Reaction2.c2。

本例显示了如何模拟正常和糖尿病受试者的葡萄糖-胰岛素反应。

加载葡萄糖-胰岛素反应模型。具体型号请参见出身背景章节模拟葡萄糖-胰岛素反应

sbioloadproject (“insulindemo”,“m1”

该模型包含不同的初始条件,存储在不同的变体中。

变量= getvariant (m1);

了解2型糖尿病患者的初始情况。

类型2 =变体(1)
type2=SimBiology变体-2型糖尿病(非活动)内容索引:类型:名称:属性:值:1参数血浆体积。。。值1.49 2参数k1值0.042 3参数k2值0.071 4参数血浆体积。。。值0.04 5参数m1值0.379 6参数m2值0.673 7参数m4值0.269 8参数m5值0.0526 9参数m6值0.8118 10参数肝脏体外循环。。。值0.6 11参数kmax值0.0465 12参数kmin值0.0076 13参数kabs值0.023 14参数kgri值0.0465 15参数f值0.9 16参数a值6e-05 17参数b值0.68 18参数c值0.00023 19参数d值0.09 20参数kp1值3.09 21参数kp2值0.0007 22参数kp3值0.005 23参数kp4值0.0786 24参数ki值0.0066 25参数[Ins Ind Glu U…值1 26参数Vm0值4.65 27参数Vmx值0.034 28参数Km值466.21 29参数p2U值0.084 30参数K值0.99 31参数α值0.013 32参数β值0.05 33参数伽马值0.5 34参数ke1值0.0007 35参数ke2值269 36参数基础血浆G…值164.18 37参数基础血浆I…值54.81

禁止模拟期间发出的信息性警告。

warnSettings =警告(“关闭”,“SimBiology: DimAnalysisNotDone_MatlabFcn_Dimensionless”);

创建SimFunction对象以模拟正常和糖尿病受试者的葡萄糖-胰岛素反应。

  • 指定一个空数组{}对于第二个输入参数,表示将使用基本参数值模拟模型(即不执行参数扫描)。

  • 指定血糖和胰岛素浓度作为响应(要绘制的函数的输出)。

  • 指定物种剂量作为剂量的物种。这种物质代表模拟开始时葡萄糖的初始浓度。

normSim = createSimFunction (m1, {},...“(等离子Glu浓缩)”,“(血浆Ins浓缩的)”},“剂量”
normSim = SimFunction参数:可见:名字类型的单位  _____________________ ___________ _______________________ {'[ 等离子体Glu浓缩的]}{“物种”}{毫克/分升的}{'[血浆Ins浓缩的]}{“物种”}{“皮摩尔/升”}给:TargetName TargetDimension  __________ _____________________ {' 剂量的}{的质量(例如,克)}TimeUnits:小时

对于糖尿病患者,使用变量指定初始条件类型2

diabSim = createSimFunction (m1, {},...“(等离子Glu浓缩)”,“(血浆Ins浓缩的)”},“剂量”,第2类)
diabSim = SimFunction参数:可见:名字类型的单位  _____________________ ___________ _______________________ {'[ 等离子体Glu浓缩的]}{“物种”}{毫克/分升的}{'[血浆Ins浓缩的]}{“物种”}{“皮摩尔/升”}给:TargetName TargetDimension  __________ _____________________ {' 剂量的}{的质量(例如,克)}TimeUnits:小时

在模拟开始时,选择一份代表78克葡萄糖的单餐剂量。

singleMeal = sbioselect (m1,“名字”,“单餐”);

将剂量信息转换为表格格式。

可食=可食(单餐);

模拟正常受试者24小时的葡萄糖-胰岛素反应。

sbioplot (normSim([], 24岁,mealTable));

图中包含一个轴对象。标题状态随时间变化的Axis对象包含2个line类型的对象。这些对象代表葡萄糖外观、血浆葡萄糖浓度、胰岛素分泌、血浆胰岛素浓度。

模拟糖尿病患者24小时的葡萄糖-胰岛素反应。

sbioplot(diabSim([],24,可测量));

图中包含一个轴对象。标题状态随时间变化的Axis对象包含2个line类型的对象。这些对象代表葡萄糖外观、血浆葡萄糖浓度、胰岛素分泌、血浆胰岛素浓度。

使用变体执行扫描

假设您希望使用包含不同胰岛素损害的不同初始条件的变量数组执行参数扫描。例如,模型m1有对应于低胰岛素敏感性和高胰岛素敏感性的变异。您可以通过对SimFunction对象的单个调用来模拟这两种情况下的模型。

选择要扫描的变体。

varToScan = sbioselect (m1,“名字”,...“低胰岛素敏感性”,“高胰岛素敏感性”});

检查每个变量中存储了哪些模型参数。

varToScan (1)
ans = SimBiology Variant - Low insulin sensitivity (inactive) ContentIndex: Type: Name: Property: Value: 1 parameter Vmx Value 0.0235 2 parameter kp3 Value 0.0045
varToScan (2)
ans=SimBiology变体-高胰岛素敏感性(非活性)内容索引:类型:名称:属性:值:1参数Vmx值0.094 2参数kp3值0.018

这两种变体存储的交替值Vmxkp3参数。创建SimFunction对象时,需要将其指定为输入参数。

创建SimFunction对象以扫描变量。

variantScan = createSimFunction (m1, {“Vmx”,“kp3”},...“(等离子Glu浓缩)”,“(血浆Ins浓缩的)”},“剂量”);

模拟模型并绘制结果。运行1包括低胰岛素敏感性和低胰岛素敏感性的模拟结果运行2对于高胰岛素敏感性。

sbioplot(Variatscan(varToScan,24岁,可测量));

图中包含一个轴对象。标题为States versus Time的axes对象包含4个类型为line的对象。这些对象表示Run 1 - Glucose的外观。血浆Glu Conc, Run 1 -胰岛素分泌。血浆in Conc, Run 2 -葡萄糖出现。血浆Glu Conc, Run 2 -胰岛素分泌。血浆Ins浓缩的。

低胰岛素敏感性导致血糖浓度升高和延长。

恢复警告设置。

警告(warnSettings);

参考文献

D.T.吉莱斯皮(1977)。耦合化学反应的精确随机模拟。物理化学学报。81(25),2340-2361。

扩展能力

R2014a中引入