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Um post convidado por Xavier DRAYE, Guillaume LOBET, Brieuc RYELANDT, Antoine RUMMENS, Thomas FERON, Gabriel CARESTIA, Timothée, François DUQUESNE, Nicolas DEFFENSE e Fabio CLAPS

contexto

Depois dos anos, uma pequena festa da comunidade de pesquisadores de biologia vegetal desenvolveu e utilizou modelos vegetais. Ne vous trompez pas: en parlant de modèles vegétaux, nous ne faisons pas référence a une plante modèle (Arabidopsis, maïs ou Brachypodium, selon ce que vous preférez), mais à des modèles informatiques de plantes. Des Plantes Virtulles. Des plantes ne provenant pas d'ATCG, mais de 0 et 1.

Esses modelos vegetais foram usados ​​para descrever a formação, o croissance e o desenvolvimento dos órgãos vegetais (por exemplo, as raízes, os tigres, as frutas ou os feuilles), além de comentar esses órgãos influentes e influenciados por seu ambiente. Estes modelos verdes são aplicados em telas de luxo, de organização au champs, o que os torna extremamente versáteis e seu potencial de aplicação é muito grande.

No entanto, a comunidade de pesquisadores de biologia vegetal em seu conjunto não utiliza belos modelos vegetais. Pourquoi?

L'une des raisons pourrait être que les modèles végétaux peuvent être effrayants (bien que nous n'ayons pas de données solides pour confirmer cette firmation). Em efeito, des que você fala com um modelista de plantas, vous pourriez être confrontado com uma lista effrayante d'oeufs Pythonde bibliotecas C++ et d'autres dépendances Java. Il n'y a pas de meilleure fará com que seja um principiante em informática. Mais é difícil usar modelos vegetais?

Os atores

Notre histoire s'est déroulée penden le premier semestre (Set-Dec) de l'année académique 2017-2018, à l'Universidade Católica de Louvain (Bélgica), à la Faculdade de Bioengenharia. Les acteurs étaient huit étudiants de master (Brieuc, Antoine, Thomas, Thomas, Gabriel, Timothée, François, Nicolas et Fabio) seguindo o curso “Modelisation des Systèmes biologiques” feito por Xavier et Guillaume. Os estudantes não têm uma sólida formação em programação ou informática. Não é o mesmo que dois cursos de introdução ao ambiente de programação MatLab.

A estrutura do curso é a seguinte: começa com uma breve introdução geral à biologia dos sistemas, depois que os alunos são convidados para os primeiros 3 grupos para o resto do semestre. Pendant le reste des conférences (ambiente 20h), chaque groupe a eu la tâche suivante:

• escolher um modelo biológico existente e público;
• aprender la théorie biologique sur laquelle le modèle a été construit;
• aprender comentar instalador e executar o modelo et;
• responda a uma pergunta simples usando o modelo.

Além disso, cada grupo deve ser igual:

• Use o Github para armazenar seus códigos e colaboradores entre eux
• Use o Twitter para comunicar sobre os modelos biológicos

OpenSimRoot

OpenSimRoot é um modelo de corrida estrutura-função que é combinado com um modelo de sol para simular a absorção de água e nutrientes. Il permet la mise en œuvre de mini-modèles. Notre expérience avec ce modèle a d'abord été difficile, car nous avions besoin de comprendre comment executor une simulator, comment include les mini-modèles, qu'est ce que nous pouvions facilement change dans les paramètres. Mais com quelques heures de testes, nous avons pu réaliser des simulations de base, avec des apports d'azote contrastés.

Mais resultados estão disponíveis na página wiki do grupo: https://github.com/LBRAI2219/working-with-models-team-vin-chaud/wiki

A página Twitter do grupo était: @biomodelização

rootbox

rootbox é um modelo de código em Matlab. Foi concebido para criar facilmente geometrias ramificadas dependentes do tempo e também simular sistemas de corrida em cromisance. Este fut un real plaisir de travailler sur un modèle como celui-ci. O código inteiro está disponível gratuitamente, e os criadores estão sempre prontos para responder às nossas perguntas. Une interface utilisateur graphique nous a permis de faire nos premiers pas avec le modèle. Les commentaires dans le code nous ont aidés a enterr plus profundamente no programa.

Como futuros agrônomos, nossos sommes estão muito interessados ​​nos parasitas vegetais. Ce projet nous a permis de comprendre comment surees résistances aux agentes patogénicos pouvaient fonctionner. Agora podemos usar o Rootbox para modelar um sistema de gerenciamento de melhor tolerância aos parasitas e usar o modelo como um conceito preliminar para explicar essa resistência.

Mais resultados estão disponíveis na página wiki do grupo: https://github.com/LBRAI2219/working-with-models-agro-team

A página Twitter do grupo était: @BioModelagem

L-Py

L-Py é um modelo baseado no L-System (linguagem de reescrita, bem adaptada a estruturas fractais) e codificado em Python.

Notre mas était de usar o L-Py para simular a interceptação da luz de uma planta de houblon e obter mais informações sobre a importância de algumas características do tige. Nosso primeiro passo é aprender a linguagem L-System. Uma vez que eu tive uma ideia do que não funcionava com lógica, foi fácil criar um modelo de base. L'étape suivante de notre project consistait a simuler une plante de houblon. Nous avons donc été confrontados aux dificeis de representar a fisiologia complexa de uma planta avec des règles de programação simples. Finalmente, a ideia é integrar a planta em um módulo de simulação de iluminação, para avaliar o efeito da iluminação na planta de houblon.

Mais resultados estão disponíveis na página wiki do grupo: https://github.com/LBRAI2219/working-with-models-envi-team

A página Twitter do grupo était: @BioModelagem

Quelques obstáculos sur la route…

Os três grupos podem ser usados ​​com sucesso com o modelo de escolha e fazer todas as simulações de base. Cependant, tout n'était pas facile. Ao longo do projeto, diferentes grupos devem enfrentar diferentes desafios. Nós podemos resumir em três grandes categorias: instalar o modelo, usar o modelo e configurar o modelo.

Instalação e funcionamento do modelo

La première étape, et la première ocasião de se ralar a cabeça, é a instalação do modelo em seu próprio computador. Cada modelo, que é complexo, possui uma linguagem de programação própria e um ambiente de execução adequado. Alors qu'une bonne partie des biologists vegétaux se débrouille en R ou Python (duas linguagens de programação populares em ciência), les chooses peuvent rapidement devenir compliquées quand il s'agit de Java (quelle version encore?), C++ (quele compilador dois -je utiliser?) ou Matlab (… je n'ai pas de licence!). Inclui o carregamento de bibliotecas, a configuração do ambiente de execução, o carregamento de mais bibliotecas e as incompatibilidades de versões. E, soyons honnêtes, a documentação para esses tipos de problemas é geralmente insuficiente e muito confusa.

Compreender o modelo

Um foi que você passou pela estreia étape e que o modelo está lançado, vient le momento où você devez le comprendre… Quelle variável, dans quel fichier devrions-nous changer? Comment dois-je formater mon fichier de paramètres? Où sont les résultats et comment y accéder? Comente como você pode executar o modelo em modo batch para fazer milhares de simulações? Para esta instalação, os guias de utilização dos modelos devem ser fornecidos e não permitem que os usuários do Explorer tenham todas as suas capacidades.

Cela dit, para os três projetos, nós nos comunicamos com os autores dos modelos e todos eles foram muito úteis.

Parâmetro do modelo

Finalmente, quando você instala o modelo e salva o usuário, há um tempo para colocar uma questão biológica. Et avec cette question vient le besoin de données expérimentales solides. Bem que a literatura regorge de données et de chiffres qualitatifs, les données quantitativos brutos, nécessaires à la modélisation, sont, la plupart du temps, ausentes. Não é suficiente saber que os nématos se deslocam no sol à medida que a estação avança. Pour utiliser une telles informations dans le modèle, nous devons savoir quand cette migration begin, où et à quelle vitesse. Nous avons besoin de chiffres pour alimentar les simulations. Et ces chiffres sont souvent ausentes.

O que aprendemos

O principal escolheu que nous avons saiba que é provável que a modelagem também não seja difícil para você. Bem que nous ayons reencontré quelques dificeis en cours de route, chaque groupe a réussi à faire des simulators de base et à répondre a surees questions biologiques simples. Et tout cela sans avoir un solide bagage informatique, tout au plus un goût pour les ordinateurs.

Nous avons également appris que la plupart des dificeis reencontrées pourraient être résolues (au moins partiellement) en communiquant avec les concepteurs de modèles eux-mêmes. Ils étaient tous heureux de répondre às nos questions.

Finalmente, une fois que nous avons franchi la courbe d'apprentissage initiale, nous avons appris que la modélisation des plantes peut être amusante.