Approches de programmation par contraintes pour l'analyse des propriétés structurelles des réseaux de Petri et application aux réseaux biochimiques

نویسنده

  • Faten Nabli
چکیده

Petri nets are a simple formalism for modelling concurrent computation. This formalism has been proposed as a promising tool to describe and analyse biochemical networks. In this thesis, we explore the structural properties of Petri nets as a mean to provide information about the biochemical system evolution and its dynamics, especially when kinetic data are missing, making simulations impossible. In particular, we consider the structural properties of siphons and traps. We show that these structures entail a family of particular stability properties which can be characterized by a fragment of CTL over infinite state structures. Mixed integer linear programs have been proposed and a state-of-the-art algorithm from the Petri net community has been described later to compute minimal sets of siphons and traps in Petri nets. We present a simple boolean model capturing these notions and compare SAT and CLP methods for enumerating the set of all minimal siphons and traps of a Petri net. Our methods successfully apply to a practical benchmark composed of the 404 models from the biomodels.net repository. We analyse why these programs perform so well on even very large biological models although the decision problem is NP-complete. We show that, in networks with bounded treewidth, the existence of a minimal siphon containing a given set of places can be decided in linear time, and the Siphon-Trap property as well. Moreover, we consider two other Petri net structural properties: place and transition invariants. We present a simple method to extract minimal semi-positive invariants of a Petri net as a constraint satisfaction problem on finite domains using constraint programming with symmetry detection and breaking. This allows us to generalize well-known results about the steady-state analysis of symbolic Ordinary Differential Equations systems corresponding to biochemical reactions by taking into account the structure of the reaction network. The study of the underlying Petri net, initially introduced for metabolic flux analysis, provides classes of reaction systems for which the symbolic computation of steady states is possible.

برای دانلود رایگان متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

ثبت نام

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

Modélisation de réseaux biologiques discrets en programmation logique par contraintes

RÉSUMÉ. Des outils informatiques sont nécessaires au développement de la biologie systémique pour analyser qualitativement la dynamique des réseaux d’interaction. Dans ce contexte, notre objectif est de développer un outil autour d’une spécification unique qui permette aux biologistes dans un contexte de connaissances incomplètes et qualitatives, (i) d’inférer des modèles à partir de propriétés...

متن کامل

Décomposition arborescente et cohérence locale souple dans les CSP pondérés

Plusieurs approches récentes pour résoudre les modèles graphiques (réseaux Bayésiens avec contraintes) exploitent simultanément une décomposition du graphe et le maintien d’une propriété de cohérence locale. La décomposition de graphe exploite la structure du problème, offrant des bornes sur la complexité spatiale et temporelle, tandis que la propagation des contraintes dures conduit en pratiqu...

متن کامل

Combinaison de spécifications formelles pour la modélisation des systèmes d'information. (Coupling of formal specifications for modelling information systems)

State Machines [Gur95]. Les Abstract State Machines (ASM), appelées aussi Evolving Algebras (EA), ont pour but de relier les spécifications de type algébrique et leur modèle sémantique. L’approche consiste à construire des machines (appelées aussi “e-algèbres”) qui représentent les systèmes de manière à ce que la correction des spécifications soit établie par de simples observations et vérifica...

متن کامل

Extraction de Liens Fréquents dans les Réseaux Sociaux

Résumé. Dans le domaine des réseaux sociaux, la recherche de motifs fréquents correspond à l’extraction de sous-graphes retrouvés fréquemment dans un réseau ou un ensemble de réseaux. Contrairement aux approches classiques qui s’appuient uniquement sur des régularités structurelles, nous présentons dans ce travail l’outil GT-FLMin, capable d’exploiter les informations sur la structure pour extr...

متن کامل

Détection et visualisation des communautés dans les réseaux sociaux

RÉSUMÉ. Les réseaux sociaux contiennent trois types de variables : structurelles, représentant les interactions entre acteurs, de composition ou sémantiques, qui décrivent les caractéristiques de chaque acteur, et d’affiliation, qui sont utilisées pour représenter l’appartenance des nœuds aux différents groupes. À l’heure actuelle, la plupart des approches d’analyse des réseaux sociaux n’utilis...

متن کامل

ذخیره در منابع من


  با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

عنوان ژورنال:

دوره   شماره 

صفحات  -

تاریخ انتشار 2013