生物学模型中的抽象关系结构
定量方法
2026-05-25 v1
摘要
用于建模生物系统的数学形式体系会引发潜在的且模糊的假设，这些假设可能限制或扭曲其表征能力。开发能够更精确地表征系统的形式体系对于理解其错综复杂的细节和复杂性至关重要。在此我们引入系统超图，这是一种用于表征抽象关系系统的通用且可扩展的形式体系。系统超图结合了表征对象间多维关系的超图，以及表征系统属性及其相互依赖关系的分层属性系统。属性结构确保了系统属性之间的依赖关系是清晰且无歧义的，从而澄清了假设并避免了数据关联中的冗余。作为应用，我们考察了系统生物学中广泛使用的两种形式体系——化学反应网络和随机 Petri 网，并研究了它们作为系统超图的自然表征。这使我们能够严格地关联这两种形式体系，特别证明了随机 Petri 网严格比化学反应网络更具一般性，这与通常假设的它们等价性相反。更广泛地说，我们的工作展示了抽象的力量，特别是其在生物复杂性数学表征中调解对象与关系的作用。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.23161,
title = {Abstract relational structures in models of biology},
author = {Léo Diaz and Sean T. Vittadello and Michael P. H. Stumpf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.23161},
year = {2026}
}