计算切换仿射系统的投影可达集：在系统生物学中的应用

系统生物学中的一个基本问题是：通过外部信号扰动系统，随机生化反应网络中存在的物种的均值和方差的哪些组合是可以达到的。为解决这一问题，我们表明任何通用网络中的矩演化既可以被近似，也可以在适当假设下精确计算为切换仿射系统的解。受此应用的启发，我们提出了一种新的方法来近似切换仿射系统的可达集。我们方法的一个显著特征是，它允许轻松计算感兴趣矩对的可达集投影，而无需计算完整的可达集，这对于大型网络来说可能是 prohibitively 困难的。作为第二个贡献，我们还展示了如何选择外部信号以最大化到达目标集的概率。为了说明该方法，我们研究了一个著名的受控基因表达模型，并推导出了蛋白质均值和方差的可达集估计值，这些估计值比文献中现有的更准确，且与实验数据一致。