基于输入输出单调性的化学反应网络动力学高效分析
计算工程、金融与科学
2021-07-02 v1
摘要
动机:化学反应网络(CRN)是一组化学反应,可能非常复杂且难以分析。事实上,CRN的动力学性质可由一组非线性微分方程描述,这些方程很少能求得闭式解,但可用于对系统动力学进行推理。在此背景下,可能的方法之一是进行数值模拟,这可能需要很高的计算代价。特别地,为了研究某些动力学性质(如鲁棒性或全局敏感性),必须通过改变化学物种的初始浓度来进行大量模拟。结果:为了减少在需要大量模拟来评估某一性质时所需的计算代价,我们利用系统输出(稳态下目标化学物种的浓度)相对于输入(另一化学物种的初始浓度)单调性的新概念。为评估此类单调性行为,我们提出一种新的图论方法,可给出确保单调性性质成立的充分条件。我们的充分条件允许我们通过探索基于网络中涉及的反应构建的图来高效验证单调性性质。一旦确立,我们的单调性性质可大幅减少评估CRN某些动力学性质所需的模拟次数。
引用
@article{arxiv.2107.00289,
title = {Efficient Analysis of Chemical Reaction Networks Dynamics based on Input-Output Monotonicity},
author = {Lucia Nasti and Roberta Gori and Paolo Milazzo and Federico Poloni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00289},
year = {2021}
}