结合自发与接触依赖反应的精确基于格点的随机细胞培养模拟算法

在本文中，我们解决了细胞运动与分裂的建模问题，特别关注基于格点、精确随机模拟框架中的体积排斥现象。我们提出了一种称为约化速率法（Reduced Rate Method, RRM）的新精确方法，对于大量细胞，其速度显著快于先前使用的排斥方法。此外，我们引入了三种新型反应类型：接触抑制反应、接触促进反应与自发反应。据我们所知，这些反应类型在基于格点的细胞培养随机模拟中尚未被考虑。这些新型事件可轻易应用于复杂系统，从而生成生物学上可行的随机细胞培养模拟。进一步，我们证明了排斥算法与我们的 RRM 算法在数学上等价，即待实现的下一个反应及相应的逗留时间在这两种方法中均属于相同的反应与时间分布——即便引入了上述新反应类型。精确的、基于智能体的细胞培养随机模拟方法似乎被低估，且多被用作验证相应随机模型确定性近似的基准工具。我们提出的方法是精确的、易于实现、具有高预测价值，并可方便地扩展新特性。因此，这些方法展现出巨大潜力。