化学反应网络中度无关性的图形条件
分子网络
2020-07-31 v1 符号计算
定量方法
摘要
化学反应网络（CRNs）提供了一种分子相互作用网络的有用抽象，其中分子结构及质量守恒原理被抽象掉，以聚焦于网络结构的主要动力学性质。在其常微分方程解释中，若对于输入物种的任意初始浓度x，输出分子物种的浓度稳定于浓度f(x)，则称具有指定输入和输出物种的CRN计算了正实函数。通过证明任意可计算实函数均可由有限分子物种上的CRN计算，已确立该化学模拟计算概念的图灵完备性。度无关CRN构成一类具有高实用价值的受限CRN，因其享有一种绝对鲁棒性：结果完全独立于反应速率，仅取决于输入浓度。度无关CRN计算的函数在数学上被刻画为输入物种的分段线性函数集合。但这并未提供判定给定CRN是否度无关的方法。本文中，我们给出CRN的Petri网结构上的图形条件，其可蕴含对所有物种或某些输出物种的度无关性性质。我们表明，在Biomodels库的精选部分中，受测试的590个反应模型里，有2个反应图满足对所有物种的度无关条件，94个满足对某些输出物种的度无关条件，其中29个针对某些非平凡输出物种。我们的图形条件基于对Petri网的位置不变量与虹吸概念的非标准使用，出于效率原因通过约束规划技术计算。
引用
@article{arxiv.2007.15642,
title = {Graphical Conditions for Rate Independence in Chemical Reaction Networks},
author = {Elisabeth Degrand and François Fages and Sylvain Soliman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.15642},
year = {2020}
}