保最优性化学反网络的约简
系统与控制
2023-01-23 v1 系统与控制
摘要
在许多学科中，化学反网络（CRNs）是一种已确立的群体模型，定义为耦合非线性常微分方程组。在许多应用中，例如系统生物学与流行病学，CRN参数（如动力学反应速率）可用作控制输入以将系统导向给定目标。遗憾的是，由此产生的最优控制问题是非线性的，因此在计算上极具挑战。我们通过引入一种保最优性的CRN约简算法来解决此问题。该算法将原始状态变量划分为一组约简的宏变量，可为其定义约简的最优控制问题，并从中精确恢复原始控制问题的解。值得注意的是，该约简算法在CRN规模上以多项式时间复杂度运行。我们利用该结果约简了具有数十万状态变量的大规模蛋白质相互作用网络与疫苗接种模型的可达性与控制问题。
引用
@article{arxiv.2301.08553,
title = {Optimality-preserving Reduction of Chemical Reaction Networks},
author = {Kim G. Larsen and Daniele Toller and Mirco Tribastone and Max Tschaikowski and Andrea Vandin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.08553},
year = {2023}
}