随机化学动力学中矩闭合近似的有效性条件
分子网络
2015-05-14 v3 生物物理
化学物理
定量方法
摘要
基于矩闭合 (MA) 的近似通常用于估计化学系统中平均分子数和分子数波动的方差。该方法的优势在于，其计算成本可能远低于化学主方程的精确随机模拟。在此，我们通过数值研究了 MA 方程产生反映系统真实随机动力学结果的条件。我们表明，对于具有确定性初始条件的双稳态和振荡化学系统，只有当从化学主方程获得的稳态平均分子数落在某个有限范围内时，MA 方程的解才能被解释为 CME 真实矩的有效近似。对于单稳态系统，同样的有效性判据意味着从化学主方程获得的稳态平均分子数必须高于某个阈值。对于超出此有效范围的平均分子数，MA 方程会导致定性错误的振荡动力学，或导致非物理预测，例如分子数的负方差，或随着初始条件变化而出现 stationary 分布的多个稳态矩。我们的结果阐明了 MA 方法的有效范围，并表明，只有通过系统比较某阶 MA 方程的解与更高阶的解，才能克服结果解释中的陷阱。
引用
@article{arxiv.1407.8316,
title = {Validity conditions for moment closure approximations in stochastic chemical kinetics},
author = {David Schnoerr and Guido Sanguinetti and Ramon Grima},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.8316},
year = {2015}
}
备注
27 pages, 13 figures; accepted at Journal of Chemical Physics