Досягнення порівнянності морфометричних і модельних гістогенетичних-морфогенетичних даних за допомогою тестових функцій глобальної оптимізації.

Автор(и)

  • A. S. Bolkhovitinov г. Москва, Российская Федерация, Російська Федерація

DOI:

https://doi.org/10.26641/1997-9665.2013.2.5-19

Ключові слова:

математична морфологія, тестові функції глобальної оптимізації, морфометрія, моделювання, морфогенез, гістогенез

Анотація

Будь-яка теоретична конструкція в морфологічному моделюванні має сенс лише тоді, коли може бути прив'язана до практики. Будь-який формалізм не є оптимальним для опису процесів морфогенезу, якщо він непорівнянний формі тканинних структур. Таким чином, необхідне знаходження оптимальних апроксимацій для коректного зіставлення експериментальних і розрахункових результатів. Запропоноване в цій роботі використання тестових функцій для генетичних алгоритмів, еволюційного програмування і ройової оптимізації при апроксимації морфогенезу клітинних структур і їх моделей є математичним кроком до виконання положень автора проаналізованої статті (Градов О.В., 2011), виведених недостатньо точно. Існують й інші способи аналітичної апроксимації для даного випадку, але вони всі не мають принципових відмінностей з точки зору зручності застосування їх в математичній біології. Порівнянність морфометричних і модельних гістогенетичних-морфогенетичних даних, яка досягається таким шляхом, може використовуватись при математико-морфологічному аналізі та моделюванні в гістології та ембріології.

Посилання

Болховитинов А. С. Моделирование репродукции искусственных клеток / A. C. Болховитинов, А. Г. Верховцев, О. В. Градов // Мат. морф. – 2010. – Т. 9, Вып. 1 – C. 31.

Болховитинов А. С. Сигнал и шум в морфологии биомиметиков при фотоиндуцированной самоорганизации среды / A. C. Болховитинов, O. B. Градов // Мат. морф. – 2010. – Т. 9, Вып. 3. – 41 с.

Градов О. В. Загальнодоступнi морфогiстохiмiчнi лабораторiї на чипi на базi сiток рахунковтих камер рiзних типiв: мiкрофлюїднi морфодинамiчнi робочi станцiї / О. В. Градов, О. В. Нотченко // Морфологія. – 2012. – Т. VІ, № 1. – С. 5-19.

Градов О. В. Метод сеток Безье – д’Арси-Томпсона в реконструкции морфогенеза и абиогенеза: элементарная биомиметическая модель / О. В. Градов // Морфологія. – 2011. – Т. V, № 3. – С. 5-23.

Нотченко А. В. Элементарные морфометрические лаборатории на чипе на основе гемоцитометрических камер с радиочастотной идентификацией культур / А. В. Нотченко, О. В. Градов // Журнал радиоэлектроники. – 2012. - № 2. – C. 27.

Растригин Л. А. Современные принципы управления сложными объектами / Л. А. Растригин. – М. : Сов. радио, 1980. – 232 с.

Растригин Л. А. Адаптация сложных систем / Л. А. Растригин. – Рига: Зинатне, 1981. – 375 с.

Растригин Л. А. Статистические методы поиска / Растригин Л. А. – М. : Наука, 1968. – 376 с.

Растригин Л. А. Системы экстремального управления / Л. А. Растригин. - М. : Наука, 1974. – 632 с.

Ackley D. A. Connectionist Machine for Genetic Hillclimbing / D. A. Ackley. - Boston: Kluwer Academic Pub., 1987. – 274 p.

Ali M . A. A numerical evaluation of several stochastic algorithms on selected continuous global optimization test problems / M. A. Ali, C. Khompatraporn, Z. B. Zabinsky // Journal of Global Optimization. – 2005. - Vol. 31, № 4. – P. 635–672.

Arthropod-like expression patterns of engrailed and wingless in the annelid Platynereis dumerilii suggest a role in segment formatio / B. Prud'homme, R. de Rosa, D. Arendt [et al.] // Curr. Biol. – 2003. – Vol. 13, № 21. – P. 1876-81.

Baklanov I. A. Heterogeneity of epidermal cells in relation to nickel accumulation in hyperaccumulator plants belonging to the genus Alyssum L. / I. A. Baklanov // Cell and Tissue Biology. – 2011. – Vol. 5, № 6. – P. 603-611.

Beloussov L. V. Cell movement and morphogenesis of hydroid polyps / L. V. Beloussov, L. A. Badenko, A. L. Katchurin, L. F. Kurilo // Journ. Embryol. Experim. Morphol. – 1972. - Vol. 27. – P. 317-337.

Beloussov L. V. Growth and morphogenesis of some marine Hydrozoa according to histological data and time-lapse studies / L. V. Beloussov // Pub. Seto Marine Biol. Lab. – 1973. - № 20. – P. 315-336.

Beloussov L. V. Mechanical feedback in morphogenesis and cell differentiation / L. V. Beloussov, T. G. Troshina, A. N. Mansurov // Biophysics. – 2008. - Vol. 53, № 6. – P. 575-579.

Beloussov L. V. Mechano-geometric generative rules of morphogenesis / L. V. Beloussov // Biol. Bull. – 2012. - Vol. 39, № 2. – P. 119-126.

Beloussov L. V. On the mechanics of growth and morphogenesis in hydroid polyps / L. V. Beloussov, J. G. Dorfman // Amer. Zoologist. – 1974. – Vol. 14. – P. 719-734.

Brachem С. Implementation and test of a simulated annealing algorithm in the Bayesian Analysis Toolkit (BAT) / C. Brachem. – Göttingen: Bach, Thes., Göttingen, Georg August Universität (Fakultät für Physic; IInd Institute of Physics), 2009. – 89 p.

Clerc M. Particle Swarm Optimization (ISTE) / Clerc M. - London, Newport Beach : ISTE, 2006. – 243 p.

Complementary striped expression patterns of NK homeobox genes during segment formation in the annelid Platynereis / A. Saudemont , N. Dray, B. Hudry [et al.] // Dev. Biol. – 2008. – Vol. 317, № 2. – P. 430-443.

Cooke J. A clock and wavefront model for control of the number of repeated structures during animal morphogenesis / J. Cooke , E. C. Zeeman // Journ. Theor. Biol. – 1976. - Vol. 58, № 2. – P. 455-76.

De Waal E. J. Heterogeneity of epithelial cells in the rat thymus / E. J. De Waal, L. H. Rademakers // Micros. Res. Tech. – 1997. – Vol. 38, № 3. – P. 227-236.

De Jong K. A. An analysis of the behavior of a glass of genetic adaptive systems. PhD thesis, University of Michigan, Michigan, 1975. – 252 p.

Dmitrienko V. E. Approximants of icosahedral quasicrystals: Atomic structure, inherent defects, and superstructural ordering / V. E. Dmitrienko, V. A. Chizhikov // Crystallography Reports. – 2006. – Vol. 51, № 4. – P. 552-558.

Fisher L. The Perfect Swarm: The Science of Complexity in Everyday Life / Fisher L. - New York: Basic Books, 2009. – 288 p.

Galiulin R. V. Crystallographic picture of the world / R. V. Galiulin // Phys. U. – 2002. – Vol. 45 - P. 221–225.

Garanzha V. A. Generation of three-dimensional Delaunay meshes from weakly structured and inconsistent data / V. A. Garanzha, L. N. Kudryavtseva // Computational Mathematics and Mathematical Physics. – 2012. – Vol. 52, № 3. – P. 427-447.

Gradoff O. Nonlinear dynamical systems as models of development of inorganic cells (iCHELLs) & their simple assemblies / O. Gradoff //American Journal of Bioin-formatics Research. – 2012. – Vol. 2, № 5. - P. 92-101.

Griewank A. O. Generalized Decent for Global Optimization / A. O. Griewank // Journ. Opt. Th. Appl. – 1981. – Vol. 34. – P. 11-39.

Gwiazda T. D. Genetic Algorithms Reference. Vol. 1, Crossover for single-objective numerical optimization problem / T. D. Gwiazda. – Lomianki Agawi (Poland): Gwiazda, 2006. – 411 p.

Hansen N. Completely derandomized self adaptation in evolution strategies / N. Hansen, A. Ostermeier // Evolutionary Computation. – 2001. – Vol. 9, № 2. – P. 159-195.

Invariant Sets for Windows: Resonance Structures, Attractors, Fractals, and Patterns / [Morozov A.D., Dragunov T.N., Boykova S.A., Malysheva O.V.]. - Singapore - New York – London : World Scientific Pub., 1999. – 259 p.

Kawamura H. Computational morphogenesis of discrete structures via genetic algorithms / H. Kawamura, H. Ohmori // Memoirs of the School of Engineering, Nagoya University. – 2001. – Vol. 53, № 1. – P. 28-55.

Kennedy J. Swarm Intelligence / J. Kennedy, R. C. Eberhart, Y. Shi. – San Francisco - San Diego - New York - Boston - London - Sydney – Tokyo : Morgan Kauffman Publisher, 2001. – 512 p.

Kronbergs Y. E. Alternative adaptation of the structure of search optimization algorithms using specimen recognition method / Y. E. Kronbergs, L. A. Rastrigin // Automation and Remote Control. – 1991. – Vol. 51, № 8. – P. 1128-1134.

Liu X. Several filled functions with mitigators / X. Liu // Applied Mathematics and Computation. – 2002. – Vol. 133, № 2–3. – P. 375–387.

Rastrigin L. A. Adaptation in problems of multi-criteria optimization / L. A. Rastrigin, J. Y. Eiduk // Annual Review in Automatic Programming. – 1985. – Vol. 12, Part 1. – P. 226-229.

Rastrigin L. A. Random search as a method for optimization and adaptation / L. A. Rastrigin // Lecture Notes in Control and Information Sciences. – 1986. – Vol. 81. – P. 534-544.

Rastrigin L. A. Adaptive training system with adaptable model of the trainee / L. A. Rastrigin, M. K. Érenshtein // Cybernetics and Systems Analysis. – 1984. – Vol. 20, № 1. – P. 41-48.

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Статті