Алгоритм клеточно-автоматного моделирования 2D эволюции бактериальных пленок в процессе непрерывного культивирования

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.17308/sait/1995-5499/2023/4/19-30

Ключевые слова:

бактериальная пленка, динамика популяции, клеточный автомат, дискретно-динамическая модель, вероятностная модель, имитация бактериального роста

Аннотация

В работе предложен и программно реализован алгоритм работы клеточного автомата, предназначенного для моделирования поверхностного роста бактериальной пленки в условиях проточного культивирования. Для построения решетки клеточного автомата использованы гексагональные ячейки. Этот подход, несмотря на увеличенную сложность реализации, позволяет улучшить адекватность результатов моделирования по сравнению с реализацией на основе классической ортогональной сетки, ввиду большего числа внутренних связей. В основе работы алгоритма лежат механизмы многофазной популяционной динамики бактериальных колоний: инициация (интерфаза), рост пленки за счет активного деления. Система имитационного моделирования реализована в платформе Unity на языке C#. Программная реализация была дополнена процедурой интервальной оценки фрактальной размерности визуализируемых структур биопленок. Данные компьютерного моделирования качественно соответствуют результатам биологического эксперимента по исследованию популяционной динамики бактерий.

Биографии авторов

  • Самвел Каджикович Саруханян, Амурский государственный университет

    аспирант 1-го года обучения кафедры математического анализа и моделирования Амурского государственного университета

  • Анна Геннадьевна Масловская, Амурский государственный университет

    д-р физ.-мат. наук, проф., профессор кафедры математического анализа и моделирования Амурского государственного университета

Библиографические ссылки

Загрузки

Опубликован

2024-02-05

Выпуск

№ 4 (2023): Октябрь – Декабрь

Раздел

Математические методы системного анализа, управления и моделирования

Лицензия

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.
  2. Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

Алгоритм клеточно-автоматного моделирования 2D эволюции бактериальных пленок в процессе непрерывного культивирования. (2024). Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии, 4, 19-30. https://doi.org/10.17308/sait/1995-5499/2023/4/19-30