SAAM II
"सिम्युलेशन एनालिसिस एंड मॉडलिंग" संस्करण 2 के लिए संक्षिप्त SAAM II, जैव विज्ञान के क्षेत्र में वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए डिज़ाइन किया गया एक प्रसिद्ध कंप्यूटर प्रोग्राम है। यह दवा के विकास, अनुरेखण, चयापचय संबंधी विकारों और फार्माकोकाइनेटिक्स/फार्माकोडायनामिक्स अनुसंधान में एक वर्णनात्मक और खोजपूर्ण उपकरण है। यह बहु-खंड मॉडल सिद्धांत के सिद्धांतों पर आधारित है, जो जटिल जैविक प्रणालियों के मॉडलिंग के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला दृष्टिकोण है। SAAM II मॉडलों के निर्माण और अनुकरण की सुविधा प्रदान करता है, शोधकर्ताओं को एक अनुकूल उपयोगकर्ता इंटरफेस प्रदान करता है जो सरल और जटिल (रैखिक और गैर-रैखिक) संरचनाओं और डेटा के त्वरित संचालन और बहु-फिटिंग की अनुमति देता है। SAAM II का उपयोग कई फार्मा और फार्मेसी स्कूलों द्वारा दवा विकास, अनुसंधान और शैक्षिक उपकरण के रूप में किया जाता है। विशेषताएँ कम्पार्टमेंटल मॉड्यूल SAAM II एक उपयोगकर्ता के अनुकूल इंटरफेस प्रदान करता है जो कोडिंग की आवश्यकता को समाप्त करता है। कम्पार्टमेंटल मॉड्यूल के भीतर, उपयोगकर्ता विभिन्न मॉडल घटकों, जैसे वृत्त, तीर और बक्से को खींचकर और गिराकर आसानी से मॉडल का निर्माण कर सकते हैं। मॉडल के व्यवहार का अनुकरण करने के लिए, मॉडल की स्थिति बनाना एक सीधी प्रक्रिया है। ड्रैग-एंड-ड्रॉप एक्सपेरिमेंट-बिल्डिंग आइकन को नियोजित करके, उपयोगकर्ता सीधे इनपुट और सैंपलिंग साइटों को आसानी से निर्दिष्ट कर सकते हैं। गैर-विभागीय मॉड्यूल (संख्यात्मक मॉड्यूल) संख्यात्मक मॉड्यूल भी उपलब्ध है लेकिन कम बार उपयोग किया जाता है; यह आपको मॉडल या मॉडल के समीकरणों को सीधे पूर्वनिर्धारित कार्यों द्वारा डेटा लिखने देता है। उत्तरार्द्ध आपको डेटा का गैर-विभागीय विश्लेषण करने की अनुमति देता है। एन. आई. एच. द्वारा वित्त पोषित, पॉपकाइनेटिक्स विशेष रूप से एसएएएम II के भीतर निर्मित कंपार्टमेंटल मॉडल की जनसंख्या विश्लेषण के लिए विकसित किया गया है। पॉपकाइनेटिक्स जनसंख्या पैरामीटर अनुमान के लिए दो दृष्टिकोणों की गणना प्रदान करता हैः मानक दो-चरण और पुनरावृत्ति दो-चरण विधियाँ। दो-चरणीय विधियों का समर्थन तब किया जा सकता है जब जनसंख्या का विश्लेषण करने में सरलता, कम्प्यूटेशनल दक्षता और न्यूनतम धारणाएं वांछित हों। सत्यापन एसएएएम II से प्राप्त परिणामों को कई वर्षों में व्यापक उपयोग, अन्य कार्यक्रमों में मॉडलिंग की प्रतिकृति और सहकर्मी-समीक्षित पत्रिकाओं में प्रकाशन के माध्यम से अप्रत्यक्ष मान्यता प्राप्त हुई है। विननॉनलिन के खिलाफ सॉफ्टवेयर के संख्यात्मक प्रदर्शन का सत्यापन किया गया था। सामान्य तौर पर, एस. ए. ए. एम. II और विननॉनलिन के बीच पैरामीटर अनुमानों और मॉडल भविष्यवाणियों के संदर्भ में अच्छी सहमति (<1 प्रतिशत अंतर) थी। अनुप्रयोग और उल्लेखनीय कार्य 1. फार्माकोकाइनेटिक्स एंड फार्माकोडायनामिक्स (पी. के./पी. डी.) अनुसंधानः उन्नत चिकित्सीय परिणामों के लिए दवा की खुराक के नियमों का अनुकूलन। शरीर में दवा के अवशोषण, वितरण, चयापचय और उत्सर्जन का प्रतिरूपण। ड्रग-ड्रग इंटरैक्शन का अध्ययन करना और उनके प्रभावों की भविष्यवाणी करना। अप्रत्यक्ष और कस्टम पीडी। 2. जनसंख्या फार्माकोकाइनेटिक्सः दो-चरणीय विधियों के साथ विविध रोगी आबादी में दवा प्रतिक्रियाओं का विश्लेषण करना। व्यक्तिगत दवाः रोगी की व्यक्तिगत विशेषताओं के आधार पर दवा की खुराक तैयार करना। 3. प्रणाली जीवविज्ञानः जटिल जैविक नेटवर्क और कोशिकीय प्रक्रियाओं का प्रतिरूपण। संकेत पारगमन मार्गों और नियामक नेटवर्क को समझना। रोग मार्गों और आणविक अंतःक्रियाओं की जांच करना। 4. जैव प्रौद्योगिकीः औषधीय और जैव प्रौद्योगिकी उद्योगों के लिए जैव प्रक्रियाओं का डिजाइन और अनुकूलन। बायोरिएक्टरों और बायोकैटलिस्टों के व्यवहार की भविष्यवाणी करना। 5. चयापचय संबंधी रोग अनुसंधानः चयापचय संबंधी विकारों और उनके अंतर्निहित तंत्र का अध्ययन करना। मधुमेह अनुसंधान में ग्लूकोज-इंसुलिन गतिशीलता और इसकी प्रासंगिकता का विश्लेषण करना। 6. ट्रेसर अध्ययनः रेडियोलेल्ड यौगिकों के गतिविज्ञान का मात्रात्मक मूल्यांकन। शरीर में ट्रेसर वितरण और निकासी की जांच करना। 7. प्रायोगिक डिजाइनः पैरामीटर आकलन और मॉडल सत्यापन के लिए डेटा एकत्र करने के लिए इष्टतम प्रयोगों को डिजाइन करना। विभिन्न प्रयोगात्मक स्थितियों के लिए मॉडल मापदंडों की संवेदनशीलता का आकलन करना। 8. शिक्षा में जैविक प्रतिरूपणः जीव विज्ञान और प्रणाली प्रतिरूपण के शिक्षण के लिए एक शैक्षिक उपकरण के रूप में SAAM II। शैक्षणिक व्यवस्थाओं में फार्माकोकाइनेटिक्स और सिस्टम बायोलॉजी की अवधारणाओं का प्रदर्शन करना। 9. सहकर्मी-समीक्षित प्रकाशनः SAAM II का उपयोग विभिन्न शोध अध्ययनों में किया जाता है और प्रति वर्ष 50 से अधिक सहकर्मी-समीक्षित वैज्ञानिक पत्रिकाओं (गूगल स्कॉलर) में इसका उल्लेख किया जाता है। विशेष रूप से, ग्लूकोज-इंसुलिन न्यूनतम मॉडल जिनका उपयोग नैदानिक परीक्षणों में मधुमेह-रोधी उपचारों के इंसुलिन सुधारों की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है, SAAM II में लागू किए जाते हैं। SAAM II विकास और वितरण 1950 के दशक की शुरुआत में, एन. आई. एच. में मोन्स बर्मन और अन्य लोगों ने विकिरण खुराक में समस्याओं पर काम किया। मोन्स ने निर्णय लिया कि कम्पार्टमेंटल मॉडल (विभेदक समीकरणों की प्रणालियाँ) एकत्र किए जा रहे क्षणिक (गतिज) डेटा का विश्लेषण करने का सबसे अच्छा तरीका था। उन्होंने एक सॉफ्टवेयर उपकरण का विकास शुरू किया जो अंततः SAAM के रूप में जाना जाने लगा। SAAM की शक्ति इसका शब्दकोश था जिसने उपयोगकर्ता के लिए अपने मॉडल को स्केच करना संभव बना दिया, और फिर शब्दकोश और नियमों के एक सेट का उपयोग करके, सीधे स्केच से एक इनपुट फ़ाइल बनाएं। SAAM ने इस जानकारी को लिया और विभेदक समीकरणों की प्रणाली बनाई जो मॉडल का वर्णन करती है। इसका मतलब था कि उपयोगकर्ता जीव विज्ञान/फार्माकोलॉजी के बारे में सोच सकता था जबकि कार्यक्रम पर्दे के पीछे गणित और सांख्यिकी करता था। यह एक बहुत लोकप्रिय कार्यक्रम था, लेकिन किसी को एन. आई. एच. जाना पड़ता था और कार्यक्रम का उपयोग करना सीखने के लिए मोन्स के साथ काम करना पड़ता था। 1986 और 1994 के बीच, वाशिंगटन विश्वविद्यालय ने एन. आई. एच. के लॉरेन जेच की मदद से प्रोफेसर डेविड फोस्टर के नेतृत्व में सेंटर फॉर बायोइंजीनियरिंग में अपने रिसोर्स सेंटर फॉर काइनेटिक एनालिसिस के माध्यम से काम करते हुए, एक रणनीतिक उपयोगकर्ता इंटरफेस सहित कोड को फिर से लिखा, जिसके कारण एसएएएम II हुआ। पहला संस्करण 1993 में सन पर जारी किया गया था। पीसी संस्करण 1994 में जारी किया गया था। कई अनुदानों के माध्यम से, 2000-2012 अवधि में, फोस्टर और विसिनी ने आधुनिक संस्करण 2.1 बनाने पर काम किया, जिसमें पॉपकाइनेटिक्स नामक जनसंख्या विश्लेषण ऐड-ऑन भी शामिल था। 2012 में, वर्जीनिया में एक मेडिकल ऑटोमेशन कंपनी, एप्सिलॉन ग्रुप ने सॉफ्टवेयर को बेहतर बनाने और वितरित करने के लिए वाणिज्यिक अधिकारों का लाइसेंस दिया। 2022 में, वर्तमान संस्करण 2.3.3 तक SAAM II सॉफ़्टवेयर को विकसित और वितरित करने के वाणिज्यिक अधिकारों को वाशिंगटन में मुख्यालय वाली एक परामर्श और सॉफ़्टवेयर कंपनी नैनोमैथ LLC को लाइसेंस दिया गया था। SAAM II का नेतृत्व और प्रबंधन जैविक और औषधीय प्रणालियों के कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग में अनुभव रखने वाले वैज्ञानिक सिमोन पेराज़ोलो द्वारा ग्रहण किया गया था। मुख्य कम्प्यूटेशनल एल्गोरिदम SAAM II साधारण विभेदक समीकरण (ODE) को हल करने के लिए तीन प्रकार के समाकलकों का उपयोग करता हैः RK 4-5th क्रमः 4th-5th क्रम रुंग-कुट्टा विधियाँ, जो ODE को हल करने के लिए एक संख्यात्मक तकनीक है। मैट्रिक्स घातांक का पेड सन्निकटनः यह विधि पेड सन्निकटन का उपयोग करके मैट्रिक्स घातांक को अनुमानित करने पर आधारित है, जो ओडीई को हल करने के लिए एक कुशल दृष्टिकोण प्रदान करती है। रोसेनब्रॉक विधियाँः एसएएएम II विशिष्ट रोसेनब्रॉक विधियों को नियोजित करता है, जो कठोर ओडीई (व्यापक रूप से भिन्न समय पैमाने वाले) के लिए उपयुक्त अंतर्निहित रंग-कुट्टा विधियों का एक वर्ग है। SAAM II कई डेटा फिटिंग के लिए पैरामीटर अनुकूलन को नियोजित करता है, जिसमें गॉस-न्यूटन एल्गोरिथ्म से प्राप्त एक संशोधित गैर-रैखिक भारित गैर-रैखिक न्यूनतम-वर्ग विधि का उपयोग किया जाता है। प्रतिगमन कार्यों में, उपयोगकर्ताओं के पास डेटा या मॉडल में त्रुटि के आधार पर एक भार योजना बनाने का लचीलापन होता है। इसके अतिरिक्त, SAAM II एक बायेसियन मैक्सिमम ए पोस्टेरिओरी (MAP) विकल्प प्रदान करता है, जिससे उपयोगकर्ता बायेसियन पैरामीटर अनुमान का पता लगा सकते हैं। यह विशेषता मापदंड आकलन प्रक्रिया में पूर्व ज्ञान और अनिश्चितता को शामिल करके विश्लेषण को बढ़ाती है। पैरामीटर अनुमानों की विश्वसनीयता का आकलन करने के लिए, SAAM II बाद की और व्यावहारिक पहचान की विशेषताएँ प्रदान करता है। ये जटिल संरचनाओं और कई अज्ञात चरों के मामले में भी पैरामीटर पहचान की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए फिशर के सूचना मैट्रिक्स और अनुमानों के सहप्रसरण मैट्रिक्स का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, SAAM II में स्थानीय पैरामीटर संवेदनशीलता, बैच विश्लेषण और सिलिको आबादी की विशेषताएं शामिल हैं, जो दोनों मॉडल के व्यवहार में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने और मॉडल परिणामों पर पैरामीटर परिवर्तनों के प्रभाव का आकलन करने के लिए सुविधाजनक उपकरण हैं। शिक्षा SAAM II कई अमेरिकी और दुनिया भर के संस्थानों, जैसे इंजीनियरिंग, भौतिकी और फार्मेसी स्कूलों में पाठ्यक्रम में पाया जा सकता है। संदर्भ जैव सूचना विज्ञान सॉफ्टवेयर वाशिंगटन विश्वविद्यालय परियोजनाएं