제네시스(소프트웨어)
GENESIS (software) |
| 원본 작성자 | 닥터 제임스 M. 바워 |
|---|---|
| 초기 릴리즈 | 1988 |
| 안정적 해제 | |
| 리포지토리 | |
| 기록 위치 | C[2] |
| 운영 체제 | Unix 유사, MacOS, Windows(Cygwin 사용)[2] |
| 유형 | 시뮬레이션 환경 |
| 면허증 | GPL[3] |
| 웹사이트 | genesis-sim |
GENES(General Neural Simulation System)는 세포하 프로세스, 개별 뉴런, 뉴런 네트워크, 뉴런 시스템 등 다양한 규모의 신경생물학적 시스템의 현실적인 모델을 구축하기 위한 시뮬레이션 환경이다.이러한 시뮬레이션은 "관심 신경계의 해부학적 구조와 생리학적 특성에 대해 알려진 것을 포착하는 것이 주된 목표인 모델의 컴퓨터 기반 구현"이다.[4]제네시스는 해당 신경의 물리적 구조를 쉽게 이해할 수 있는 방식으로 신경계의 물리적 틀을 정량화하려는 것이다.현재는 제네시스만이 다중-다중-데이터 병렬 컴퓨터에서 단일 뉴런과 네트워크의 병렬 모델링이 가능하다.[5]제네시스 소프트웨어 개발은 칼텍 본사에서 샌안토니오 텍사스대, 앤트워프대, 뱅갈로레 국립생물과학센터, 콜로라도대, 피츠버그 슈퍼컴퓨팅센터, 샌디에이고 슈퍼컴퓨터센터, 에모리대 연구소로 확산됐다.null
뉴런과 신경계
제네시스는 뉴런이나 신경계의 모델을 만들기 위한 시뮬레이션 환경을 만들어낸다."신경세포는 신경망을 형성할 정도로 고도로 구조화된 방식으로 서로 의사소통이 가능하다.신경망을 이해하기 위해서는 한 뉴런이 시냅스 연결을 통해 다른 뉴런과 소통하는 방식과 '시냅스 전송'이라는 과정을 이해할 필요가 있다.[6]뉴런은 기능에 특화된 구조를 가지고 있는데, 그들은 "각각 특정한 기능을 가진, 편극적이고 뚜렷한 형태학적 영역을 가지고 있다는 점에서 신체의 다른 대부분의 세포들과 다르다"[6]고 한다.뉴런의 두 가지 중요한 부위는 덴드라이트와 액손이다."덴드라이트는 한 뉴런이 다른 뉴런으로부터 연결을 받는 지역이다.세포 몸체 또는 소마는 세포 기능에 필요한 핵 및 기타 장기를 포함한다.액손은 뉴런의 한 부분(예: 세포체)에서 뉴런의 말단 부위로 정보가 전달되는 신경세포의 핵심 성분이다."[6]뉴런의 세 번째 중요한 부분은 시냅스다."시냅스는 액손의 말단 부위로, 하나의 뉴런이 다른 뉴런과 연결을 형성하고 시냅스 전달 과정을 통해 정보를 전달하는 곳이다."[6]null
제네시스 소프트웨어로 시뮬레이션한 것과 같은 신경망은 빠르게 매우 복잡해지고 이해하기 어려울 수 있다.이어 "단 몇 개의 상호연결된 뉴런(마이크로 회로)만으로도 중조 반사, 감각 정보 처리, 운동 생성, 학습과 기억 중조 등 정교한 작업을 수행할 수 있다.훨씬 더 복잡한 네트워크인 매크로 회로는 여러 개의 내장된 마이크로 회로로 구성된다.매크로 서클은 물체 인식과 인식과 같은 더 높은 두뇌 기능을 중재한다.[6]제네시스는 자연에서 발견되는 신경계를 시뮬레이션하려고 노력한다.흔히 "뉴런은 최대 1만 개의 사전 시냅스 뉴런에서 접점을 받을 수 있고, 다시 말해 1개의 뉴런이 시냅스 후 뉴런까지 접촉할 수 있다.결합 가능성은 엄청나게 복잡한 뉴런 회로나 네트워크 토폴로지를 유발할 수 있으며, 이는 이해하기 매우 어려울 수 있다."[6]null
역사
제네시스는 제임스 M 박사에 의해 개발되었다. Caltech 실험실에 있는 Bower는 1988년 MA의 Woods Hole에 있는 해양 생물학 실험실의 연산 신경과학 과정에서의 첫 번째 방법과 관련하여 대중에게 처음 공개되었다. 소프트웨어의 풀 소스 코드는 개발을 위한 오픈 소프트웨어 모델에 의해 같은 해에 공개되었다.현재 샌안토니오 텍사스 대학의 컴퓨터 생물학 이니셔티브에 의해 지원되고 있으며, 사용에 대한 튜토리얼 가이드와 함께 무료로 이용할 수 있다.제네시스의 병렬 버전인 P-GENesis는 1990년 인텔 델타에서 처음 실행되었는데, 이는 인텔 파라곤 계열의 대규모 병렬 슈퍼컴퓨터의 원형이었다.null
제네시스의 작동 방식
GENESSION은 다음과 같은 신경생물학적 시스템의 모델을 구성하기 위한 시뮬레이션 환경을 만드는 데 유용하다.
제네시스 시스템은 복잡하지만 비교적 사용하기 쉽다.null
개인은 스크립트 파일, 그래픽 사용자 인터페이스 또는 GENES 명령 셸의 세 가지 방법 중 하나를 통해 명령을 입력할 수 있다.그런 다음 스크립트 언어 통역기에 의해 이러한 명령이 처리된다."스크립트 랭귀지 인터프리터는 키보드, 스크립트 파일 또는 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 입력된 명령을 처리하여 GENES 시뮬레이션 엔진에 전달한다.또한 시뮬레이션 엔진은 컴파일된 객체 라이브러리를 로드하고, 데이터 파일을 읽고 쓰고, 그래픽 사용자 인터페이스와 상호작용한다."[7]아래는 사용자 입력 프로세스와 샘플 GENES 출력을 그래픽으로 표현한 것이다.null
적용들
GENES에 대한 대부분의 현재 적용은 생물학적 시스템의 현실적인 시뮬레이션을 포함한다.대뇌피질 등 더 큰 뇌구조의 행동을 시뮬레이션하는 데 주로 쓰인다.이러한 연구는 메사추세츠주 우즈홀의 칼텍과 해양생물실험실의 신경 시뮬레이션 연구과정에서 가장 자주 발생한다.null
제네시스는 과학자들이 신경계에 대한 물리적 설명을 구성하기 위해 협력하는 수단으로 뉴런이라는 예일대의 소프트웨어와 결합하여 사용될 수 있다.또한 GENES 소프트웨어는 신호 전달 경로 모델링에 키네티킷과 함께 사용될 수 있다.[8]null
제네시스는 많은 연구에 사용되어 왔다.[9]이러한 연구 중 일부는 여러 분야에 걸쳐 유용할 수 있는 소프트웨어 개발에 초점을 맞춘 연구를 포함한다.다른 것들은 푸르킨제 세포와 같은 뉴런에 대한 연구들이다.이러한 연구는 GENES를 사용하여 Purkinje 세포를 시뮬레이션했으며 GENES 소프트웨어를 사용한 이후의 실험 계획 및 개발에 유용할 수 있다.null
소프트웨어의 생체 의학 응용 프로그램도 있을 수 있다.예를 들어, 유럽의 성 주드 메디컬은 이식된 제네시스 장치를 개발했다.[10]null
참고 항목
출판물
- GENESSION : GENERal Neural Simulation System을 이용한 현실적인 신경모형 탐색, Springer, (1998) ISBN978-0-387-94938-3
참조
- ^ a b "The GENESIS 2 simulator home page". GENESIS project. Retrieved 26 December 2015.
- ^ a b "Platforms". GENESIS project. Retrieved 1 October 2016.
- ^ "The Ultimate GENESIS 2.3 CDROM Distribution". GENESIS project. Retrieved 26 December 2015.
- ^ (Bower, Beeman, Hucka. GENES 시뮬레이션 소프트웨어).1998)
- ^ (뉴런 모델링 소프트웨어 트렌드에 대한 소비자 가이드 IN NEUROSCIES 15: 462-464, 1992 Copyright © Ethvier Science Publisher Ltd, (영국), 1992 E.De Schutter Division of Biology 216-76, California Institute, Pasadena, CA 91125, USA)
- ^ a b c d e f (뉴런과 뉴런 네트워크 소개 존 H. 번 박사, 신경생물학 및 해부학 학부 휴스턴 UT 의대)
- ^ (Bower, Beeman, Hucka. GENES 시뮬레이션 소프트웨어).1998.)
- ^ (발라, 미국(2002년)신호 경로 모델링에 키네티킷 및 GENES 사용.In: 효소의 방법, ed.힐데브란트, J.D., Iyengar, R. Academic Press, 345, 3-23)
- ^ 제네시스 퍼블리셔스
- ^ 비디오: GENES 이식 장치
