Dieser neue Ansatz, beschrieben in in silico Pflanzen, wird Verbesserung der Reproduzierbarkeit, des Austauschs und der Wiederverwendung von prozessbasierten Pflanzenmodellen (PBM). PBM werden zunehmend als autonome Komponenten implementiert, die jeden biophysikalischen Prozess beschreiben.
Laut Hauptautorin Dr. Cyrille Ahmed Midingoyi, Forscherin der gemeinsamen Forschungseinheit LEPSE (Labor für Ökophysiologie von Pflanzen unter Umweltstress) an der Universität Montpellier und dem französischen Nationalen Institut für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt (INRAE), „Die Vielfalt der prozessbasierten Modellierungsplattformen für Pflanzen und Pflanzen in Bezug auf Implementierungssprache, Softwaredesign und architektonische Einschränkungen begrenzt die Wiederverwendbarkeit der Modellkomponenten außerhalb der Plattform, auf der sie ursprünglich entwickelt wurden, was die Wiederverwendung von Modellen zu einem ständigen Problem macht.“
Um den Vergleich und die Verbesserung prozessbasierter Modelle und den Austausch von Modellkomponenten zu erleichtern, haben sich mehrere Gruppen zusammengeschlossen, um die zu erstellen Agrarmodell-Austauschinitiative (AMEI). Das AMEI hat nun einen zentralen Rahmen geschaffen, Crop2MLCrop2ML dient dem Austausch und der Wiederverwendung von Modellkomponenten zwischen Modellierungsgruppen. Es bietet eine Metasprache, die auf gemeinsamen Konzepten verschiedener Pflanzensimulationsplattformen basiert, um Spezifikationen von Modellkomponenten und -zusammensetzungen zu beschreiben.
Zuerst entwarfen die Autoren CyML (ausgesprochen „sai-mil“), a Cython-abgeleitete Sprache die eine gemeinsame Methode zur Beschreibung eines Prozesses bietet, die automatisch in verschiedene Plattformen integriert werden kann.
Als nächstes erstellten die Autoren den CyML-Transformator (CyMLT), ein erweiterbares Source-to-Source-Transformationssystem, das CyML-Quellcode in verschiedene Zielsprachen und Programmierparadigmen umwandelt. CyMLT ermöglicht es Benutzern, sich auf den wissenschaftlichen Aspekt ihres Modells zu konzentrieren, anstatt auf das interne Wissen über die Besonderheiten der Plattformen.
In dem Artikel demonstrierten die Autoren ihren Wiederverwendungsansatz mit einer Komponente eines bestehenden Modells, indem sie es in ein zusammengesetztes Crop2ML-Modell umwandelten und seine Algorithmen in CyML für die Simulationsplattform neu schrieben. APSIM-PMF (Plant Modeling Framework). APSIM-PMF ist ein Software-Framework zum Erstellen von Modellen, die Anlagenkomponenten darstellen. Es umfasst eine breite Palette von Prozessen, die am Wachstum und der Entwicklung von Pflanzen beteiligt sind.
CyMLT ist in der Lage, Komponenten direkt für Zielmodellierungsplattformen wie DSSAT, BioMA, Record, SIMPLACE und OpenAlea zu generieren. Es ist derzeit in mehreren verschiedenen Zielsprachen wie R, Fortran, C#, C++, Java und Python verfügbar. Zukünftige Arbeiten werden die Erweiterung von CyMLT mit anderen imperativen Programmiersprachen wie Matlab, Julia, JavaScript und anderen Modellierungsplattformen untersuchen, die imperative Sprachen verwenden.
Der CyMLT-Quellcode ist öffentlich auf Github unter verfügbar https://github.com/AgriculturalModelExchangeInitiative/PyCrop2ML. Die vollständige Dokumentation für CyML und CYMLT finden Sie unter https://pycrop2ml.readthedocs.io.
