Los marcos de modelado de cultivos agilizan los flujos de trabajo de modelado desde la ejecución de simulaciones hasta la visualización de resultados y la evaluación del modelo al proporcionar herramientas útiles que respaldan el desarrollo, el intercambio y la reutilización de los componentes del modelo de cultivo. Los modeladores pueden usar marcos con poca sobrecarga para una comprensión detallada de la programación subyacente o la necesidad de acceder y modificar la plataforma.

Los marcos brindan a los modeladores de cultivos la capacidad de:

• definir modelos de una manera conveniente
• probar hipótesis alternativas en el mismo modelo
• intercambiar componentes de modelos entre diferentes plataformas
• organizar simulaciones complejas bajo varios escenarios
• comparar la salida y el rendimiento del modelo

El investigador posdoctoral Kyungdahm Yun y el profesor Soo-Hyung Kim, ambos de la Universidad de Washington, presentan Cropbox, un marco de modelado de cultivos declarativo, en un nuevo artículo publicado en in silico Las plantas

Si bien se han creado muchos marcos de cultivo, más recientemente, cultivo2ML, CPlantBox y yggdrasil, Cropbox es único en el sentido de que proporciona un lenguaje específico de dominio simple y herramientas útiles para respaldar un ciclo completo de desarrollo de modelos. “El marco se creó para admitir un flujo de trabajo exploratorio con una cantidad mínima de codificación en un entorno de desarrollo interactivo. Esperamos que permita a cualquier persona interesada en el modelado hacer “modelado” sin tener que preocuparse por los detalles técnicos”.

Especificaciones

• Proporciona una sintaxis declarativa que se asemeja a fórmulas matemáticas para definir componentes y variables del modelo (ver figura).
• Convierte y valida automáticamente las unidades de medida.
• Traduce las especificaciones del modelo en Julia código. Julia es un nuevo lenguaje de programación diseñado para computación científica y equipado con potentes paquetes que manejan la gestión de datos, conversión de unidades, estadísticas y visualización 3D.

Simulaciones

• Proporciona una interfaz unificada para ejecutar modelos y generar resultados en un formato estándar.
• Admite una construcción programática de configuraciones para establecer valores de parámetros.
• Permite simulaciones a gran escala mediante el uso de procesamiento paralelo automático.

Evaluación

• Proporciona métricas comunes para la evaluación de modelos, como RMSE (error cuadrático medio) y la eficiencia del modelo de Nash-Sutcliffe, también conocida como eficiencia del modelo (EF).
• Admite la calibración automática del modelo mediante un método de optimización global.

Visualización

• Admite varias opciones de trazado listas para usar para entornos REPL basados ​​en texto y Jupyter basados ​​en web.
• Permite la manipulación interactiva de la salida del modelo a través de la interfaz gráfica de usuario.
• Puede admitir una visualización más potente (p. ej., representación 3D) a través de paquetes externos de Julia.

Los autores proporcionan tres aplicaciones de ejemplo donde los modelos previamente existentes escritos en C ++ se volvieron a implementar en Cropbox: un C acoplado₃ y C₄ modelo de intercambio de gases de hojas, un modelo de cultivo basado en procesos para el ajo y un modelo de arquitectura de raíces en 3D. Estos ejemplos demuestran flujos de trabajo optimizados y menos código usando Cropbox.

Yun concluye: “Anticipamos que Cropbox se convertirá en una caja de herramientas versátil para que los modeladores de cultivos construyan, mejoren y apliquen modelos de cultivos en formas que aún no se han visto. También esperamos que Cropbox se convierta en un agente que desdibuje las líneas entre los usuarios de modelos y los desarrolladores de modelos, con menos obstáculos técnicos”.

LEE EL ARTÍCULO:

Kyungdahm Yun, Soo Hyung Kim, Cropbox: un marco de modelado de cultivos declarativo, in silico Plants, Volumen 5, Número 1, 2023, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diac021

El marco de código abierto, Cropbox, está disponible gratuitamente en https://github.com/cropbox/Cropbox.jl. Allí, los lectores también pueden encontrar ejemplos adicionales de uso.