由 NJIT 数学科学系 Victor Matveev 开发(2003-2023)
初始开发(2001-2003):生物模型实验室、NIDDK、NIH
复杂缓冲液的版本(两个钙结合位点)在此存储库中
通过电子邮件将任何错误报告(确保包含您的脚本)发送至:[email protected]
CalC(“钙计算器”)是一种模拟细胞内钙扩散和缓冲的建模工具。 CalC 求解连续反应扩散偏微分方程,描述钙通过点状通道进入体积,及其扩散、缓冲和与钙受体的结合。 CalC 使用交替方向隐式 (ADI) 有限差分法的变体,该方法非常节省 CPU 时间,并且在时间和空间上精确到二阶。时间步长在模拟过程中自适应变化。其他主要特点是:
CalC 与平台无关(Windows、OS X、Linux、cygwin 等)
CalC 由简单的脚本语言操作(具有可选的流程控制功能)。
CalC 可以轻松地与 MATLAB 结合,无需任何特殊修改(见下文)。
CalC 允许在任何几何形状中进行模拟:笛卡尔 3D、2D 或 1D、极坐标、球形、圆柱形、圆锥形等。
CalC 允许使用任意数量的钙缓冲液,每个分子有一个或两个钙结合位点
CalC 脚本也可以积分常微分方程,例如模拟钙依赖性胞吐作用。
可以使用xmgrace或freeglut库实时查看 CalC 结果(见下文)
如果您在发表的作品中使用 CalC,请引用 2002 年 Biophys J 文章,并请向我发送参考文献,以便在发表时纳入 CalC 出版物列表。 CalC 按原样提供,但我会回复任何错误报告或技术问题。
CalC 是自由软件:您可以根据自由软件基金会发布的 GNU 通用公共许可证(许可证的第 3 版)或(由您选择)任何更高版本的条款重新分发和/或修改它。
CalC 的发布是希望它有用,但不提供任何保证;甚至没有适销性或特定用途适用性的默示保证。 有关更多详细信息,请参阅 GNU 通用公共许可证。
您应该在此存储库中看到 GNU 通用公共许可证的副本。 如果没有,请访问此网址
最新版本的Windows和macOS的可执行文件包含在此存储库的可执行文件文件夹中。 请注意,不同系统之间的可执行文件的名称有所不同(显然,您可以根据需要重命名它)。在本文档中,可执行文件由名称calc引用。 如果可执行文件无法在您的操作系统上运行,请按照下面的编译说明进行操作。否则,请继续执行此 README 文件的执行部分。
使用 MSDN Visual Studio 编译代码。 Visual Studio“项目”文件CalC.vcxproj包含所有必需的依赖项(它位于源文件夹中)。或者,您可以在 Windows 计算机上安装 Linux 模拟器 cygwin,并按照下面的 UNIX 安装说明进行操作。
安装 XQuartz 和 Xcode。后者将有一个 C++ 编译器(例如 g++)和某种 make 实用程序来编译代码。然后,运行make 。仅此而已。
如果您没有安装 freeglut,请通过执行make noGraphs进行编译。这将编译一个没有运行时 OpenGL/GLUT/FreeGlut 图形的程序版本。
或者,安装 freeglut 并像往常一样运行“make”。
仅限 Windows 操作系统,CalC 版本x.10.1或更高版本:确保提供的freeglut.dll存在于包含 calc 可执行文件的文件夹中。
如果模型脚本不使用命令行参数,只需单击可执行文件并在出现提示时输入脚本文件名(脚本文件应驻留在同一目录中)。或者,将您的 CalC 脚本命名为DefaultScripts.txt ,它将在您启动可执行文件后自动执行。
如果您的脚本使用命令行参数,则打开 shell(对于 Windows,启动“开始”菜单 -> 运行 -> cmd),转到可执行calc所在的目录,然后键入
calc filename parList
其中calc是可执行文件的名称(替换为正确的可执行文件名称 - 请参阅上面的可执行文件文件夹或编译说明), fileName是描述模拟的脚本文件的名称, parList是可选的以空格分隔的命令行列表参数(参见手册)。
为了监视程序输出和错误消息,请在脚本中包含语句verbose = 4 (或更高的详细级别):这将防止 CalC 在完成模拟后自动终止。
仿真结果可以使用静音绘图语句实时保存到文件中,生成的 ASCII 文件可由任何具有图形功能的语言(例如 MATLAB (Mathworks, Inc))读取。请参阅演示脚本并参阅手册了解详细信息。
二进制图类型允许在模拟过程中的多个时间点保存整个浓度场,并且可以通过示例目录和演示脚本页面上提供的脚本使用 MATLAB 读取和显示
在脚本中包含命令plot.method gl,以在操作系统窗口中绘制实时变量图(或一维和二维浓度图)。在 Windows 操作系统上,确保freeglut.dll动态库与可执行文件位于同一文件夹中(在存储库中提供)。在 macOS 上,GLUT 是预安装的(但已弃用)。在其他平台上,您必须在计算机上安装 GLUT/freeglut,并适当更改 Makefile 中的链接器指令。
注意:图形缓冲区刷新因 freeglut 而显得不稳定,有时图形不会更新,直到整个脚本运行完成。此外,包含 gl 图可能会显着减慢脚本执行速度。因此,gl 图主要用于初始脚本调试。
您可以使用 xmgrace 图形应用程序代替freeglut ,它还允许实时查看模拟结果。这涉及通过执行以下命令将程序输出传输到 xmgrace:
calc scriptFileName | xmgrace -pipe
其中calc是 CalC 可执行文件的名称, scriptfileName是模拟脚本的名称。在这种情况下,脚本文件应包含指令plot.method xmgr 。
xmgrace 的自制安装非常容易执行。
与任何系统程序一样,只需执行以下命令即可从MATLAB (Mathworks, Inc) 启动CalC
system('.calc ScriptFileName')
然后,您可以通过读取静音图或二进制文件来收集数据(请参阅上面有关数据输出的信息)。有关更多详细信息,请参阅 CalC 演示脚本存储库。
可以在此 URL 找到超文本 CalC 脚本语法手册 另外,请检查包含的注释示例脚本文件(文件扩展名“.par”):它们位于示例文件夹中。示例脚本文件也可在 http://web.njit.edu/~matveev/calc/scripts.html 上找到