由 NJIT 數學科學系 Victor Matveev 開發(2003-2023)
初步開發(2001-2003):生物模型實驗室、NIDDK、NIH
複雜緩衝液的版本(兩個鈣結合位點)在此儲存庫中
透過電子郵件將任何錯誤報告(確保包含您的腳本)發送至:[email protected]
CalC(「鈣計算器」)是一種模擬細胞內鈣擴散和緩衝的建模工具。 CalC 求解連續反應擴散偏微分方程,描述鈣經由點狀通道進入體積,及其擴散、緩衝和與鈣受體的結合。 CalC 使用交替方向隱式 (ADI) 有限差分法的變體,該方法非常節省 CPU 時間,並且在時間和空間上精確到二階。時間步長在模擬過程中自適應變化。其他主要特點是:
CalC 與平台無關(Windows、OS X、Linux、cygwin 等)
CalC 透過簡單的腳本語言進行操作(具有可選的流程控制功能)。
CalC 可以輕鬆地與 MATLAB 結合,無需任何特殊修改(見下文)。
CalC 允許在任何幾何形狀中進行模擬:笛卡爾 3D、2D 或 1D、極坐標、球形、圓柱形、圓錐形等。
CalC 允許使用任意數量的鈣緩衝液,每個分子有一個或兩個鈣結合位點
CalC 腳本也可以積分常微分方程,例如模擬鈣依賴性胞吐作用。
可以使用xmgrace或freeglut庫即時查看 CalC 結果(見下文)
如果您在發表的作品中使用 CalC,請引用 2002 年 Biophys J 文章,並請向我發送參考文獻,以便在發表時納入 CalC 出版物列表。 CalC 按原樣提供,但我會回覆任何錯誤報告或技術問題。
CalC 是自由軟體:您可以根據自由軟體基金會發布的 GNU 通用公共授權(授權的第 3 版)或(由您選擇)任何更高版本的條款重新散佈和/或修改它。
CalC 的發布是希望它有用,但不提供任何保證;甚至沒有適銷性或特定用途適用性的默示保證。 有關更多詳細信息,請參閱 GNU 通用公共許可證。
您應該在此儲存庫中看到 GNU 通用公共授權的副本。 如果沒有,請造訪此網址
最新版本的Windows和macOS的可執行檔包含在此儲存庫的可執行檔案資料夾中。 請注意,不同系統之間的可執行檔的名稱有所不同(顯然,您可以根據需要重新命名它)。在本文檔中,可執行檔由名稱calc引用。 如果可執行檔案無法在您的作業系統上執行,請按照下面的編譯說明進行操作。否則,請繼續執行此 README 檔案的執行部分。
使用 MSDN Visual Studio 編譯程式碼。 Visual Studio「專案」檔案CalC.vcxproj包含所有必要的依賴項(它位於來源資料夾中)。或者,您可以在 Windows 電腦上安裝 Linux 模擬器 cygwin,並按照下方的 UNIX 安裝說明進行操作。
安裝 XQuartz 和 Xcode。後者將有一個 C++ 編譯器(例如 g++)和某種 make 實用程式來編譯程式碼。然後,運行make 。僅此而已。
如果您沒有安裝 freeglut,請透過執行make noGraphs進行編譯。這將編譯一個沒有執行時間 OpenGL/GLUT/FreeGlut 圖形的程式版本。
或者,安裝 freeglut 並像往常一樣運行“make”。
僅限 Windows 作業系統,CalC 版本x.10.1或更高版本:確保提供的freeglut.dll存在於包含 calc 執行檔的資料夾中。
如果模型腳本不使用命令列參數,只需按一下可執行檔並在出現提示時輸入腳本檔案名稱(腳本檔案應駐留在同一目錄中)。或者,將您的 CalC 腳本命名為DefaultScripts.txt ,它將在您啟動執行檔後自動執行。
如果您的腳本使用命令列參數,則開啟 shell(對於 Windows,啟動「開始」功能表 -> 執行 -> cmd),前往可執行calc所在的目錄,然後鍵入
calc filename parList
其中calc是可執行檔的名稱(替換為正確的執行檔名稱 - 請參閱上面的可執行檔資料夾或編譯說明), fileName是描述模擬的腳本檔的名稱, parList是可選的以空格分隔的命令列列表參數(請參閱手冊)。
為了監視程式輸出和錯誤訊息,請在腳本中包含語句verbose = 4 (或更高的詳細層級):這將防止 CalC 在完成模擬後自動終止。
模擬結果可以使用靜音繪圖語句即時儲存到檔案中,產生的 ASCII 檔案可由任何具有圖形功能的語言(例如 MATLAB (Mathworks, Inc))讀取。請參閱演示腳本並參閱手冊以了解詳細資訊。
二進位圖類型允許在模擬過程中的多個時間點保存整個濃度場,並且可以透過範例目錄和演示腳本頁面上提供的腳本使用 MATLAB 讀取和顯示
在腳本中包含命令plot.method gl,以在作業系統視窗中繪製即時變數圖(或一維和二維濃度圖)。在 Windows 作業系統上,確保freeglut.dll動態庫與可執行檔位於相同資料夾中(在儲存庫中提供)。在 macOS 上,GLUT 是預先安裝的(但已棄用)。在其他平台上,您必須在電腦上安裝 GLUT/freeglut,並適當地變更 Makefile 中的連結器指令。
注意:圖形緩衝區刷新因 freeglut 而顯得不穩定,有時圖形不會更新,直到整個腳本運行完成。此外,包含 gl 圖可能會顯著減慢腳本執行速度。因此,gl 圖主要用於初始腳本偵錯。
您可以使用 xmgrace 圖形應用程式取代freeglut ,它還允許即時查看模擬結果。這涉及透過執行以下命令將程式輸出傳輸到 xmgrace:
calc scriptFileName | xmgrace -pipe
其中calc是 CalC 執行檔的名稱, scriptfileName是模擬腳本的名稱。在這種情況下,腳本檔案應包含指令plot.method xmgr 。
xmgrace 的自製安裝非常容易執行。
與任何系統程式一樣,只需執行以下命令即可從MATLAB (Mathworks, Inc) 啟動CalC
system('.calc ScriptFileName')
然後,您可以透過讀取靜音圖或二進位來收集資料(請參閱上面有關資料輸出的資訊)。有關更多詳細信息,請參閱 CalC 演示腳本存儲庫。
可以在此 URL 找到超文本 CalC 腳本語法手冊 另外,請檢查包含的註釋範例腳本檔案(檔案副檔名「.par」):它們位於範例資料夾中。範例腳本檔案也可在 http://web.njit.edu/~matveev/calc/scripts.html 找到