Problemas matemáticos em MILP de dois níveis aplicado a biologia de sistemas (2024)
- Authors:
- USP affiliated authors: ROUX, GALO ANTONIO CARRILLO LE - EP ; OHIRA, GUILHERME DE OLIVEIRA MENDES - EP
- Unidade: EP
- Assunto: ENGENHARIA QUÍMICA
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: É possível aumentar a performance de microrganismos, quanto à sua função objetivo industrial, por meio da deleção de genes. Apesar de existir uma miríade de técnicas para se atingir esse fim, são poucas as estratégias para amparar decisões de quais genes devem ser silenciados. É possível abordar esse problema por técnicas de fluxômica e modelos baseados em restrições (CBM). A fim de captar a fisiologia do microrganismo (i.e., função objetivo biológica), ao passo que se melhora a performance do bioprocesso (i.e., função objetivo industrial), é possível formular um problema de dois níveis misto-inteiro linear (BMILP). O primeiro algoritmo sugerido na literatura, fazendo uso de um BMILP, foi chamado de OptKnock (Burgard et al., 2003). Os autores explicitaram as condições de otimalidade, obtendo assim um problema de programação matemática com restrições complementares (MPCC). A fim de eliminar o termo complementar, os autores sugeriram o uso da teoria da dualidade, descrevendo o problema como um MILP. No entanto nunca foi provado que o MILP resultante possui o mesmo resultado ótimo que o BMILP inicialmente sugerido. Foram realizados alguns experimentos a fim de comparar as duas abordagens. Foi selecionado um modelo genômico de E. coli (iAF1260), cujas funções objetivo industriais foram: Succinato, Hidrogênio e Treonina. Foram aplicados algoritmos modificados do OptKnock e sua versão sequencial. Os resultados mostram que, apesar das condições Karush–Kuhn–Tucker(KKT)(Biegler, 2010, p.70) serem respeitadas (para o problema interno), os fenótipos possíveis, no ótimo da função objetivo industrial, de ambos os resultados, são diferentes. É razoável propor que o uso de variáveis duais, como variáveis de otimização, pode alterar a região viável do MILP resultante quando comparado ao BMILP inicialmente sugerido. Esse comportamento pode, ainda, conduzir,erroneamente, à busca na árvore binária (BST), produzindo assim resultados subótimos
- Imprenta:
- Publisher: Ed dos Autores
- Publisher place: São Paulo
- Date published: 2024
- Source:
- Título: Proceedings of PSE-BR 2024
- Conference titles: Brazilian Congress on Process Systems Engineering
-
ABNT
OHIRA, Guilherme de Oliveira Mendes e CARRILLO LE ROUX, Galo Antonio. Problemas matemáticos em MILP de dois níveis aplicado a biologia de sistemas. 2024, Anais.. São Paulo: Ed dos Autores, 2024. Disponível em: https://sites.usp.br/psebr24/. Acesso em: 11 abr. 2026. -
APA
Ohira, G. de O. M., & Carrillo Le Roux, G. A. (2024). Problemas matemáticos em MILP de dois níveis aplicado a biologia de sistemas. In Proceedings of PSE-BR 2024. São Paulo: Ed dos Autores. Recuperado de https://sites.usp.br/psebr24/ -
NLM
Ohira G de OM, Carrillo Le Roux GA. Problemas matemáticos em MILP de dois níveis aplicado a biologia de sistemas [Internet]. Proceedings of PSE-BR 2024. 2024 ;[citado 2026 abr. 11 ] Available from: https://sites.usp.br/psebr24/ -
Vancouver
Ohira G de OM, Carrillo Le Roux GA. Problemas matemáticos em MILP de dois níveis aplicado a biologia de sistemas [Internet]. Proceedings of PSE-BR 2024. 2024 ;[citado 2026 abr. 11 ] Available from: https://sites.usp.br/psebr24/ - Desenvolvimento de ferramentas e algoritmos em Computational Strain Optmization Models
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