Vent d'Autan

Les modélisateurs de plantes n’ont pas besoin d’être des ingénieurs en logiciel grâce au framework Cropbox

Les cadres de modélisation des cultures rationalisent les flux de travail de modélisation, de l’exécution des simulations à la visualisation des résultats et à l’évaluation des modèles en fournissant des outils pratiques qui prennent en charge le développement, l’échange et la réutilisation des composants des modèles de cultures. Les modélisateurs peuvent utiliser des cadres avec peu de frais généraux pour une compréhension détaillée de la programmation sous-jacente ou avoir besoin d’accéder et de modifier la plate-forme.

Les frameworks donnent aux modélisateurs de cultures la possibilité de :

• définir des modèles de manière pratique
• tester des hypothèses alternatives dans le même modèle
• échanger des composants de modèles entre différentes plateformes
• organiser des simulations complexes sous divers scénarios
• comparer la sortie et les performances du modèle

Le chercheur postdoctoral Kyungdahm Yun et le professeur Soo-Hyung Kim, tous deux de l’Université de Washington, présentent Cropbox, un cadre déclaratif de modélisation des cultures, dans un nouvel article publié dans en silicone Végétaux.

Alors que de nombreux cadres de culture ont été créés, plus récemment, Crop2ML, CPlantBox et yggdrasil, Cropbox est unique en ce qu’il fournit un langage simple spécifique à un domaine et des outils utiles pour prendre en charge un cycle complet de développement de modèles. « Le framework a été conçu pour prendre en charge un flux de travail exploratoire avec une quantité minimale de codage dans un environnement de développement interactif. Nous espérons que cela permettra à toute personne intéressée par la modélisation de faire de la « modélisation » sans avoir à se soucier des détails techniques. »

Caractéristiques

• Il fournit une syntaxe déclarative ressemblant à des formules mathématiques pour définir les composants et les variables du modèle (voir figure).
• Il convertit et valide automatiquement les unités de mesure.
• Il traduit les spécifications du modèle en code Julia. Julia est un nouveau langage de programmation conçu pour le calcul scientifique et équipé de packages puissants qui gèrent la gestion des données, la conversion d’unités, les statistiques et la visualisation 3D.

Simulateurs

• Il fournit une interface unifiée pour exécuter des modèles et générer des sorties dans un format standard.
• Il prend en charge une construction programmatique de configurations pour définir les valeurs des paramètres.
• Il permet des simulations à grande échelle en utilisant un traitement parallèle automatique.

Évaluation

• Il fournit des métriques communes pour l’évaluation du modèle telles que RMSE (erreur quadratique moyenne) et l’efficacité du modèle Nash-Sutcliffe, alias l’efficacité du modèle (EF).
• Il prend en charge l’étalonnage automatique du modèle à l’aide d’une méthode d’optimisation globale.

Visualisation

• Il prend en charge diverses options de traçage prêtes à l’emploi pour les environnements Web Jupyter et REPL basés sur du texte.
• Il permet une manipulation interactive de la sortie du modèle via une interface utilisateur graphique.
• Il peut prendre en charge une visualisation plus puissante (par exemple, un rendu 3D) via des packages Julia externes.

Les auteurs fournissent trois exemples d’applications où des modèles précédemment existants écrits en C++ ont été réimplémentés dans Cropbox : un C couplé₃ et C₄ modèle d’échange de gaz foliaire, un modèle de culture basé sur les processus pour l’ail et un modèle d’architecture racinaire 3D. Ces exemples illustrent des flux de travail rationalisés et moins de code à l’aide de Cropbox.

Yun conclut « Nous prévoyons que Cropbox deviendra une boîte à outils polyvalente pour les modélisateurs de cultures pour construire, améliorer et appliquer des modèles de cultures d’une manière qui n’a pas encore été vue. Nous espérons également que Cropbox deviendra un agent qui brouillera les lignes entre les utilisateurs de modèles et les développeurs de modèles, avec moins d’obstacles techniques.

LIRE L’ARTICLE:

Kyungdahm Yun, Soo-Hyung Kim, Cropbox : un cadre déclaratif de modélisation des cultures, in silico Plants, Volume 5, Numéro 1, 2023, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diac021

Le framework open-source, Cropbox, est disponible gratuitement sur https://github.com/cropbox/Cropbox.jl. Là, les lecteurs peuvent également trouver d’autres exemples d’utilisation.