From 5b4cf7baff9a3211dda249921182b693c46b26dc Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "Documenter.jl" Date: Mon, 20 May 2024 12:52:40 +0000 Subject: [PATCH] build based on 9497635 --- dev/.documenter-siteinfo.json | 2 +- dev/api/index.html | 8 +- .../Chemotaxis/1_linear_ramp/39d20a44.svg | 36250 ------------ .../Chemotaxis/1_linear_ramp/aaa7ed9e.svg | 36250 ++++++++++++ .../Chemotaxis/1_linear_ramp/index.html | 2 +- .../Chemotaxis/2_celani_gauss2D/871da4ad.svg | 45353 ---------------- .../Chemotaxis/2_celani_gauss2D/ad02ea3f.svg | 45353 ++++++++++++++++ .../Chemotaxis/2_celani_gauss2D/index.html | 2 +- .../{98151f34.svg => 0e85c899.svg} | 74 +- .../{b3eb9613.svg => edfaa877.svg} | 68 +- .../3_xie_response-function/index.html | 4 +- .../{93d892b5.svg => c1e915b7.svg} | 78 +- .../4_response_functions/index.html | 2 +- .../5_drift_exponential/ae1d79b3.svg | 88 + .../5_drift_exponential/e39644fe.svg | 90 - .../Chemotaxis/5_drift_exponential/index.html | 2 +- .../RandomWalks/1_randomwalk1D/24604237.svg | 58 + .../RandomWalks/1_randomwalk1D/2ea1b77b.svg | 56 - .../RandomWalks/1_randomwalk1D/index.html | 2 +- .../587f5882.svg | 54 + .../8607d93e.svg | 52 - .../2_randomwalk2D_motilepatterns/index.html | 8 +- .../RandomWalks/3_randomwalk3D/48fae079.svg | 65 + .../RandomWalks/3_randomwalk3D/e5a2cb06.svg | 63 - .../RandomWalks/3_randomwalk3D/index.html | 2 +- dev/index.html | 2 +- dev/introduction/index.html | 8 +- dev/randomwalks/index.html | 2 +- dev/validation/index.html | 2 +- .../{1deb71cf.svg => a78bfb4a.svg} | 828 +- dev/validation/msd_runtumble/index.html | 2 +- dev/validation/run_distribution/index.html | 2 +- .../{8cb5bbc7.svg => 7e800ba7.svg} | 802 +- .../velocity_autocorrelations/index.html | 2 +- 34 files changed, 82820 insertions(+), 82816 deletions(-) delete mode 100644 dev/examples/Chemotaxis/1_linear_ramp/39d20a44.svg create mode 100644 dev/examples/Chemotaxis/1_linear_ramp/aaa7ed9e.svg delete mode 100644 dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/871da4ad.svg create mode 100644 dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/ad02ea3f.svg rename dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/{98151f34.svg => 0e85c899.svg} (90%) rename dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/{b3eb9613.svg => edfaa877.svg} (89%) rename dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/{93d892b5.svg => c1e915b7.svg} (81%) create mode 100644 dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/ae1d79b3.svg delete mode 100644 dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/e39644fe.svg create mode 100644 dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/24604237.svg delete mode 100644 dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/2ea1b77b.svg create mode 100644 dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/587f5882.svg delete mode 100644 dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/8607d93e.svg create mode 100644 dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/48fae079.svg delete mode 100644 dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/e5a2cb06.svg rename dev/validation/msd_runtumble/{1deb71cf.svg => a78bfb4a.svg} (78%) rename dev/validation/velocity_autocorrelations/{8cb5bbc7.svg => 7e800ba7.svg} (90%) diff --git a/dev/.documenter-siteinfo.json b/dev/.documenter-siteinfo.json index b010963..3743398 100644 --- a/dev/.documenter-siteinfo.json +++ b/dev/.documenter-siteinfo.json @@ -1 +1 @@ -{"documenter":{"julia_version":"1.10.3","generation_timestamp":"2024-05-20T07:25:59","documenter_version":"1.4.1"}} \ No newline at end of file +{"documenter":{"julia_version":"1.10.3","generation_timestamp":"2024-05-20T12:52:35","documenter_version":"1.4.1"}} \ No newline at end of file diff --git a/dev/api/index.html b/dev/api/index.html index 09351d2..e967ef6 100644 --- a/dev/api/index.html +++ b/dev/api/index.html @@ -1,7 +1,7 @@ -API · MicrobeAgents.jl
GitHub

API

Base.position — Function
position(m::AbstractMicrobe)

Return the position of the microbe.

source

Utils

MicrobeAgents.distance — Function
distance(a, b, model)

Evaluate the euclidean distance between a and b respecting the boundary conditions of the model

source
MicrobeAgents.Analysis.adf_to_matrix — Function
adf_to_matrix(adf, sym)

Collect quantity sym from the agent dataframe adf and return it in matrix form with dimensions (times, microbes). Requires all microbes to exist from start to end of the simulations (no removals or insertions).

source
Missing docstring.

Missing docstring for Analysis.unfold. Check Documenter's build log for details.

MeanSquaredDisplacement.unfold! — Function
unfold!(adf, model; key=:position)
+API · MicrobeAgents.jl
GitHub
API
Base.position — Function
position(m::AbstractMicrobe)
Return the position of the microbe.
source
Utils
MicrobeAgents.distance — Function
distance(a, b, model)
Evaluate the euclidean distance between a and b respecting the boundary conditions of the model
source
MicrobeAgents.Analysis.adf_to_matrix — Function
adf_to_matrix(adf, sym)
Collect quantity sym from the agent dataframe adf and return it in matrix form with dimensions (times, microbes). Requires all microbes to exist from start to end of the simulations  (no removals or insertions).
source
Missing docstring.
Missing docstring for Analysis.unfold. Check Documenter's build log for details.
MeanSquaredDisplacement.unfold! — Function
unfold!(adf, model; key=:position)
 unfold!(adf, extent; key=:position)
 unfold!(gdf, model; key=:position)
-unfold!(gdf, extent; key=:position)
Unfold the periodic trajectories contained in the agent dataframe adf or in the grouped dataframe gdf where each microbe trajectory was grouped by :id. The second argument can be either the spatial extent of the model, or the model itself from which the extent is automatically extracted.
The keyword argument key=:position determines what column of the dataframe has to be unfolded.
source
Data analysis
MicrobeAgents.Analysis.detect_turns! — Function
detect_turns!(adf; threshold_angle=0.0, kwargs...)
Detect reorientations in the microbe trajectories in adf. Requires adf to have a velocity column. In order to be detected, a reorientation must be larger than the threshold_angle (in radians); the threshold defaults to 0.
A new column is added to the dataframe, with values true when the microbe has turned with respect to the previous frame, or false otherwise.
Keywords
  • vel_key::Symbol = :velocity: name of the column containing microbe velocities
  • new_key::Symbol = :has_turned: name of the new column storing turn statistics
source
MicrobeAgents.Analysis.run_durations — Function
run_durations(adf; turns_key=:has_turned)
Evaluate the duration (in frames) of all runs detected during a simulation. The dataframe should already contain a column of Bools with values true for frames when a turn has occurred and false otherwise (see detect_turns!). The function returns a vector of run durations for each microbe.
turns_key defines the name of the column where the turn statistics is stored (defaults to :has_turned).
source
MicrobeAgents.Analysis.driftvelocity_point! — Function
driftvelocity_point!(adf, target; normalize=false, kwargs...)
-driftvelocity_point!(gdf, target; normalize=false, kwargs...)
Evaluate the drift velocity of microbes towards a target point, extracting their positions and velocities from the agent dataframe adf or from the grouped dataframe gdf (grouped by :id). Requires the existence of columns containing the position and velocity of microbes. By convention the drift velocity will be positive for motion towards the target point.
Keywords
  • normalize = false: whether drift velocities should be normalized by the instantaneous speed of the microbes
  • pos_key::Symbol = :position: name of the column containing microbe positions
  • vel_key::Symbol = :velocity: name of the column containing microbe velocities
source
MicrobeAgents.Analysis.driftvelocity_direction! — Function
driftvelocity_direction!(adf, target; normalize=false, kwargs...)
-driftvelocity_direction!(gdf, target; normalize=false, kwargs...)
Evaluate the drift velocity of microbes along a target direction, extracting their positions and velocities from the agent dataframe adf or from the grouped dataframe gdf (grouped by :id). Requires the existence of a column containing the velocity of microbes. By convention the drift velocity will be positive for motion along the target directoin.
Keywords
  • normalize = false: whether drift velocities should be normalized by the instantaneous speed of the microbes
  • vel_key::Symbol = :velocity: name of the column containing microbe velocities
source
Missing docstring.
Missing docstring for msd. Check Documenter's build log for details.
Missing docstring.
Missing docstring for acf. Check Documenter's build log for details.

+unfold!(gdf, extent; key=:position)

Unfold the periodic trajectories contained in the agent dataframe adf or in the grouped dataframe gdf where each microbe trajectory was grouped by :id. The second argument can be either the spatial extent of the model, or the model itself from which the extent is automatically extracted.

The keyword argument key=:position determines what column of the dataframe has to be unfolded.

source

Data analysis

MicrobeAgents.Analysis.detect_turns! — Function
detect_turns!(adf; threshold_angle=0.0, kwargs...)

Detect reorientations in the microbe trajectories in adf. Requires adf to have a velocity column. In order to be detected, a reorientation must be larger than the threshold_angle (in radians); the threshold defaults to 0.

A new column is added to the dataframe, with values true when the microbe has turned with respect to the previous frame, or false otherwise.

Keywords

  • vel_key::Symbol = :velocity: name of the column containing microbe velocities
  • new_key::Symbol = :has_turned: name of the new column storing turn statistics
source
MicrobeAgents.Analysis.run_durations — Function
run_durations(adf; turns_key=:has_turned)

Evaluate the duration (in frames) of all runs detected during a simulation. The dataframe should already contain a column of Bools with values true for frames when a turn has occurred and false otherwise (see detect_turns!). The function returns a vector of run durations for each microbe.

turns_key defines the name of the column where the turn statistics is stored (defaults to :has_turned).

source
MicrobeAgents.Analysis.driftvelocity_point! — Function
driftvelocity_point!(adf, target; normalize=false, kwargs...)
+driftvelocity_point!(gdf, target; normalize=false, kwargs...)

Evaluate the drift velocity of microbes towards a target point, extracting their positions and velocities from the agent dataframe adf or from the grouped dataframe gdf (grouped by :id). Requires the existence of columns containing the position and velocity of microbes. By convention the drift velocity will be positive for motion towards the target point.

Keywords

  • normalize = false: whether drift velocities should be normalized by the instantaneous speed of the microbes
  • pos_key::Symbol = :position: name of the column containing microbe positions
  • vel_key::Symbol = :velocity: name of the column containing microbe velocities
source
MicrobeAgents.Analysis.driftvelocity_direction! — Function
driftvelocity_direction!(adf, target; normalize=false, kwargs...)
+driftvelocity_direction!(gdf, target; normalize=false, kwargs...)

Evaluate the drift velocity of microbes along a target direction, extracting their positions and velocities from the agent dataframe adf or from the grouped dataframe gdf (grouped by :id). Requires the existence of a column containing the velocity of microbes. By convention the drift velocity will be positive for motion along the target directoin.

Keywords

  • normalize = false: whether drift velocities should be normalized by the instantaneous speed of the microbes
  • vel_key::Symbol = :velocity: name of the column containing microbe velocities
source
Missing docstring.

Missing docstring for msd. Check Documenter's build log for details.

Missing docstring.

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diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/1_linear_ramp/39d20a44.svg b/dev/examples/Chemotaxis/1_linear_ramp/39d20a44.svg deleted file mode 100644 index 24731a7..0000000 --- a/dev/examples/Chemotaxis/1_linear_ramp/39d20a44.svg +++ /dev/null @@ -1,36250 +0,0 @@ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 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plot!(xn, yn, lab=false, lw=lw, lc=(1:n)', palette=palette(:thermal,size(xn,2))) -scatter!(xn[end,:], yn[end,:], lab=false, m=:c, mc=1:n, msw=0.5, ms=8)Example block output +scatter!(xn[end,:], yn[end,:], lab=false, m=:c, mc=1:n, msw=0.5, ms=8)Example block output diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/871da4ad.svg b/dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/871da4ad.svg deleted file mode 100644 index 4eaf8bb..0000000 --- a/dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/871da4ad.svg +++ /dev/null @@ -1,45353 +0,0 @@ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 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+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/index.html b/dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/index.html index d1dc7f3..ddc2e9a 100644 --- a/dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/index.html +++ b/dev/examples/Chemotaxis/2_celani_gauss2D/index.html @@ -46,4 +46,4 @@ a = axes(x,1) ./ size(x,1) plot!(x, y, lab=false, lims=(0,1000), lw=a.^2, alpha=a, -)Example block output +)Example block output diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/98151f34.svg b/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/0e85c899.svg similarity index 90% rename from dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/98151f34.svg rename to dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/0e85c899.svg index 529cd40..1f6b023 100644 --- a/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/98151f34.svg +++ b/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/0e85c899.svg @@ -1,52 +1,52 @@ - + - + - + - + - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/b3eb9613.svg b/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/edfaa877.svg similarity index 89% rename from dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/b3eb9613.svg rename to dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/edfaa877.svg index bf2ae7a..8a4b872 100644 --- a/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/b3eb9613.svg +++ b/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/edfaa877.svg @@ -1,48 +1,48 @@ - + - + - + - + - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/index.html b/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/index.html index 945767d..94051e1 100644 --- a/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/index.html +++ b/dev/examples/Chemotaxis/3_xie_response-function/index.html @@ -75,7 +75,7 @@ ls=:dash, lw=1.5, lc=_green, lab=false, tickfontcolor=_green, ylab="C (μM)", guidefontcolor=_green -)Example block output

By analysing the methylation and dephosphorylation processes, we can understand how the chemotactic response arises. First, when the concentration increases, both m and z increase and converge to a new steady-state value, but since they respond on different timescales, the response (defined by the difference between these two quantities), shows a sharp decrease followed by a slower relaxation. The same occurs for the negative stimulus.

x = (0:dt:T) .- t₁
+)
Example block output

By analysing the methylation and dephosphorylation processes, we can understand how the chemotactic response arises. First, when the concentration increases, both m and z increase and converge to a new steady-state value, but since they respond on different timescales, the response (defined by the difference between these two quantities), shows a sharp decrease followed by a slower relaxation. The same occurs for the negative stimulus.

x = (0:dt:T) .- t₁
 τ_m = model[1].adaptation_time_m
 τ_z = model[1].adaptation_time_z
 M = m ./ τ_m
@@ -86,4 +86,4 @@
     lw=2,
     lab=["m/τ_m" "z/τ_z" "m/τ_m - z/τ_z"],
     xlab="time (s)"
-)
Example block output +)Example block output diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/93d892b5.svg b/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/c1e915b7.svg similarity index 81% rename from dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/93d892b5.svg rename to dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/c1e915b7.svg index a7f828c..d371c6f 100644 --- a/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/93d892b5.svg +++ b/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/c1e915b7.svg @@ -1,54 +1,54 @@ - + - + - + - + - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/index.html b/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/index.html index fec5591..c354411 100644 --- a/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/index.html +++ b/dev/examples/Chemotaxis/4_response_functions/index.html @@ -75,4 +75,4 @@ ls=:dash, lw=1.5, lc=_pink, lab=false, tickfontcolor=_pink, ylab="C (μM)", guidefontcolor=_pink -)Example block output +)Example block output diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/ae1d79b3.svg b/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/ae1d79b3.svg new file mode 100644 index 0000000..c3dfcf7 --- /dev/null +++ b/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/ae1d79b3.svg @@ -0,0 +1,88 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/e39644fe.svg b/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/e39644fe.svg deleted file mode 100644 index 28cdc5a..0000000 --- a/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/e39644fe.svg +++ /dev/null @@ -1,90 +0,0 @@ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - diff --git a/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/index.html b/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/index.html index 54e04c1..6c3c258 100644 --- a/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/index.html +++ b/dev/examples/Chemotaxis/5_drift_exponential/index.html @@ -101,4 +101,4 @@ plot(Πs, avg_drift, lw=4, m=:c, ms=8, lab=false, xlab="Π", ylab="avg drift (μm/s)" ) -)Example block output

Increasing Π significantly reduces the ability of bacteria to drift along the gradient.

+)Example block output

Increasing Π significantly reduces the ability of bacteria to drift along the gradient.

diff --git a/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/24604237.svg b/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/24604237.svg new file mode 100644 index 0000000..f3e00cc --- /dev/null +++ b/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/24604237.svg @@ -0,0 +1,58 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/2ea1b77b.svg b/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/2ea1b77b.svg deleted file mode 100644 index 987deed..0000000 --- a/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/2ea1b77b.svg +++ /dev/null @@ -1,56 +0,0 @@ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - diff --git a/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/index.html b/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/index.html index 5e02e49..d005f89 100644 --- a/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/index.html +++ b/dev/examples/RandomWalks/1_randomwalk1D/index.html @@ -20,4 +20,4 @@ t = axes(x,1) .* dt using Plots -plot(t, x, leg=false, xlab="time", ylab="displacement")Example block output +plot(t, x, leg=false, xlab="time", ylab="displacement")Example block output diff --git a/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/587f5882.svg b/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/587f5882.svg new file mode 100644 index 0000000..18728b3 --- /dev/null +++ b/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/587f5882.svg @@ -0,0 +1,54 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/8607d93e.svg b/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/8607d93e.svg deleted file mode 100644 index 1476d11..0000000 --- a/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/8607d93e.svg +++ /dev/null @@ -1,52 +0,0 @@ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - diff --git a/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/index.html b/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/index.html index dbb36cc..ccfffde 100644 --- a/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/index.html +++ b/dev/examples/RandomWalks/2_randomwalk2D_motilepatterns/index.html @@ -11,11 +11,11 @@ space: periodic continuous space with [500.0, 500.0] extent and spacing=25.0 scheduler: fastest properties: chemoattractant, affect!, timestep

We will now add microbes individually, choosing different properties for each. The motile pattern can be customized through the motility keyword.

The RunTumble motility consists of straight runs interspersed with isotropic reorientations (tumbles). With the first argument, we set the average duration of tumbles, 1 s in this case. We can then define the speed to follow a a Normal distribution (from Distributions.jl) with mean 30 μm/s and standard deviation 6 μm/s. This means that, after every tumble, the microbe will change its speed following this distribution. Further, we can set tumbles to also have a finite duration, let's say 0.1 s.

add_agent!(model; motility=RunTumble(1.0, Normal(30,6), 0.1))
Microbe{2, 2} with 2-state motility pattern
-position (μm): [248.74, 188.42]; velocity (μm/s): [-15.54, 22.66]
+position (μm): [311.09, 365.51]; velocity (μm/s): [23.15, 28.8]
 other properties: speed, rotational_diffusivity, radius, state

The RunReverse motility consists of alternating straight runs and 180-degree reversals. This motility pattern is implemented as a 4-step motility (i.e., Motility{4}): a run "forward", a reversal of direction, a run "backward", and another reversal of direction, after which the cycle starts again. In principle, each of these 4 steps can be modified independently from the others. Here, we will set the duration and speed of the two run steps, and keep default values for reversals. Further, we set the rotational_diffusivity of the microbe to 0.2 rad²/s; in absence of rotational diffusion, the run reverse motility is pathologically incapable of exploring space efficiently.

add_agent!(model; motility=RunReverse(1.0, [30.0], 0.7, [20.0]), rotational_diffusivity=0.2)
Microbe{2, 4} with 4-state motility pattern
-position (μm): [88.68, 136.86]; velocity (μm/s): [-29.98, -1.06]
+position (μm): [274.47, 201.07]; velocity (μm/s): [29.89, -2.52]
 other properties: speed, rotational_diffusivity, radius, state

The RunReverseFlick motility consists of a straight run, a 180-degree reversal, then another straight run followed by a 90-degree reorientation (the flick). Like the RunReverse, this is a four-step motility pattern; indeed, we can imagine it as a RunReverse where the reorientation after the "backward" run is 90 instead of 180 degrees. Again, we will set only run durations and speeds. We also set the rotational diffusivity to 0.1 rad²/s.

add_agent!(model; motility=RunReverseFlick(2.0, [25.0], 0.5, [25.0]), rotational_diffusivity=0.1)
Microbe{2, 4} with 4-state motility pattern
-position (μm): [309.81, 228.22]; velocity (μm/s): [7.04, -23.99]
+position (μm): [61.46, 89.33]; velocity (μm/s): [11.93, 21.97]
 other properties: speed, rotational_diffusivity, radius, state

Now we can run (collecting the microbe positions at each timestep), unfold the trajectories, and visualize them.

nsteps = 600
 adata = [position]
 adf, _ = run!(model, nsteps; adata)
@@ -28,4 +28,4 @@
 
 plot(x, y, xlab="x", ylab="y", ratio=1,
     lab=["RunTumble" "RunReverse" "RunReverseFlick"]
-)
Example block output +)Example block output diff --git a/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/48fae079.svg b/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/48fae079.svg new file mode 100644 index 0000000..d74917f --- /dev/null +++ b/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/48fae079.svg @@ -0,0 +1,65 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/e5a2cb06.svg b/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/e5a2cb06.svg deleted file mode 100644 index 4ef4806..0000000 --- a/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/e5a2cb06.svg +++ /dev/null @@ -1,63 +0,0 @@ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - diff --git a/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/index.html b/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/index.html index 08f6f1a..a3794d8 100644 --- a/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/index.html +++ b/dev/examples/RandomWalks/3_randomwalk3D/index.html @@ -25,4 +25,4 @@ plot(x, y, z, xlab="x", ylab="y", zlab="z", lw=2, ratio=1, lab=["RunReverse" "RunTumble" "RunReverseFlick"] -)Example block output +)Example block output diff --git a/dev/index.html b/dev/index.html index 8d4ed0e..774ee46 100644 --- a/dev/index.html +++ b/dev/index.html @@ -6,4 +6,4 @@ publisher = {GitHub}, journal = {GitHub repository}, howpublished = {\url{https://github.com/mastrof/MicrobeAgents.jl}} -}

Acknowledgements

This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 955910.

+}

Acknowledgements

This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 955910.

diff --git a/dev/introduction/index.html b/dev/introduction/index.html index 5a2f115..bc8c9c0 100644 --- a/dev/introduction/index.html +++ b/dev/introduction/index.html @@ -9,10 +9,10 @@ # three-dimensional space periodic only along the x direction extent = (100.0, 20.0, 20.0) -ContinuousSpace(extent; periodic=(true,false,false))

Microbes

Microbes are represented by subtypes of the AbstractMicrobe type, which is in turn a subtype of AbstractAgent from Agents.jl

MicrobeAgents.AbstractMicrobe — Type
AbstractMicrobe{D} <: AbstractAgent where {D<:Integer}

All microbe types in MicrobeAgents.jl simulations must be instances of user-defined types that are subtypes of AbstractMicrobe. YourMicrobeType{D} <: AbstractMicrobe{D} The parameter D defines the dimensionality of the space in which the microbe type lives (1, 2 and 3 are supported).

All microbe types must have at least the following fields:

  • id::Int id of the microbe (used internally by Agents.jl)
  • pos::SVectpr{D,Float64} position of the microbe
  • vel::SVector{D,Float64} velocity of the microbe
  • motility::AbstractMotility motile pattern of the microbe
  • turn_rate::Real average reorientation rate of the microbe
  • rotational_diffusivity::Real coefficient of brownian rotational diffusion
  • radius::Real equivalent spherical radius of the microbe
  • state::Real generic variable for a scalar internal state
source

MicrobeAgents provides different AbstractMicrobe subtypes representing different models of bacterial behavior from the scientific literature. The list of implemented models can be obtained with subtypes(AbstractMicrobe).

A basic type, which is typically sufficient for simple motility simulations and does not include chemotaxis, is the Microbe type.

MicrobeAgents.Microbe — Type
Microbe{D,N} <: AbstractMicrobe{D,N}

Base microbe type for simple simulations. D is the space dimensionality and N is the number of states of the microbe's motility pattern.

Microbe has the required fields

  • id::Int an identifier used internally
  • pos::SVector{D,Float64} spatial position
  • vel::SVector{D,Float64} unit velocity vector
  • speed::Float64 magnitude of the velocity vector
  • motility::Motility{N} motility pattern

and the default parameters

  • rotational_diffusivity::Float64 = 0.0 coefficient of brownian rotational diffusion
  • radius::Float64 = 0.0 equivalent spherical radius of the microbe
  • state::Float64 = 0.0 generic variable for a scalar internal state
source

Microbe instances should only be created within an AgentBasedModel, the fundamental structure which embeds everything that has to do with the agent-based simulations you want to run. In MicrobeAgents.jl, models are created through the StandardABM function.

Agents.StandardABM — Type
StandardABM(MicrobeType, space, timestep; kwargs...)

Extension of the Agents.StandardABM method for microbe types. Implementation of AgentBasedModel where agents can be added and removed at any time. If agents removal is not required, it is recommended to use the keyword argument container = Vector for better performance. See Agents.AgentBasedModel for detailed information on the keyword arguments.

Arguments

  • MicrobeType: subtype of AbstractMicrobe{D}, with explicitly specified dimensionality D. A list of available options can be obtained by running subtypes(AbstractMicrobe).
  • space: a ContinuousSpace{D} with the same dimensionality D as MicrobeType which specifies the spatial properties of the simulation domain.
  • timestep: the integration timestep of the simulation.

Keywords

  • properties: additional container of data to specify model-level properties. MicrobeAgents.jl includes a set of default properties (detailed at the end).
  • scheduler = Schedulers.fastest
  • rng = Random.default_rng()
  • warn = true

Default properties

When a model is created, a default set of properties is included in the model (MicrobeAgents.default_ABM_properties):

DEFAULT_ABM_PROPERTIES = Dict(
+ContinuousSpace(extent; periodic=(true,false,false))

Microbes

Microbes are represented by subtypes of the AbstractMicrobe type, which is in turn a subtype of AbstractAgent from Agents.jl

MicrobeAgents.AbstractMicrobe — Type
AbstractMicrobe{D} <: AbstractAgent where {D<:Integer}

All microbe types in MicrobeAgents.jl simulations must be instances of user-defined types that are subtypes of AbstractMicrobe. YourMicrobeType{D} <: AbstractMicrobe{D} The parameter D defines the dimensionality of the space in which the microbe type lives (1, 2 and 3 are supported).

All microbe types must have at least the following fields:

  • id::Int id of the microbe (used internally by Agents.jl)
  • pos::SVectpr{D,Float64} position of the microbe
  • vel::SVector{D,Float64} velocity of the microbe
  • motility::AbstractMotility motile pattern of the microbe
  • turn_rate::Real average reorientation rate of the microbe
  • rotational_diffusivity::Real coefficient of brownian rotational diffusion
  • radius::Real equivalent spherical radius of the microbe
  • state::Real generic variable for a scalar internal state
source

MicrobeAgents provides different AbstractMicrobe subtypes representing different models of bacterial behavior from the scientific literature. The list of implemented models can be obtained with subtypes(AbstractMicrobe).

A basic type, which is typically sufficient for simple motility simulations and does not include chemotaxis, is the Microbe type.

MicrobeAgents.Microbe — Type
Microbe{D,N} <: AbstractMicrobe{D,N}

Base microbe type for simple simulations. D is the space dimensionality and N is the number of states of the microbe's motility pattern.

Microbe has the required fields

  • id::Int an identifier used internally
  • pos::SVector{D,Float64} spatial position
  • vel::SVector{D,Float64} unit velocity vector
  • speed::Float64 magnitude of the velocity vector
  • motility::Motility{N} motility pattern

and the default parameters

  • rotational_diffusivity::Float64 = 0.0 coefficient of brownian rotational diffusion
  • radius::Float64 = 0.0 equivalent spherical radius of the microbe
  • state::Float64 = 0.0 generic variable for a scalar internal state
source

Microbe instances should only be created within an AgentBasedModel, the fundamental structure which embeds everything that has to do with the agent-based simulations you want to run. In MicrobeAgents.jl, models are created through the StandardABM function.

Agents.StandardABM — Type
StandardABM(MicrobeType, space, timestep; kwargs...)

Extension of the Agents.StandardABM method for microbe types. Implementation of AgentBasedModel where agents can be added and removed at any time. If agents removal is not required, it is recommended to use the keyword argument container = Vector for better performance. See Agents.AgentBasedModel for detailed information on the keyword arguments.

Arguments

  • MicrobeType: subtype of AbstractMicrobe{D}, with explicitly specified dimensionality D. A list of available options can be obtained by running subtypes(AbstractMicrobe).
  • space: a ContinuousSpace{D} with the same dimensionality D as MicrobeType which specifies the spatial properties of the simulation domain.
  • timestep: the integration timestep of the simulation.

Keywords

  • properties: additional container of data to specify model-level properties. MicrobeAgents.jl includes a set of default properties (detailed at the end).
  • scheduler = Schedulers.fastest
  • rng = Random.default_rng()
  • warn = true

Default properties

When a model is created, a default set of properties is included in the model (MicrobeAgents.default_ABM_properties):

DEFAULT_ABM_PROPERTIES = Dict(
     :chemoattractant => GenericChemoattractant{D,Float64}()
     :affect! => chemotaxis!
-)

By including these default properties, we make sure that all the chemotaxis models will work even without extra user intervention. All these properties can be overwritten by simply passing an equivalent key to the properties dictionary when creating the model.

source

To initialize a model we must provide the microbe type, the simulation space, and the integration timestep of the simulation. All other parameters are optional. To setup a model for Microbes living in a 1-dimensional space we can therefore run

space = ContinuousSpace((100.0,); periodic=false)
+)

By including these default properties, we make sure that all the chemotaxis models will work even without extra user intervention. All these properties can be overwritten by simply passing an equivalent key to the properties dictionary when creating the model.

source

To initialize a model we must provide the microbe type, the simulation space, and the integration timestep of the simulation. All other parameters are optional. To setup a model for Microbes living in a 1-dimensional space we can therefore run

space = ContinuousSpace((100.0,); periodic=false)
 dt = 0.1
 model = StandardABM(Microbe{1}, space, dt)

Now, with the add_agent! function we will populate the model with microbes of the specified type (Microbe{1}). The only argument we must always specify for add_agent! is the motility of the microbe, via the motility keyword. An overview of the motility interface is given later; For now we will just use a Run-Tumble motility with an average run duration of 1 second and a constant swimming speed of 20 micron / second. If unspecified, position, direction and speed of the microbe will be assigned randomly; all the other fields will be assigned default values from the constructor (unless specified). To select a position, it can be passed as the first argument to the add_agent! call, and any other bacterial parameter can be defined via keyword arguments. All of the following are valid calls

motility = RunTumble(1.0, [20.0])
 # a Microbe with large radius and low tumble rate
@@ -20,7 +20,7 @@
 # a Microbe with custom position and high coefficient of rotational diffusion
 add_agent!((53.2,), model; motility, rotational_diffusivity=0.5)
 # a Microbe initialized with velocity to the right
-add_agent!(model; motility, vel=(1.0,))

All the other subtypes of AbstractMicrobe work in a similar way, although they will have distinct default values and extra fields. When possible, default values are typically assigned following the original implementation in the literature.

MicrobeAgents.BrownBerg — Type
BrownBerg{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic E.coli from 'Brown and Berg (1974) PNAS'

Default parameters:

  • motility = RunTumble(0.67, [30.0], 0.1)
  • rotational_diffusivity = 0.035 rad²/s coefficient of brownian rotational diffusion
  • radius = 0.5 μm equivalent spherical radius of the microbe
  • state = 0.0 corresponds to 'weighted dPb/dt' in the paper
  • gain = 660 s
  • receptor_binding_constant = 100 μM
  • memory = 1 s
source
MicrobeAgents.Brumley — Type
Brumley{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic bacterium from 'Brumley et al. (2019) PNAS'. The model is optimized for simulation of marine bacteria and accounts for the presence of (gaussian) sensing noise in the chemotactic pathway.

Default parameters:

  • motility = RunReverseFlick(0.45, [46.5], 0.45, [46.5])
  • state = 0.0 → 'S'
  • rotational_diffusivity = 0.035 rad²/s
  • memory = 1.3 s → 'τₘ'
  • gain_receptor = 50.0 μM⁻¹ → 'κ'
  • gain = 50.0 → 'Γ'
  • chemotactic_precision = 6.0 → 'Π'
  • radius = 0.5 μm → 'a'
source
MicrobeAgents.Celani — Type
Celani{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic bacterium using the response kernel from 'Celani and Vergassola (2010) PNAS', extracted from experiments on E. coli.

Sensing noise (not present in the original model) is customarily introduced through the molecular counting noise formula by Berg and Purcell, and can be tuned through a chemotactic_precision factor inspired by 'Brumley et al. (2019) PNAS' (defaults to 0, i.e. no noise).

Default parameters:

  • `motility = RunTumble(0.67, [30.0], 0.1)
  • state = 0
  • rotational_diffusivity = 0.26 rad²/s
  • gain = 50.0
  • memory = 1 s
  • radius = 0.5 μm
source
MicrobeAgents.Xie — Type
Xie{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic bacterium adapted from 'Xie et al. (2019) Biophys J'. The model is developed based on experimental measurements of the chemotactic response function in the marine bacterium V. alginolyticus. The peculiarity of the model is the presence of distinct parameters for the forward and backward swimming states.

Sensing noise (not present in the original model) is customarily introduced through the molecular counting noise formula by Berg and Purcell, and can be tuned through a chemotactic_precision factor inspired by 'Brumley et al. (2019) PNAS' (defaults to 0, i.e. no noise).

Default parameters:

  • motility = RunReverseFlick(speed = [46.5])
  • turn_rate_forward = 2.3 Hz
  • turn_rate_backward = 1.9 Hz
  • state = 0.0 s
  • state_m = 0.0 s
  • state_z = 0.0 s
  • rotational_diffusivity = 0.26 rad²/s
  • adaptation_time_m = 1.29 s
  • adaptation_time_z = 0.28 s
  • gain_forward = 2.7 1/s
  • gain_backward = 1.6 1/s
  • binding_affinity = 0.39 μM
  • chemotactic_precision = 0.0
  • radius = 0.5 μm
source

More about models

MicrobeAgents.jl exploits the AgentBasedModel interface from Agents.jl. While the standard Agents.jl syntax will always work, it is typically more convenient to use the method extensions provided by MicrobeAgents.jl, which also includes some default parameters required by the simulations. If the simulation requires removal/addition of microbes, it is recommended to call StandardABM with the container=Dict keyword argument, otherwise MicrobeAgents.jl defaults to container=Vector which provides better performance.

In addition to the microbe instances, the model should also wrap all the other information required to perform the simulation.

MicrobeAgents.jl defines default timestepping functions which are used to evolve the microbes and the model, and are accessible through the microbe_step! and model_step! keywords in StandardABM. By default, the microbe_step! function performs, in order:

  • update microbe position according to current velocity
  • randomize the microbe orientation through rotational diffusion (if present)
  • update internal state of the microbe (e.g. chemotaxis or other user-defined behavior)
  • perform reorientation events following Poissonian statistics

The model_step! function instead defaults to a dummy function which does nothing. Any custom behavior can be implemented by simply modifying these two functions.

Any type of external parameter that should be used during the simulation should be passed to StandardABM through the properties dictionary.

Running a model

After the model has been created and populated with the desired number of microbes, we are ready to run the simulation. We just need to specify how many steps we want to simulate and what data to collect during the run:

nsteps = 100
+add_agent!(model; motility, vel=(1.0,))

All the other subtypes of AbstractMicrobe work in a similar way, although they will have distinct default values and extra fields. When possible, default values are typically assigned following the original implementation in the literature.

MicrobeAgents.BrownBerg — Type
BrownBerg{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic E.coli from 'Brown and Berg (1974) PNAS'

Default parameters:

  • motility = RunTumble(0.67, [30.0], 0.1)
  • rotational_diffusivity = 0.035 rad²/s coefficient of brownian rotational diffusion
  • radius = 0.5 μm equivalent spherical radius of the microbe
  • state = 0.0 corresponds to 'weighted dPb/dt' in the paper
  • gain = 660 s
  • receptor_binding_constant = 100 μM
  • memory = 1 s
source
MicrobeAgents.Brumley — Type
Brumley{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic bacterium from 'Brumley et al. (2019) PNAS'. The model is optimized for simulation of marine bacteria and accounts for the presence of (gaussian) sensing noise in the chemotactic pathway.

Default parameters:

  • motility = RunReverseFlick(0.45, [46.5], 0.45, [46.5])
  • state = 0.0 → 'S'
  • rotational_diffusivity = 0.035 rad²/s
  • memory = 1.3 s → 'τₘ'
  • gain_receptor = 50.0 μM⁻¹ → 'κ'
  • gain = 50.0 → 'Γ'
  • chemotactic_precision = 6.0 → 'Π'
  • radius = 0.5 μm → 'a'
source
MicrobeAgents.Celani — Type
Celani{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic bacterium using the response kernel from 'Celani and Vergassola (2010) PNAS', extracted from experiments on E. coli.

Sensing noise (not present in the original model) is customarily introduced through the molecular counting noise formula by Berg and Purcell, and can be tuned through a chemotactic_precision factor inspired by 'Brumley et al. (2019) PNAS' (defaults to 0, i.e. no noise).

Default parameters:

  • `motility = RunTumble(0.67, [30.0], 0.1)
  • state = 0
  • rotational_diffusivity = 0.26 rad²/s
  • gain = 50.0
  • memory = 1 s
  • radius = 0.5 μm
source
MicrobeAgents.Xie — Type
Xie{D} <: AbstractMicrobe{D}

Model of chemotactic bacterium adapted from 'Xie et al. (2019) Biophys J'. The model is developed based on experimental measurements of the chemotactic response function in the marine bacterium V. alginolyticus. The peculiarity of the model is the presence of distinct parameters for the forward and backward swimming states.

Sensing noise (not present in the original model) is customarily introduced through the molecular counting noise formula by Berg and Purcell, and can be tuned through a chemotactic_precision factor inspired by 'Brumley et al. (2019) PNAS' (defaults to 0, i.e. no noise).

Default parameters:

  • motility = RunReverseFlick(speed = [46.5])
  • turn_rate_forward = 2.3 Hz
  • turn_rate_backward = 1.9 Hz
  • state = 0.0 s
  • state_m = 0.0 s
  • state_z = 0.0 s
  • rotational_diffusivity = 0.26 rad²/s
  • adaptation_time_m = 1.29 s
  • adaptation_time_z = 0.28 s
  • gain_forward = 2.7 1/s
  • gain_backward = 1.6 1/s
  • binding_affinity = 0.39 μM
  • chemotactic_precision = 0.0
  • radius = 0.5 μm
source

More about models

MicrobeAgents.jl exploits the AgentBasedModel interface from Agents.jl. While the standard Agents.jl syntax will always work, it is typically more convenient to use the method extensions provided by MicrobeAgents.jl, which also includes some default parameters required by the simulations. If the simulation requires removal/addition of microbes, it is recommended to call StandardABM with the container=Dict keyword argument, otherwise MicrobeAgents.jl defaults to container=Vector which provides better performance.

In addition to the microbe instances, the model should also wrap all the other information required to perform the simulation.

MicrobeAgents.jl defines default timestepping functions which are used to evolve the microbes and the model, and are accessible through the microbe_step! and model_step! keywords in StandardABM. By default, the microbe_step! function performs, in order:

  • update microbe position according to current velocity
  • randomize the microbe orientation through rotational diffusion (if present)
  • update internal state of the microbe (e.g. chemotaxis or other user-defined behavior)
  • perform reorientation events following Poissonian statistics

The model_step! function instead defaults to a dummy function which does nothing. Any custom behavior can be implemented by simply modifying these two functions.

Any type of external parameter that should be used during the simulation should be passed to StandardABM through the properties dictionary.

Running a model

After the model has been created and populated with the desired number of microbes, we are ready to run the simulation. We just need to specify how many steps we want to simulate and what data to collect during the run:

nsteps = 100
 adf, mdf = run!(model, nsteps; adata=[position])

run! will return two dataframes, one for the agent-level data (adf) and one for the model-level data (mdf, which in this case will be empty). This way, we have produced our first random walk. Since adf.position is a vector of static vectors, we first have to unpack the x and y values and then we are ready to plot our trajectory.

using Plots
 x = first.(adf.position)
 y = last.(adf.position)
@@ -28,4 +28,4 @@
     (1 => 2, 1.0),
     (2 => 1, 0.3), (2 => 3, 0.7),
     (3 => 2, 1.0)
-)

Some default constructors for common motility patterns are provided: RunTumble, RunReverse, RunReverseFlick, RunStop

source

The most common motility patterns are, however, pre-implemented.

Missing docstring.

Missing docstring for RunTumble. Check Documenter's build log for details.

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Missing docstring for RunReverse. Check Documenter's build log for details.

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Missing docstring for RunReverseFlick. Check Documenter's build log for details.

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Missing docstring for RunStop. Check Documenter's build log for details.

+)

Some default constructors for common motility patterns are provided: RunTumble, RunReverse, RunReverseFlick, RunStop

source

The most common motility patterns are, however, pre-implemented.

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Missing docstring for RunTumble. Check Documenter's build log for details.

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Missing docstring for RunReverse. Check Documenter's build log for details.

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Missing docstring for RunReverseFlick. Check Documenter's build log for details.

Missing docstring.

Missing docstring for RunStop. Check Documenter's build log for details.

diff --git a/dev/randomwalks/index.html b/dev/randomwalks/index.html index c6a36b1..5d1d835 100644 --- a/dev/randomwalks/index.html +++ b/dev/randomwalks/index.html @@ -30,4 +30,4 @@ t = axes(x,1) .* dt plot(x, y, xlab="x", ylab="y", ratio=1, lab=["RunReverse" "RunTumble" "RunReverseFlick"] -)

Two-dimensional random walks with different motility patterns

+)

Two-dimensional random walks with different motility patterns

diff --git a/dev/validation/index.html b/dev/validation/index.html index b599a19..38a4feb 100644 --- a/dev/validation/index.html +++ b/dev/validation/index.html @@ -1,4 +1,4 @@ Validation · MicrobeAgents.jl
GitHub

Validation

Run Time Distribution

(examples/Analysis/run_distribution.jl) Run times should be exponentially distributed, with $\tau$ being the inverse of the average turn rate.

Exponential distribution of run times

The smaller the timestep $\Delta t$ compared to the average run length $\tau$, the better the agreement between numerical results and theory. A ratio $\tau / \Delta t \sim 10$ is typically sufficient to have a reasonable agreement.

Velocity Autocorrelation Function

Velocity autocorrelation functions for the three motility patterns should obey the following equations (Taktikos et al. PLoS ONE 2012): `` \phi(t) = \begin{cases} \text{exp}(-t/\tau), & \text{run-tumble} \ \text{exp}(-2t/\tau), & \text{run-reverse} \ - (1-t/2\tau)\text{exp}(-t/\tau), & \text{run-reverse-flick} \end{cases} `` (assuming no rotational diffusion, and that forward and backward mode have identical timescales for the run-reverse-flick swimmer).

Velocity autocorrelation functions for run-tumble, run-reverse, run-reverse-flick

Mean Squared Displacement

The mean squared displacement (MSD) for a run-tumble swimmer with average turn angle $\theta$ (and without rotational diffusion) should obey the following equation (Taktikos et al. PLoS ONE 2012):

$\text{MSD}(t) = 2v^2\tilde{\tau}^2 (t/\tilde{\tau} - 1 + e^{-t/\tilde{\tau}})$ where $\tilde{\tau} = \tau/(1-\cos\theta)$.

MSD of run-tumble motility with varying turn angle distributions

+ (1-t/2\tau)\text{exp}(-t/\tau), & \text{run-reverse-flick} \end{cases} `` (assuming no rotational diffusion, and that forward and backward mode have identical timescales for the run-reverse-flick swimmer).

Velocity autocorrelation functions for run-tumble, run-reverse, run-reverse-flick

Mean Squared Displacement

The mean squared displacement (MSD) for a run-tumble swimmer with average turn angle $\theta$ (and without rotational diffusion) should obey the following equation (Taktikos et al. PLoS ONE 2012):

$\text{MSD}(t) = 2v^2\tilde{\tau}^2 (t/\tilde{\tau} - 1 + e^{-t/\tilde{\tau}})$ where $\tilde{\tau} = \tau/(1-\cos\theta)$.

MSD of run-tumble motility with varying turn angle distributions

diff --git a/dev/validation/msd_runtumble/1deb71cf.svg b/dev/validation/msd_runtumble/a78bfb4a.svg similarity index 78% rename from dev/validation/msd_runtumble/1deb71cf.svg rename to dev/validation/msd_runtumble/a78bfb4a.svg index 0df63b6..12bcaff 100644 --- a/dev/validation/msd_runtumble/1deb71cf.svg +++ b/dev/validation/msd_runtumble/a78bfb4a.svg @@ -1,428 +1,428 @@ - + - + - + - + - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/validation/msd_runtumble/index.html b/dev/validation/msd_runtumble/index.html index 33f82d4..a749a45 100644 --- a/dev/validation/msd_runtumble/index.html +++ b/dev/validation/msd_runtumble/index.html @@ -50,4 +50,4 @@ ) plot!(t./τ, MSD_theoretical./(U*τ)^2, lw=2, lab=round.(1 .- β,digits=2)', lc=axes(β,1)' -)Example block output +)Example block output diff --git a/dev/validation/run_distribution/index.html b/dev/validation/run_distribution/index.html index 1728512..d445fe2 100644 --- a/dev/validation/run_distribution/index.html +++ b/dev/validation/run_distribution/index.html @@ -26,4 +26,4 @@ lab="Simulation; τ = $(runtime_expected) s", lw=0) plot!(dt:dt:5τ, t -> pdf(estimated_pdf, t-dt); lw=2, lab="exp(-t/τ)/τ; τ = $(round(τ;digits=3)) s") -plot!(xlab="Δt (s)", ylab="P(Δt)") +plot!(xlab="Δt (s)", ylab="P(Δt)") diff --git a/dev/validation/velocity_autocorrelations/8cb5bbc7.svg b/dev/validation/velocity_autocorrelations/7e800ba7.svg similarity index 90% rename from dev/validation/velocity_autocorrelations/8cb5bbc7.svg rename to dev/validation/velocity_autocorrelations/7e800ba7.svg index 03da2f3..88f9ece 100644 --- a/dev/validation/velocity_autocorrelations/8cb5bbc7.svg +++ b/dev/validation/velocity_autocorrelations/7e800ba7.svg @@ -1,415 +1,415 @@ - + - + - + - + - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/dev/validation/velocity_autocorrelations/index.html b/dev/validation/velocity_autocorrelations/index.html index 300f147..61852dd 100644 --- a/dev/validation/velocity_autocorrelations/index.html +++ b/dev/validation/velocity_autocorrelations/index.html @@ -61,4 +61,4 @@ # show simulation values only at selected lags for better visualization lags = range(0, length(t)-1; step=20) scatter!(t[lags.+1], Φ[lags.+1,:], m=:x, mc=[1 2 3], msw=2, label=false) -hline!([0.0], lw=0.8, ls=:dash, lc=:black, lab=false)Example block output +hline!([0.0], lw=0.8, ls=:dash, lc=:black, lab=false)Example block output