Programming an interpreter using molecular dynamics

PGA (ProGram Algebra) is an algebra of programs which concerns programs in their simplest form: sequences of instructions. Molecular dynamics is a simple model of computation developed in the setting of PGA, which bears on the use of dynamic data structures in programming. We consider the programming of an interpreter for a program notation that is close to existing assembly languages using PGA with the primitives of molecular dynamics as basic instructions. It happens that, although primarily meant for explaining programming language features relating to the use of dynamic data structures, the collection of primitives of molecular dynamics in itself is suited to our programming wants.Comment: 27 page

An Introduction to Programming for Bioscientists: A Python-based Primer

Computing has revolutionized the biological sciences over the past several decades, such that virtually all contemporary research in the biosciences utilizes computer programs. The computational advances have come on many fronts, spurred by fundamental developments in hardware, software, and algorithms. These advances have influenced, and even engendered, a phenomenal array of bioscience fields, including molecular evolution and bioinformatics; genome-, proteome-, transcriptome- and metabolome-wide experimental studies; structural genomics; and atomistic simulations of cellular-scale molecular assemblies as large as ribosomes and intact viruses. In short, much of post-genomic biology is increasingly becoming a form of computational biology. The ability to design and write computer programs is among the most indispensable skills that a modern researcher can cultivate. Python has become a popular programming language in the biosciences, largely because (i) its straightforward semantics and clean syntax make it a readily accessible first language; (ii) it is expressive and well-suited to object-oriented programming, as well as other modern paradigms; and (iii) the many available libraries and third-party toolkits extend the functionality of the core language into virtually every biological domain (sequence and structure analyses, phylogenomics, workflow management systems, etc.). This primer offers a basic introduction to coding, via Python, and it includes concrete examples and exercises to illustrate the language's usage and capabilities; the main text culminates with a final project in structural bioinformatics. A suite of Supplemental Chapters is also provided. Starting with basic concepts, such as that of a 'variable', the Chapters methodically advance the reader to the point of writing a graphical user interface to compute the Hamming distance between two DNA sequences.Comment: 65 pages total, including 45 pages text, 3 figures, 4 tables, numerous exercises, and 19 pages of Supporting Information; currently in press at PLOS Computational Biolog

Artificial life meets computational creativity?

I review the history of work in Artificial Life on the problem of the open-ended evolutionary growth of complexity in computational worlds. This is then put into the context of evolutionary epistemology and human creativity

Numerical simulation of electric signal in the cyber-physical immunosensor system on rectangular lattice in R package

Проведено чисельне моделювання електричного сигналу з перетворювача в кіберфізичній імуносенсорній системі на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням за допомогою пакета R. Описано функціональні можливості пакета R як середовища програмування для статистичного аналізу даних, наведено корисні сайти, списки посилань і документація пакета R. У вигляді таблиці представлено назви параметрів моделі імуносенсора на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням та їх числові значення в пакеті R. Реалізовано комп’ютерну програму «Чисельний аналіз електричного сигналу з перетворювача, який характеризує кількість флуоресціюючих пікселів в імуносенсорі на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням». Розроблена комп’ютерна програма дає змогу провести дослідження стійкості імуносенсорних систем, які широко використовуються для отримання діагностичної інформації з метою оцінювання критичних станів при серцево-судинних захворюваннях, величини інсуліну при вимірюванні величини глюкози в крові та виявлення кількісних показників у деяких фармацевтичних сполуках. Наведено фрагмент лістингу комп’ютерної програми в пакеті R для отримання електричного сигналу з перетворювача, який характеризує кількість флуоресціюючих пікселів у кіберфізичній імуносенсорній системі на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням. Проведено чисельне моделювання для електричного сигналу з перетворювача в імуносенсорі на прямокутній решітці з використанням диференціальних рівнянь із запізненням. Проаналізовано зміни отриманого електричного сигналу, які відповідають кількості флуоресціюючих пікселів у кіберфізичній імуносенсорній системі. Обгрунтовано використання пакета R як вільнопоширюваного програмного забезпечення з графічною візуалізацією результатів аналізу.The numerical simulation of electric signal from the converter in the cyber-physical immunosensor system on rectangular lattice using differential equations with delay by means of R package is carried out in this paper. The functional features of R package as a programming environment for statistical data analysis are described, useful sites, references lists and documentation of R package are given. The names of parameters of the immunosensor model on rectangular lattice using the differential equations with delay and their numerical values in the package R are presented in the form of the table. The computer program «Numerical analysis of the electrical signal from the converter that characterizes the number of fluorescing pixels in the immunosensor on rectangular lattice using delayed differential equations» is implemented. The developed computer program makes it possible to carry out the investigation of the stability of immunosensory systems, which are widely used to obtain diagnostic information in order to evaluate critical states of cardiovascular disease, insulin values while measuring blood glucose values and identify quantitative indicators in some рharmaceutics compounds. The fragment of computer program listing in R package for obtaining the electrical signal from converter characterizing the number of fluorescent pixels in cyber-physical immunosensor system on rectangular lattice using delayed differential equations is presented. Numerical simulation for the electric signal from the converter in the immunosensor on rectangular lattice using the delayed differential equations is carried out. The changes of the received electrical signal corresponding to the number of fluorescent pixels in the cyber-physical immunosensory system are analyzed. The use of R package as a freely distributed software with graphical visualization of the analysis results is substantiated