SIMPLACE ofrece un enfoque flexible y transparente para el desarrollo de modelos de plantas personalizados

A medida que crece la población mundial, también lo hace la necesidad de alimentos. El modelado computacional de cultivos proporciona información para garantizar que podamos satisfacer esta necesidad de manera sostenible y eficiente.

En los últimos 30 años, se han desarrollado modelos de cultivos para aplicaciones como la adaptación al cambio climático y el aumento de la eficiencia de los recursos. Si bien el modelado de cultivos ha evolucionado rápidamente con los avances en genómica, fenómica (fenotipado) y tecnologías computacionales en los últimos años, permitir que los pares evalúen, mejoren y reutilicen los modelos existentes podría acelerar aún más el progreso. Este potencial en gran medida sin explotar para una mayor aplicación y desarrollo se ve obstaculizado por las debilidades del modelo y problemas de larga data, como:

• confiar en un código no estándar que ofusca el contenido científico de un modelo (por ejemplo, algoritmos),
• documentación faltante (es decir, descripciones de los procesos modelados),
• tener una estandarización mínima de las entradas del modelo o estructuras internas, y
• ser de fuente cerrada.

El desarrollador de software Andreas Enders, el científico Murilo Vianna y sus colegas de la Universidad de Bonn describen un marco versátil de modelado y simulación en un nuevo artículo publicado por en silico Planta. La plataforma de modelado y evaluación del impacto científico para la gestión avanzada de cultivos y ecosistemas (SIMPLACE) es una herramienta científica de código abierto diseñada para facilitar el desarrollo de modelos.

“Esta plataforma se desarrolla continuamente y se prueba y aplica cada vez más en una serie de estudios agrícolas durante la última década. ¡Es por eso que ahora queremos resaltarlo con un artículo!”, explica Enders.

SIMPLACE ofrece un enfoque flexible y transparente para desarrollar modelos personalizados para una variedad de sistemas de cultivo y diferentes disciplinas (agronomía, fisiología vegetal, ciencia del suelo e hidrología). Los creadores de SIMPLACE intentaron equilibrar tres paradigmas contradictorios: flexibilidad, transparencia y rendimiento con los siguientes atributos:

flexibilidad

• configurable (facilita la armonización del formato de datos al proporcionar un conjunto de herramientas de traducción)
• modular: la estructura del modelo consta de unidades de software discretas, intercambiables e intercambiables
• múltiples interfaces de usuario: una GUI que requiere un conocimiento mínimo del proceso de modelado y el contenido científico, y una interfaz de consola para trabajos más complejos
• Control con múltiples lenguajes de secuencias de comandos: R, Python, Matlab y Octave, adecuados para múltiples sistemas operativos
• múltiples tipos de entrada y salida: CSV, bases de datos SQL, XML, Shapefiles, NetCDF, Json, etc.

transparencia

• fuente abierta
• Documentación de módulo estándar y centralizada con una descripción explícita de variables, constantes y entidades subyacentes y ontología.

Actuación

• frecuencia de actualización de parámetros flexible
• permite subprocesos múltiples en HPC
• Proceso de E/S eficiente

Si bien ya existen otras plataformas de modelado, los autores señalan la singularidad de SIMPLACE. “Ofrece un conjunto de algoritmos listos para usar que se pueden combinar y ajustar rápidamente para responder a una amplia gama de preguntas científicas. Los recursos de datos de entrada y salida flexibles, así como la interfaz con otros lenguajes de programación (p. ej., Python y R), facilitan el acoplamiento directo de SIMPLACE con otras bases de datos y plataformas de modelado y permiten un intercambio automatizado de unidades modelo”.

Lea el artículo para obtener una descripción de la implementación técnica clave y las características de SIMPLACE para desarrollar soluciones de modelado a medida que se pueden aplicar a una variedad de sistemas de corte. El artículo también proporciona una breve descripción de ejemplos de aplicaciones de SIMPLACE en diferentes temas, cultivos y sistemas de cultivo, escalas espaciales y regiones.

LEER EL ARTÍCULO:

Andreas Enders y otros, SIMPLACE: un marco versátil de modelado y simulación para cultivos y agroecosistemas sostenibles, in silico Plants, 2023; diad006, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad006

El código fuente SIMPLACE, los paquetes de interfaz adicionales y la aplicación instalable están disponibles gratuitamente en http://www.simplace.net.