Eksperyment 1

Po zaprojektowaniu języka ModeLang i zbudowaniu środowiska testowego możliwe było rozpo-częcie testów języka ModeLang. W pierwszym kroku zostały przygotowane modele, na podstawie któ-rych można było przetestować język. Następnie został przygotowany scenariusz testów. Postawiony był cel przetestowania dwóch aspektów języka. Po pierwsze tego, czy język ModeLang spełnia swoją funkcję i pozwala na intuicyjne zapisywanie modeli. Po drugie, czy modele zapisane w nim są popraw-nie zbudowane i możliwe jest ich symulowapopraw-nie w zgodzie z pierwotnymi założeniami na poziomie ma-tematycznym. Pierwszy eksperyment miał za zadanie sprawdzenia pierwszej z wyżej wymienionych kwestii.

Do powyższego eksperymentu zostało przygotowane środowisko opisane w poprzedniej sekcji.

Przygotowane modele zostały również przeliczone z wykorzystaniem niezależnego oprogramowania komputerowego przed pierwszym eksperymentem i planowane było skonfrontowanie wyników ich zapisu w języku ModeLang z uprzednio przygotowanymi rezultatami. Ponadto istotny był również sam przebieg procesu modelowania. Każdy z uczestników miał stosować swoje preferowane słownictwo i swoją preferowaną składnię języka. Dzięki temu możliwe było zbadanie, czy język ModeLang jest dobrą odpowiedzią na potrzeby specjalistów dziedzinowych jeżeli chodzi o swobodę zapisu. W zamierzeniach miało to również pomóc uzupełnić słowniki języka o pojęcia, które są naturalne dla jak najszerszej grupy bioinformatyków.

Poza modelami i środowiskiem przygotowane zostały również mechanizmy, które rejestrowały wprowadzane przez bioinformatyków informacje. Pozwolić miały one na zapoznanie się z wszystkimi próbami zapisu modeli, dzięki czemu można było uzyskać informacje związane z tym, jak intuicyjnie interpretowane są pojęcia z zakresu tematyki modeli.

Przebieg eksperymentu był zgodny z oczekiwaniami, a zebrane wyniki pomogły rozwinąć język i przygotować się do kolejnej fazy prac.

6.4.1 Plan eksperymentu

Eksperyment składał się z trzech części. W pierwszej części uczestnikom eksperymentu zapre-zentowany został język ModeLang i jego możliwości związane z modelowaniem systemów dynamicz-nych. Przedstawione zostały przykłady modeli zapisanych w postaci układów równań różniczkowych, które zamodelowane zostały z wykorzystaniem języka ModeLang. W drugiej części bioinformatycy otrzymali zestawienie wybranych modeli zapisanych w postaci układów równań różniczkowych i ich zadaniem było przygotowanie ich zapisu w języku ModeLang. W trzeciej części eksperymentu podjęta została próba modelowania modeli zaawansowanych. Kryteria doboru modeli zostały opisane w pod-rozdziale 6.2.

Rysunek 31. Metoda realizowana przez uczestników pierwszego eksperymentu.

Bioinformatycy, którzy brali udział w eksperymencie mieli za zadanie zapisać wybrane modele w języku ModeLang. W tym celu musieli zinterpretować reguły modelu, a następnie w oparciu o do-stępne instrukcje języka ModeLang dokonać zapisu, w celu zweryfikowania, czy zapisane w postaci języka ModeLang reguły będą się składać na kompletny i poprawny naukowo model. Schemat planu przebiegu eksperymentu przedstawia Rysunek 31.

Ostatnim krokiem związanym z pierwszym eksperymentem była weryfikacja wyników, które zostały zebrane podczas eksperymentu. W tym celu podczas prac przygotowawczych do eksperymentu zostały zbudowane narzędzia, które walidowały model oraz rejestrowały dokonywane próby w celu umożliwienia analizy zebranych informacji (patrz sekcja 5.3.4).

6.4.2 Przebieg eksperymentu

W pierwszej części zostało omówionych kilka kwestii związanych z językiem ModeLang. Po pierwsze bioinformatycy byli wprowadzeni do tematu poprzez omówienie dziedziny zastosowań mo-delowania, do której został zaprojektowany język ModeLang. Przedstawiony został zaawansowany przykład układu równań różniczkowych, który opisywał infekcję wirusa HCV opisaną w podrozdziale 6.2.2.2. Został również opisany sposób jej interpretacji. Następnie nastąpiło wprowadzenie do języka ModeLang. Zostały opisane jego możliwości w zakresie definicji modeli. Finalnie został przedstawiony model infekcji wirusa HCV zapisany w języku ModeLang.

W drugiej części bioinformatycy otrzymali dokument zawierający prostsze modele, które zo-stały wybrane na potrzeby eksperymentu, a także ich krótki opis. Modele zapisane były w postaci ukła-dów równań różniczkowych. W oparciu o prezentację wprowadzającą do modelowania w języku Mo-deLang i opis wyjaśniający znaczenie poszczególnych elementów przedstawionych modeli podjęta zo-stała próba zamodelowania prostych przykładów. Głównymi trudnościami było na początku zapozna-nie się i nabrazapozna-nie płynności w pracy z samym językiem ModeLang, jednakże modelowazapozna-nie przebiegło

pomyślnie i modele uzyskane w rezultacie były zapisane poprawnie. Na zakończenie sesji powstała pierwsza lista uwag, która obejmowała między innymi dużą liczbę propozycji rozszerzeń słownictwa.

W trzeciej części bioinformatycy mając już doświadczenie w pracy z językiem ModeLang podjęli próbę definiowania modeli zaawansowanych. Dzięki tej części eksperymentu udało się odnaleźć wiele pomysłów na rozwinięcie języka ModeLang pod kątem złożonych formuł matematycznych.

Liczba modelowanych systemów 10

Liczba użytkowników 30

Liczba testów 289

Liczba propozycji zmian i uwag 18

Tabela 5. Statystyki z przebiegu eksperymentu.

Przygotowanie eksperymentu pozwoliło na zebranie wartościowych wyników dwóch typów. Z jednej strony były to zarejestrowane próby modelowania, które pozwoliły na sprawdzenie, czy ele-menty słownikowe i składniowe języka pozwalają na intuicyjne modelowanie. Z drugiej strony były to modele, które można było zweryfikować z naukowego i matematycznego punktu widzenia. Każdy z zebranych typów wyników pozwolił w konsekwencji rozwinąć język i zweryfikować go funkcjonalnie.

Do eksperymentu zostało przygotowanych 10 omówionych wcześniej modeli. W eksperymen-cie wzięło udział 30 uczestników. Przeprowadzono łącznie 289 testów, w efekeksperymen-cie których zostało zgło-szonych 18 uwag i propozycji zmian. Tabela 5 przedstawia podsumowanie z najważniejszymi statysty-kami dotyczącymi pierwszego eksperymentu.

6.4.3 Zaproponowane poprawki języka ModeLang

Pierwszy eksperyment miał za zadanie zweryfikowanie możliwości modelowania różnorod-nych systemów dynamiczróżnorod-nych z wykorzystaniem języka ModeLang. W czasie trwania eksperymentu zebranych zostało wiele uwag dotyczących języka ModeLang. Jedne z uwag związane były z kwestią słownictwa i przykładami pojęć, które nie były poprawnie interpretowane. Inne dotyczyły zakresu moż-liwości definicyjnych języka.

Zebrane zostały następujące uwagi związane z ograniczeniami istniejących wówczas reguł:

• Brak możliwości zastosowania składni określającej ograniczenie pojemności środowiskowej typu „mniejszy równy” lub „większy równy”, możliwe było jedynie wskazanie wartości mniej-szej lub więkmniej-szej.

• Brak możliwości zapisania reguły w języku ModeLang, która umożliwiałaby tworzenie agentów z zewnątrz układu.

• Reguła 5 powoduje zanikanie agentów, które biorą udział w reakcji, brak możliwości zapisu reguły, w której w reakcji dwóch agentów powstawałby trzeci bez zanikania reagentów.

• Brak możliwości definiowania reguł o dowolnie wskazanej przez użytkownika liczbie reagen-tów i produkreagen-tów.

Ponadto zebrane zostały następujące uwagi związane z bazą wiedzy języka:

• Uwzględnienie w bazie słów kluczowych terminologii z programu NetLogo. Ze względu na to, że słowniki zostały wymyślone po to, aby można było wyróżnić terminologię związaną z dzie-dziną nauki, której dotyczą, terminologia NetLogo ostatecznie została wykorzystana w mini-malnym stopniu w zaktualizowanej wersji słownika.

• Rozszerzenie słownika o pojęcia związane z metabolitami.

• Zebrane zostały najczęściej stosowane podczas eksperymentu pojęcia, które nie znajdowały się w słownikach w celu rozszerzenia możliwości słownikowych języka.

• Umożliwienie obsługi kodowania Unicode i alfabetu greckiego w celu rozszerzenia puli możli-wych do zastosowania pojęć.

Zebranych zostało też kilka uwag, które związane były z wygodą i intuicyjnością stosowania języka:

• Ignorowanie kropek na końcu zdań w celu umożliwienia tworzenia zapisów zarówno niefor-malnych jak i zgodnych ze składnią języka angielskiego.

• Ignorowanie pustych linii i spacji.

• Umożliwienie zapisu wyrażeń arytmetycznych w ramach definicji reguły w części związanej z ograniczeniami reguły. Po wstępnych testach okazało się jednak, że taka forma zapisu niesie ze sobą problem zaniku przejrzystości, co spowodowało, że definicja formuł matematycznych pozostała odseparowana w części deklaracyjnej języka, a część związana z regułami pozostała skupiona wokół postaci kontrolowanego języka naturalnego.

Wszystkie zebrane uwagi zostały przedyskutowane. Następnie podjęte zostały dalsze kroki, które miały na celu wyeliminowanie problemów, które zostały wykryte podczas pierwszego eksperymentu. Po do-konaniu stosownych poprawek możliwe było przejście do drugiego eksperymentu.