Le Cultures in silico initiative, codirigée par in silico Les éditeurs de plantes Stephen Long et Amy Marshall-Colón, proposent que les modèles multi-échelles 'ont le potentiel de combler les détails mécanistes manquants et de générer de nouvelles hypothèses pour prioriser les efforts d'ingénierie dirigés" en phytologie.
Une critique des membres de SynthSys, le Centre de biologie synthétique et systémique à l'Université d'Édimbourg, fournit des étapes pratiques vers l'intégration de modèles pour atteindre les cultures in silico en appliquant des approches de biologie des systèmes.
Cultures in silico vise à relier plusieurs approches actuelles, telles que les modèles de plantes fonctionnelles et structurelles qui ont une résolution spatiale à l'échelle de l'organe et des modèles de cultures basés sur les processus avec une résolution spatiale inférieure. L'intégration de modèles multi-échelles "a le potentiel de combler les détails mécanistes manquants et de générer de nouvelles hypothèses pour prioriser les efforts d'ingénierie dirigés. Les résultats accéléreront potentiellement l'amélioration du rendement des cultures, la durabilité et augmenteront la sécurité alimentaire future.
Relier ces modèles est un défi car divers modèles de biologie végétale sont « aussi naturels dans un organisme numérique que les nombreux processus biologiques qui contribuent à un organisme physique (ou les nombreuses perspectives de recherche pour le comprendre) ». La diversité se présente sous deux formes. Premièrement, il existe de nombreuses approches de modélisation différentes (par exemple, basées sur des contraintes, quantitatives et graphiques). Deuxièmement, et surtout, cette initiative impliquera des scientifiques au-delà des frontières de domaines auparavant séparés et d'efforts isolés. Par conséquent, les modèles candidats sont aussi anarchiques que le Far West : il n'y a pas de langage de script établi, de conventions de programmation, de normes de modélisation ou de référentiels de modèles.
Deux approches extrêmes sont actuellement suivies pour relier divers modèles : (1) réécrire tous les modèles dans un langage de modélisation commun et (2) concevoir un système d'intégration qui relie les modèles dans leurs diverses formes natives, comme des "boîtes noires" faiblement couplées. '
L'organisation formelle d'une communauté interdisciplinaire réduirait l'anarchie et accélérerait le processus d'intégration des modèles. L'établissement de normes communautaires, telles que l'adoption de SBML, une norme pour les modèles basés sur des contraintes et quantitatifs, permettrait l'utilisation de référentiels en ligne et d'outils logiciels existants qui utilisent le format standard comme entrée et/ou sortie. La communauté bénéficierait de modèles, d'outils et de ressources de données partagés, guidés par l'utilisation de pratiques de science ouverte et/ou en suivant 'Principes directeurs FAIR pour la gestion et la gestion des données scientifiques' - une initiative visant à rendre les données trouvables, accessibles, interopérables et réutilisables.
