ddd  

BioScape:  A  Modeling  And  Simula3on  Language  For  Biofilm  Development  And  Bacteria-­‐Materials  Interac3ons  

 Yifei  Bao,  Philippe  Bidinger,  Vishakha  Sharma,    Advisor:  Adriana  B.    Compagnoni  

 Department  of  Computer  Science,  Schaefer  School  of  Engineering  and  Science,  Stevens  Ins3tute  of  Technology,  Hoboken,  NJ  07030  

Introduc3on  We  design  and  implement  BioScape,  a  

concurrent  language  based  on  the  stochas3c    

Pi-­‐calculus;  a  calculus  suitable  for  the    

stochas3c  simula3on  of  biological  and  bio-­‐  

materials  processes  in  a  reac3ve  environment.    

BioScape  is  mo3vated  by  the  need  of    

individual-­‐based,  con3nuous  mo3on,  and    

con3nuous  space    simula3on  in  modeling    

complex  bacteria-­‐materials  interac3ons  and    

biofilm  development.  Our  models  in  BioScape    

will  help  in    iden3fying  biological  targets  and    

materials  strategies  to  treat  biomaterials-­‐  

associated  bacterial  infec3ons.  A  no3on  of  

mo3on  scope  and    3D  space  are  introduced  

into  the  language.  

Modeling  Result  1.  Drug  Delivery  System  Modeling  

2.  Biofilm  Modeling  

Syntax  and  Seman3cs  

Research & Entrepreneurship Day April 29, 2011

Ongoing  work  1.  Simula3on  3me  

2.  Process  Scheduling  Algorithm  

Program  Fragment  1.Cell Division

2. External DNA and Biomass Secretion

let  Bac()@resB,  stepB,  shapeB    

             =  delay@1.0;  (  mov.Bac()  |  mov.Bac())  

let  Bac()@resB,  stepB,  shapeB  

             =  delay@1.0;  (  mov(0).Bac()  |  mov.eDNA()    

                                                         |  mov.biomass()  )  

and  eDNA()@resD,  stepD,  shapeD  =  ...  

and  biomass()@resM,  setpM,  shapeM=  ...