ภาษามาร์กอัปชีววิทยาระบบ (SBML)
นามสกุลไฟล์	.xml, .sbml
สื่อประเภทอินเทอร์เน็ต	แอปพลิเคชัน/sbml+xml
การเผยแพร่ครั้งแรก	2 มีนาคม 2544 ( 2 มีนาคม 2544 )
รุ่นล่าสุด	SBML ระดับ 3 เวอร์ชัน 2 แกนหลัก รุ่น 2 วันที่26 เมษายน 2562 ( 26 เมษายน 2562 )
ประเภทของรูปแบบ	ภาษามาร์กอัป
ขยายจาก	อีเอ็มแอลอี
รูปแบบเปิด ?	ใช่
เว็บไซต์	sbml.org​

ภาษามาร์กอัปชีววิทยาระบบ ( SBML )เป็นรูปแบบการแสดงผลที่อิงตามXMLสำหรับการสื่อสารและการจัดเก็บแบบจำลองการคำนวณของกระบวนการทางชีววิทยา^{[ 1 ]}เป็นมาตรฐานฟรีและเปิดกว้างที่มีการสนับสนุนซอฟต์แวร์อย่างกว้างขวางและมีชุมชนผู้ใช้และนักพัฒนา SBML สามารถแสดงปรากฏการณ์ทางชีววิทยา ได้หลายประเภท รวมถึงเครือข่ายเมตาบอลิซึมเส้นทางการส่งสัญญาณของเซลล์เครือข่ายควบคุมโรคติดเชื้อและอื่นๆ อีกมากมาย^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}ได้รับการเสนอให้เป็นมาตรฐานสำหรับการแสดงแบบจำลองการคำนวณในชีววิทยาระบบในปัจจุบัน^{[ 4 ]}

ช่วงปลายปี 1999 ถึงต้นปี 2000 ด้วยเงินทุนจาก Japan Science and Technology Corporation (JST) ฮิโรอากิ คิตาโนะและจอห์น ซี. ดอยล์ได้รวบรวมทีมวิจัยขนาดเล็กเพื่อพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานซอฟต์แวร์ที่ดีขึ้นสำหรับการสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณในชีววิทยาระบบฮามิด โบลูรี เป็นหัวหน้าทีมพัฒนา ซึ่งประกอบด้วย แอนดรูว์ ฟินนีย์ เฮอร์เบิร์ต ซาอูโร และไมเคิล ฮักกา^{[ 5 ]}โบลูรีระบุถึงความจำเป็นของกรอบการทำงานเพื่อให้สามารถทำงานร่วมกันและแบ่งปันระหว่างระบบซอฟต์แวร์จำลองทางชีววิทยาต่างๆ ที่มีอยู่ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และเขาได้จัดการประชุมเชิงปฏิบัติการอย่างไม่เป็นทางการในเดือนธันวาคม 1999 ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียเพื่อหารือเกี่ยวกับเรื่องนี้ ผู้เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการดังกล่าว ได้แก่ กลุ่มที่รับผิดชอบในการพัฒนา DBSolve, E-Cell, Gepasi, Jarnac, StochSim และ The Virtual Cell นอกจากนี้ ในช่วงต้นปี 1999 สมาชิกบางคนของกลุ่มเหล่านี้ยังได้หารือเกี่ยวกับการสร้างรูปแบบไฟล์แบบพกพาสำหรับแบบจำลองเครือข่ายเมตาบอลิซึมในกลุ่ม BioThermoKinetics (BTK) อีกด้วย^{[ 6 ] [ 7 ]}กลุ่มเดียวกันที่เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการ Caltech ครั้งแรกได้พบกันอีกครั้งในวันที่ 28–29 เมษายน 2000 ในการประชุมครั้งแรกของชุดการประชุมที่สร้างขึ้นใหม่ซึ่งเรียกว่าWorkshop on Software Platforms for Systems Biology [ ^{8 ] ใน}ระหว่างการประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งที่สอง เป็นที่ชัดเจนว่า จำเป็นต้องมี รูปแบบการแสดงแบบจำลองทั่วไป เพื่อเปิดใช้งานการแลกเปลี่ยนแบบจำลองระหว่างเครื่องมือซอฟต์แวร์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกรอบการทำงานการทำงานร่วมกัน และผู้เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการได้ตัดสินใจ ว่า รูปแบบควรเข้ารหัสในXML

ทีม Caltech ERATO ได้พัฒนาข้อเสนอสำหรับรูปแบบ XML นี้และเผยแพร่ร่างคำจำกัดความให้กับผู้เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งที่ 2 เกี่ยวกับแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์สำหรับชีววิทยาเชิงระบบในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2543 ร่างนี้ได้รับการอภิปรายอย่างกว้างขวางผ่านรายชื่อผู้รับจดหมายและระหว่างการประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งที่ 2 เกี่ยวกับแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์สำหรับชีววิทยาเชิงระบบ^{[ 9 ]}ซึ่งจัดขึ้นที่โตเกียวประเทศญี่ปุ่น ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2543 ในฐานะการประชุมเชิงปฏิบัติการย่อยของการประชุม ICSB 2543 หลังจากมีการแก้ไข การอภิปราย และการใช้งานซอฟต์แวร์เพิ่มเติม ทีม Caltech ได้ออกข้อกำหนดสำหรับ SBML ระดับ 1 เวอร์ชัน 1 ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2544

SBML ระดับ 2 ได้รับการคิดค้นขึ้นในการประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งที่ 5 เกี่ยวกับแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์สำหรับชีววิทยาเชิงระบบ ซึ่งจัดขึ้นในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2545 ณมหาวิทยาลัยเฮิร์ตฟอร์ดเชียร์สหราชอาณาจักร^{[ 10 ]}ในเวลานั้น มีผู้คนเข้าร่วมมากกว่ากลุ่มผู้ร่วมงาน SBML ดั้งเดิม และการพัฒนา SBML อย่างต่อเนื่องกลายเป็นความพยายามของชุมชนที่ใหญ่ขึ้น โดยมีเครื่องมือใหม่ๆ มากมายที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อสนับสนุน SBML ผู้เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการในปี พ.ศ. 2545 ได้ตัดสินใจร่วมกันที่จะแก้ไขรูปแบบของ SBML ในระดับ 2 ร่างแรกของข้อกำหนดระดับ 2 เวอร์ชัน 1 ได้รับการเผยแพร่ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2545 และชุดคุณสมบัติสุดท้ายได้รับการสรุปในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2546 ในการประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งที่ 7 เกี่ยวกับแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์สำหรับชีววิทยาเชิงระบบที่ฟอร์ตลอเดอร์เดล รัฐฟลอริดา

การพัฒนา SBML รุ่นถัดไปใช้เวลาสองปี ส่วนหนึ่งเป็นเพราะนักพัฒนาซอฟต์แวร์ขอเวลาในการศึกษาและทำความเข้าใจ SBML ระดับ 2 ที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนกว่าเดิม การค้นพบข้อจำกัดและข้อผิดพลาดที่หลีกเลี่ยงไม่ได้นำไปสู่การพัฒนา SBML ระดับ 2 เวอร์ชัน 2 ซึ่งเผยแพร่ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2549 ในเวลานั้น ทีมบรรณาธิการ SBML (ผู้ที่ตรวจสอบข้อเสนอการเปลี่ยนแปลงและเขียนเอกสารข้อกำหนดฉบับสุดท้ายที่สอดคล้องกัน) ได้เปลี่ยนไปแล้ว และประกอบด้วย Andrew Finney, Michael Hucka และ Nicolas Le Novère

SBML ระดับ 2 เวอร์ชัน 3 ได้รับการเผยแพร่ในปี 2550 หลังจากได้รับการสนับสนุนและหารือจากชุมชน SBML อย่างนับไม่ถ้วน ในปี 2550 ยังมีการเลือกตั้งบรรณาธิการ SBML เพิ่มอีกสองคน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการนำโครงสร้างองค์กรบรรณาธิการ SBML สมัยใหม่มาใช้ในบริบทของกระบวนการพัฒนา SBML

SBML ระดับ 2 เวอร์ชัน 4 ได้รับการเผยแพร่ในปี 2551 หลังจากมีการร้องขอการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในระดับ 2 ตามความต้องการของคนส่วนใหญ่ (ตัวอย่างเช่น การลงคะแนนเสียงทางอิเล็กทรอนิกส์โดยชุมชน SBML ในช่วงปลายปี 2550 แสดงให้เห็นว่าคนส่วนใหญ่ไม่ต้องการกำหนดความสอดคล้องของหน่วยอย่างเข้มงวดก่อนที่แบบจำลอง SBML จะถือว่าถูกต้อง) เวอร์ชัน 4 ได้รับการสรุปหลังจากการประชุม SBML Forum ที่จัดขึ้นในเมืองโกเธนเบิร์กประเทศสวีเดน ซึ่งเป็นการประชุมเชิงปฏิบัติการย่อยของ ICSB 2008 ในช่วงฤดูใบไม้ร่วงของปี 2551 ^{[ 11 ]}

SBML Level 3 เวอร์ชัน 1 Core ได้รับการเผยแพร่ในรูปแบบสุดท้ายในปี 2010 หลังจากมีการอภิปรายและแก้ไขอย่างยาวนานโดยบรรณาธิการ SBML และชุมชน SBML SBML Core มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญมากมายในด้านไวยากรณ์และโครงสร้างจาก Level 2 เวอร์ชัน 4 แต่ยังเป็นฐานโมดูลาร์ใหม่สำหรับการขยายคุณสมบัติและความสามารถของ SBML ต่อไปในอนาคตด้วย

SBML ระดับ 2 เวอร์ชัน 5 ได้รับการเผยแพร่ในปี 2015 การแก้ไขครั้งนี้รวมถึงการเปลี่ยนแปลงข้อความ (แต่ไม่ใช่โครงสร้าง) หลายประการเพื่อตอบสนองต่อข้อเสนอแนะของผู้ใช้ ซึ่งเป็นการแก้ไขข้อผิดพลาดที่รวบรวมไว้หลายปีสำหรับข้อกำหนด SBML ระดับ 2 เวอร์ชัน 4 นอกจากนี้ เวอร์ชัน 5 ยังได้เพิ่มฟังก์ชันการใช้งานคำอธิบายประกอบแบบซ้อนกันภายในรูปแบบคำอธิบายประกอบของ SBML (รูปแบบคำอธิบายประกอบที่อิงตามส่วนย่อยของRDF )

บางครั้งมีการเข้าใจผิดว่า SBML มีขอบเขตจำกัดเฉพาะแบบจำลองเครือข่ายทางชีวเคมีเท่านั้น เนื่องจากเอกสารเผยแพร่ดั้งเดิมและซอฟต์แวร์รุ่นแรกๆ มุ่งเน้นไปที่โดเมนนี้ ในความเป็นจริง แม้ว่าคุณลักษณะหลักของ SBML จะมุ่งเน้นไปที่การแสดงกระบวนการคล้ายปฏิกิริยาเคมีที่กระทำต่อสิ่งต่างๆ แต่รูปแบบเดียวกันนี้ก็สามารถนำไปใช้กับกระบวนการประเภทอื่นๆ ได้อีกมากมาย ยิ่งไปกว่านั้น SBML ยังมีคุณลักษณะทางภาษาที่สนับสนุนการแสดงสูตรทางคณิตศาสตร์และเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องโดยตรง ซึ่งแยกออกจากกระบวนการปฏิกิริยา ทำให้ SBML สามารถแสดงสิ่งต่างๆ ได้มากกว่าแค่ปฏิกิริยาทางชีวเคมี หลักฐานที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถของ SBML ในการนำไปใช้มากกว่าแค่การอธิบายทางชีวเคมี สามารถเห็นได้จากแบบจำลองที่หลากหลายที่มีอยู่ในฐานข้อมูล BioModels Database

SBML มีวัตถุประสงค์หลักสามประการ:

• ช่วยให้สามารถใช้เครื่องมือซอฟต์แวร์หลายตัวได้โดยไม่ต้องเขียนโมเดลใหม่เพื่อให้สอดคล้องกับรูปแบบไฟล์เฉพาะของแต่ละเครื่องมือ
• ช่วยให้สามารถแบ่งปันและเผยแพร่แบบจำลองในรูปแบบที่นักวิจัยคนอื่นสามารถนำไปใช้ได้ แม้ว่าจะทำงานในสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันก็ตาม
• เพื่อให้มั่นใจว่าโมเดลจะยังคงอยู่ต่อไปได้แม้หลังจากซอฟต์แวร์ที่ใช้สร้างโมเดลนั้นหมดอายุการใช้งานแล้ว

SBML ไม่ใช่ความพยายามที่จะกำหนดภาษาสากลสำหรับแบบจำลองเชิงปริมาณ จุดประสงค์ของ SBML คือการทำหน้าที่เป็นภาษากลางซึ่งเป็นรูปแบบการแลกเปลี่ยนที่ใช้โดยเครื่องมือซอฟต์แวร์ต่างๆ ในปัจจุบันเพื่อสื่อสารแง่มุมที่สำคัญของแบบจำลองการคำนวณ^{[ 12 ]}

SBML สามารถเข้ารหัสแบบจำลองที่ประกอบด้วยเอนทิตี (เรียกว่าสปีชีส์ใน SBML) ซึ่งถูกกระทำโดยกระบวนการ (เรียกว่าปฏิกิริยา ) หลักการสำคัญคือ แบบจำลองจะถูกแยกย่อยออกเป็นองค์ประกอบย่อยที่มีป้ายกำกับอย่างชัดเจน ซึ่งชุดขององค์ประกอบเหล่านี้จะคล้ายกับการแสดงสมการปฏิกิริยาทางเคมีอย่างละเอียด (หากแบบจำลองใช้ปฏิกิริยา) พร้อมกับสมการที่ชัดเจนเพิ่มเติม (หากแบบจำลองใช้สมการเหล่านี้) การแสดงผลในรูปแบบ SBML จงใจไม่แปลงแบบจำลองโดยตรงเป็นชุดสมการเชิงอนุพันธ์หรือการตีความแบบจำลองเฉพาะอื่นๆ การแยกย่อยที่ชัดเจนและไม่ขึ้นกับกรอบการสร้างแบบจำลองนี้ ทำให้เครื่องมือซอฟต์แวร์สามารถตีความแบบจำลองและแปลงรูปแบบ SBML ไปเป็นรูปแบบภายในใดๆ ที่เครื่องมือใช้ได้ง่ายขึ้น

โปรแกรมซอฟต์แวร์สามารถอ่านคำอธิบายแบบจำลอง SBML และแปลงเป็นรูปแบบภายในของตัวเองสำหรับการวิเคราะห์แบบจำลองได้ ตัวอย่างเช่น โปรแกรมอาจมีความสามารถในการจำลองแบบจำลองโดยการสร้างสมการเชิงอนุพันธ์ จากนั้นทำการอินทิเกรตเชิงตัวเลขตามเวลาบนสมการเหล่านั้นเพื่อสำรวจพฤติกรรมพลวัตของแบบจำลอง หรืออีกทางเลือกหนึ่ง โปรแกรมอาจสร้าง การแสดงแบบจำลอง เชิงสุ่ม แบบไม่ต่อเนื่อง และใช้ วิธีการจำลองแบบ มอนเตคาร์โลเช่นอัลกอริทึมของกิลเลสปี

SBML ช่วยให้สามารถแสดงแบบจำลองที่มีความซับซ้อนได้ตามต้องการ ส่วนประกอบแต่ละประเภทในแบบจำลองจะถูกอธิบายโดยใช้โครงสร้างข้อมูล เฉพาะประเภทหนึ่ง ซึ่งจัดระเบียบข้อมูลที่เกี่ยวข้อง โครงสร้างข้อมูลเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดวิธีการเข้ารหัสแบบจำลองที่ได้ในรูปแบบ XML

นอกจากองค์ประกอบข้างต้นแล้ว คุณสมบัติสำคัญอีกประการหนึ่งของ SBML คือ เอนทิตีทุกตัวสามารถมีคำอธิบายประกอบที่เครื่องอ่านได้แนบมาด้วย คำอธิบายประกอบเหล่านี้สามารถใช้เพื่อแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเอนทิตีในโมเดลที่กำหนดและเอนทิตีในแหล่งข้อมูลภายนอก เช่น ฐานข้อมูล ตัวอย่างที่ดีของค่านี้คือในฐานข้อมูล BioModels ซึ่งโมเดลทุกตัวมีคำอธิบายประกอบและเชื่อมโยงกับแหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง เช่น สิ่งพิมพ์ ฐานข้อมูลของสารประกอบและเส้นทาง คำศัพท์ควบคุม และอื่นๆ ด้วยคำอธิบายประกอบ โมเดลจึงกลายเป็นมากกว่าแค่การแสดงผลของโครงสร้างทางคณิตศาสตร์—มันกลายเป็นกรอบการทำงานที่เสริมความหมายสำหรับการสื่อสารความรู้^{[ 13 ] [ 14 ]}

SBML ถูกกำหนดเป็นระดับ (Levels ) โดยเป็นข้อกำหนดที่เข้ากันได้กับระดับที่สูงขึ้น (upward-compatible specifications) ซึ่งเพิ่มคุณสมบัติและพลังในการแสดงออก เครื่องมือซอฟต์แวร์ที่ไม่ต้องการหรือไม่สามารถรองรับความซับซ้อนของระดับที่สูงกว่า สามารถใช้งานระดับที่ต่ำกว่าต่อไปได้ ในขณะที่เครื่องมือที่สามารถอ่านระดับที่สูงกว่าได้ ก็มั่นใจได้ว่าจะสามารถตีความแบบจำลองที่กำหนดไว้ในระดับที่ต่ำกว่าได้เช่นกัน ดังนั้น ระดับใหม่จึงไม่แทนที่ระดับก่อนหน้า อย่างไรก็ตาม แต่ละระดับสามารถมีหลายเวอร์ชัน (Version) ภายในระดับนั้น และเวอร์ชันใหม่ของระดับหนึ่งๆจะแทนที่เวอร์ชันเก่าของระดับเดียวกันนั้น

ปัจจุบัน SBML มีการกำหนดไว้ 3 ระดับ โดยเวอร์ชันปัจจุบันในแต่ละระดับมีดังต่อไปนี้:

• Level 3 เวอร์ชัน 2 Core ซึ่งมีการออกข้อกำหนด Release 2 ฉบับสุดท้ายเมื่อวันที่ 26 เมษายน 2562
• ระดับ 2 เวอร์ชัน 5 รุ่น 1
• ระดับ 1 เวอร์ชัน 2

โครงสร้างพื้นฐาน ซอฟต์แวร์โอเพนซอร์สเช่นlibSBMLและJSBMLช่วยให้นักพัฒนาสามารถรองรับ SBML ทุกระดับในซอฟต์แวร์ของตนได้โดยใช้ความพยายามน้อยที่สุด

ทีมงาน SBML มีระบบติดตามปัญหาแบบสาธารณะที่ผู้อ่านสามารถรายงานข้อผิดพลาดหรือปัญหาอื่นๆ ในเอกสารข้อกำหนด SBML ได้ ปัญหาที่รายงานเข้ามาจะถูกนำไปรวมไว้ในรายการแก้ไขข้อผิดพลาดอย่างเป็นทางการที่เกี่ยวข้องกับการเผยแพร่ข้อกำหนดแต่ละฉบับ รายการแก้ไขข้อผิดพลาดเหล่านี้มีบันทึกไว้ในหน้า ข้อกำหนดของSBML.org

การพัฒนา SBML ระดับ 3 ดำเนินไปในลักษณะโมดูลาร์^{[ 15 ]} ข้อกำหนดหลักเป็นรูปแบบที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถใช้งานได้โดยลำพัง แพ็คเกจระดับ 3 เพิ่มเติมสามารถวางซ้อนบนแกนหลักนี้เพื่อจัดหาคุณสมบัติเพิ่มเติมที่เป็นทางเลือกได้

แพ็กเกจ Hierarchical Model Composition หรือที่รู้จักกันในชื่อ " comp " เปิดตัวในเดือนพฤศจิกายน 2012 แพ็กเกจนี้ช่วยให้สามารถรวมโมเดลเป็นโมเดลย่อยภายในโมเดลอื่นได้ เป้าหมายคือเพื่อสนับสนุนความสามารถของผู้สร้างโมเดลและเครื่องมือซอฟต์แวร์ในการทำสิ่งต่างๆ เช่น (1) แยกโมเดลขนาดใหญ่เป็นโมเดลขนาดเล็ก เพื่อจัดการความซับซ้อน (2) รวมอินสแตนซ์หลายๆ ตัวของโมเดลที่กำหนดไว้ภายในโมเดลที่ครอบคลุมหนึ่งโมเดลขึ้นไป เพื่อหลีกเลี่ยงการทำซ้ำองค์ประกอบที่ซ้ำกัน และ (3) สร้างไลบรารีของโมเดลที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้และผ่านการทดสอบแล้ว เช่นเดียวกับที่ทำในการพัฒนาซอฟต์แวร์และสาขาวิศวกรรมอื่นๆ ข้อกำหนดนี้เป็นผลลัพธ์จากการอภิปรายหลายปีโดยผู้คนจำนวนมาก

แพ็คเกจข้อจำกัดสมดุลฟลักซ์ (เรียกสั้นๆ ว่า " fbc ") เปิดตัวครั้งแรกในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2556 มีการนำการแก้ไขการนำเข้ามาใช้เป็นส่วนหนึ่งของเวอร์ชัน 2 ^{[ 16 ]}ซึ่งเปิดตัวในเดือนกันยายน พ.ศ. 2558 แพ็คเกจ " fbc " ให้การสนับสนุนการสร้างแบบจำลองตามข้อจำกัด^{[ 17 ]}ซึ่งมักใช้ในการวิเคราะห์และศึกษาเครือข่ายชีวภาพทั้งในระดับเล็กและระดับใหญ่^{[ 18 ]}แพ็คเกจ SBML นี้ใช้ส่วนประกอบมาตรฐานจากข้อกำหนดหลักของ SBML ระดับ 3 รวมถึงชนิดและปฏิกิริยา และขยายด้วยคุณลักษณะและโครงสร้างเพิ่มเติมเพื่อให้ผู้สร้างแบบจำลองสามารถกำหนดสิ่งต่างๆ เช่น ขอบเขตฟลักซ์และฟังก์ชันการเพิ่มประสิทธิภาพได้

แพ็ก เกจโมเดลเชิงคุณภาพหรือ " qual " สำหรับ SBML ระดับ 3 ได้รับการเผยแพร่ในเดือนพฤษภาคม 2013 แพ็กเกจนี้สนับสนุนการแสดงโมเดลในกรณีที่ไม่มีความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับปฏิกิริยาทางชีวเคมีและจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเหล่านั้น และต้องใช้วิธีการเชิงคุณภาพ ตัวอย่างของปรากฏการณ์ที่ได้รับการสร้างแบบจำลองในลักษณะนี้ ได้แก่ เครือข่ายควบคุมยีน^{[ 19 ]} และเส้นทางการส่งสัญญาณ^{[ 20 ]}โดยอิงโครงสร้างโมเดลตามคำจำกัดความของกราฟควบคุมหรืออิทธิพล คำจำกัดความและการใช้ส่วนประกอบบางอย่างของโมเดลประเภทนี้แตกต่างจากวิธีการกำหนดและใช้สปีชีส์และปฏิกิริยาใน โมเดล SBML หลักตัวอย่างเช่น โมเดลเชิงคุณภาพมักจะเชื่อมโยงระดับกิจกรรมที่ไม่ต่อเนื่องกับกลุ่มเอนทิตี ดังนั้น กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมเหล่านั้นจึงไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นปฏิกิริยาโดยตรง แต่เป็นการเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะต่างๆ ระบบเหล่านี้สามารถมองได้ว่าเป็นระบบปฏิกิริยาที่มีพลวัตที่แสดงโดยใช้กราฟการเปลี่ยนสถานะ (หรือโครงสร้าง Kripke อื่นๆ^{[ 21 ]} ) ซึ่งโหนดคือสถานะที่เข้าถึงได้ และขอบคือการเปลี่ยนสถานะ

แพ็คเกจ เลย์เอาต์ SBML มีต้นกำเนิดมาจากชุดของข้อกำหนดคำอธิบายประกอบที่ใช้ได้ใน SBML ระดับ 2 โดยได้รับการแนะนำในการประชุม SBML Forum ที่เมืองเซนต์หลุยส์ในปี 2547 ^{[ 22 ]} Ralph Gauges ได้เขียนข้อกำหนด^{[ 23 ]}และได้จัดเตรียมการใช้งานที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย คำจำกัดความดั้งเดิมนี้ได้รับการปรับปรุงใหม่เป็นแพ็คเกจ SBML ระดับ 3 และข้อกำหนดได้รับการเผยแพร่อย่างเป็นทางการในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2556

แพ็คเกจ SBML Level 3 Layout ให้ข้อกำหนดเกี่ยวกับวิธีการแสดงเครือข่ายปฏิกิริยาในรูปแบบกราฟิก ดังนั้นจึงเหมาะสมกับงานมากกว่าการใช้ภาพวาดหรือกราฟตามอำเภอใจ แพ็คเกจ SBML Level 3 จะจัดการเฉพาะข้อมูลที่จำเป็นในการกำหนดตำแหน่งและลักษณะอื่นๆ ของเค้าโครงกราฟเท่านั้น รายละเอียดเพิ่มเติมที่จำเป็นในการทำให้กราฟสมบูรณ์—กล่าวคือ วิธีการแสดงผลด้านภาพ—เป็นขอบเขตของแพ็คเกจ SBML Level 3 แยกต่างหากที่เรียกว่าRendering (เรียกสั้นๆ ว่า " render ") ณ เดือนพฤศจิกายน 2015 มีร่างข้อกำหนดสำหรับแพ็คเกจ " render " แต่ยังไม่ได้สรุปอย่างเป็นทางการ^{[ 24 ]}

การสร้างแบบจำลองตามกฎช่วยให้สามารถสร้างเครือข่ายปฏิกิริยาที่ซับซ้อนได้โดยการระบุถึงกฎการโต้ตอบระหว่างส่วนประกอบโมเลกุล รวมถึงโดเมนย่อยของโมเลกุล สถานะ สถานะการจับ และแม้แต่ช่องว่างเชิงพื้นที่ ด้วยคุณสมบัติเช่นไวด์การ์ด รูปแบบต่างๆ สามารถแสดงถึงตระกูลของโมเลกุลเชิงซ้อนทั้งหมดที่ใช้คุณสมบัติเฉพาะร่วมกัน ทำให้แบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบ สถานะ และช่องว่างหลายส่วนมีความคล่องตัวมากขึ้น แพ็กเกจ SBML Level 3 Multi (Multistate, Multicomponent, and Multicompartment Species) เวอร์ชัน 1 รุ่น 2 ^{[ 25 ]}ขยาย SBML Level 3 Core เพื่ออนุญาตให้กำหนดชนิดและช่องว่างด้วย "ประเภท" ทำให้สามารถใช้รูปแบบตามกฎได้ในหลายตำแหน่ง เป็นรูปแบบการแลกเปลี่ยนมาตรฐานสำหรับแบบจำลองตามกฎ ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยซอฟต์แวร์เช่น Simmune และ BioNetGen

การพัฒนาแพ็กเกจ SBML ระดับ 3 กำลังดำเนินการอยู่ โดยมีการทบทวนข้อกำหนดและทดลองใช้งานระหว่างกระบวนการพัฒนา เมื่อข้อกำหนดมีความเสถียรและมีวิธีการใช้งานสองวิธีที่รองรับข้อกำหนดนั้นแล้ว แพ็กเกจนั้นจะถือว่าได้รับการยอมรับ แพ็กเกจที่กล่าวถึงข้างต้นทั้งหมดได้มาถึงขั้นตอนการยอมรับแล้ว ตารางด้านล่างนี้สรุปโดยย่อของแพ็กเกจที่อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาในปัจจุบัน

คำจำกัดความของแบบจำลองใน SBML ระดับ 2 และ 3 ประกอบด้วยรายการของส่วนประกอบอย่างน้อยหนึ่งรายการต่อไปนี้:

• นิยามของฟังก์ชัน : ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่มีชื่อ ซึ่งอาจนำไปใช้ได้ตลอดทั้งแบบจำลอง
• การกำหนดหน่วย : การกำหนดชื่อให้กับหน่วยวัดใหม่ หรือการกำหนดชื่อใหม่ให้กับหน่วยเริ่มต้นที่มีอยู่แล้วใน SBML หน่วยที่กำหนดชื่อแล้วสามารถนำไปใช้ในการแสดงปริมาณในแบบจำลองได้
• ประเภทของช่องเก็บของ (เฉพาะใน SBML ระดับ 2): ประเภทของตำแหน่งที่อาจเป็นที่ตั้งของสารที่ทำปฏิกิริยาได้ เช่น สารเคมี
• ประเภทของสปีชีส์ (เฉพาะใน SBML ระดับ 2): ประเภทของเอนทิตีที่สามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยา ตัวอย่างของประเภทของสปีชีส์ ได้แก่ ไอออน เช่น Ca ²⁺โมเลกุล เช่น กลูโคสหรือ ATP ตำแหน่งการจับบนโปรตีน และอื่นๆ
• ช่องแบ่ง : ภาชนะที่มีการกวนอย่างดี มีลักษณะเฉพาะและขนาดจำกัด ซึ่งสามารถบรรจุสิ่งมีชีวิตได้ แบบจำลองอาจมีช่องแบ่งหลายช่องที่มีประเภทเดียวกัน สิ่งมีชีวิตทุกชนิดในแบบจำลองจะต้องอยู่ในช่องแบ่งใดช่องหนึ่ง
• ชนิดพันธุ์ : กลุ่มของสิ่งมีชีวิตประเภท เดียวกัน ที่อยู่ในช่องหรือพื้นที่เฉพาะ แห่งหนึ่ง
• พารามิเตอร์ : ปริมาณที่มีชื่อเป็นสัญลักษณ์ ใน SBML คำว่าพารามิเตอร์ใช้ในความหมายทั่วไปเพื่ออ้างถึงปริมาณที่มีชื่อ โดยไม่คำนึงว่าจะเป็นค่าคงที่หรือตัวแปรในแบบจำลอง
• การกำหนดค่าเริ่มต้น : นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการกำหนดเงื่อนไขเริ่มต้นของแบบจำลอง โครงสร้างประเภทนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดวิธีการคำนวณค่าของตัวแปรจากค่าและตัวแปรอื่นๆ ในช่วงเริ่มต้นของการจำลองเท่านั้น
• กฎ : นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ร่วมกับสมการเชิงอนุพันธ์ที่สร้างขึ้นจากชุดปฏิกิริยาในแบบจำลอง สามารถใช้เพื่อกำหนดวิธีการคำนวณค่าของตัวแปรจากตัวแปรอื่น หรือใช้เพื่อกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของตัวแปร ชุดกฎในแบบจำลองสามารถใช้ร่วมกับสมการอัตราปฏิกิริยาเพื่อกำหนดพฤติกรรมของแบบจำลองเทียบกับเวลา ชุดกฎจะจำกัดแบบจำลองตลอดระยะเวลาการจำลองทั้งหมด
• ข้อจำกัด (Constraint) : นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดข้อจำกัดของค่าตัวแปรในแบบจำลอง ข้อจำกัดนี้ใช้ได้กับทุกช่วงเวลาของการจำลอง ชุดข้อจำกัดในแบบจำลองไม่ควรนำมาใช้เพื่อกำหนดพฤติกรรมของแบบจำลองเมื่อเทียบกับเวลา
• ปฏิกิริยา : คำอธิบายที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลง การขนส่ง หรือกระบวนการจับตัวกันที่สามารถเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารหนึ่งชนิดหรือมากกว่านั้นได้ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาอาจอธิบายว่าสารตั้งต้นบางชนิดเปลี่ยนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์อื่นได้อย่างไร ปฏิกิริยามีสมการอัตราจลน์ที่อธิบายว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วแค่ไหน
• เหตุการณ์ : ข้อความที่อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันและไม่ต่อเนื่องในชุดของตัวแปรใดๆ (ความเข้มข้นของชนิดพันธุ์ ขนาดของช่อง หรือค่าพารามิเตอร์) เมื่อเงื่อนไขการกระตุ้นเป็นไปตามที่กำหนด

SBML เป็นรูปแบบหลักสำหรับการแลกเปลี่ยนแบบจำลองทางชีววิทยาระบบระหว่างเครื่องมือสร้างแบบจำลองซอฟต์แวร์ หรือสำหรับการจัดเก็บแบบจำลองในคลังข้อมูล เช่นBiGG , BioModelsหรือJWS Onlineเนื่องจาก SBML ถูกเข้ารหัสด้วย XML และโดยเฉพาะอย่างยิ่งใช้MathMLสำหรับการแสดงคณิตศาสตร์ รูปแบบนี้จึงไม่สามารถอ่านได้โดยมนุษย์ ดังนั้น กลุ่มอื่นๆ จึงได้พัฒนาฟอร์แมตที่อ่านได้ง่ายสำหรับมนุษย์ ซึ่งสามารถแปลงไปมาระหว่าง SBML ได้

SBML shorthand เป็นข้อกำหนดและเครื่องมือ Python ที่เกี่ยวข้องสำหรับการแปลง SBML และสัญกรณ์ย่อ รูปแบบนี้ได้รับการพัฒนาโดยกลุ่มชีววิทยาเชิงระบบ Newcastle ในสหราชอาณาจักรในช่วงเวลาก่อนปี 2549 ^{[ 26 ]}จุดมุ่งหมายคือเพื่อให้ผู้สร้างแบบจำลองสามารถสร้างแบบจำลองได้เร็วขึ้นโดยไม่ต้องเขียน XML ดิบหรือใช้เครื่องมือ GUI มีเครื่องมือ Python สองตัวคือ mod2sbml.py และ sbml2mod.py จำเป็นต้องมีแพ็คเกจ libSBMLสำหรับ Python เพื่อช่วยในการแปลง ปัจจุบัน SBML-shorthand รองรับ SBML ระดับ 3 เวอร์ชัน 1

โค้ดต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของการใช้ตัวย่อ SBML เพื่ออธิบายกลไกเอนไซม์-ซับสเตรตอย่างง่าย

@ห้องชุด เซลล์=1 @สายพันธุ์ เซลล์:ซับสเตรต=10 เซลล์:เอนไซม์=5 เซลล์:คอมเพล็กซ์=0 เซลล์:ผลิตภัณฑ์=0 @พารามิเตอร์ k1=1 k1r=2 @ปฏิกิริยา@rr=การผูกมัด สารตั้งต้น + เอนไซม์ -> สารประกอบเชิงซ้อน k1*สารตั้งต้น*เอนไซม์-k1r*คอมเพล็กซ์ @r=การแปลง สารประกอบเชิงซ้อน -> ผลิตภัณฑ์ + เอนไซม์ kcat*คอมเพล็กซ์ : kcat=3

Antimony นั้นมีพื้นฐานมาจาก DSL รุ่นก่อนหน้าที่นำมาใช้ในแอปพลิเคชันการสร้างแบบจำลอง Jarnac ^{[ 27 ]}ซึ่งในทางกลับกันก็มีพื้นฐานมาจากแอปพลิเคชันการสร้างแบบจำลอง SCAMP ^{[ 28 ]}ซึ่งในที่สุดก็ได้รับแรงบันดาลใจจากภาษา DSL ที่พัฒนาโดย David Garfinkel สำหรับโปรแกรมจำลอง BIOSIM ^{[ 29 ]}

เช่นเดียวกับ SBML-shorthand, Antimony ให้การแสดงข้อความ SBML ที่เรียบง่าย โดยใช้เครื่องหมายวรรคตอนน้อยที่สุด ทำให้ข้อความอ่านและเข้าใจง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยให้ผู้ใช้สามารถเพิ่มความคิดเห็นได้ Antimony ถูกนำไปใช้โดยใช้ C/C++ ^{[ 30 ]}และBisonเป็นตัวแยกวิเคราะห์ไวยากรณ์ อย่างไรก็ตาม การแจกจ่ายยังรวมถึงการเชื่อมต่อ Python ซึ่งสามารถติดตั้งได้โดยใช้ pip เพื่อให้ใช้งานได้ง่ายจาก Python นอกจากนี้ยังมีให้ใช้งานผ่านแพ็คเกจ Tellurium ^{[ 31 ]}เมื่อไม่นานมานี้ ได้มีการสร้างเวอร์ชัน JavaScript/WASM ^{[ 32 ]}ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ภาษา Antimony บนเว็บได้ เครื่องมือเว็บไซต์makesbmlใช้เวอร์ชัน JavaScript ^{[ 33 ]} Antimony รองรับ SBML ระดับ 3 เวอร์ชัน 2 นอกจากนี้ Antimony ยังรองรับแพ็คเกจ SBML ต่อไปนี้: การจัดองค์ประกอบแบบจำลองเชิงลำดับชั้น ข้อจำกัดสมดุลฟลักซ์ และการกระจาย

ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงการใช้แอนติโมนีในการอธิบายแบบจำลองจลนศาสตร์ของเอนไซม์อย่างง่าย:

 การจับกัน: สารตั้งต้น + เอนไซม์ -> สารประกอบเชิงซ้อน; k1*สารตั้งต้น*เอนไซม์ - k1r*สารประกอบเชิงซ้อน; การแปลง: สารประกอบเชิงซ้อน -> ผลิตภัณฑ์ + เอนไซม์; kcat*สารประกอบเชิงซ้อน; // การกำหนดค่าเริ่มต้นของสายพันธุ์ สารตั้งต้น = 10; เอนไซม์ = 5; คอมเพล็กซ์ = 0; ผลคูณ = 0; // การกำหนดค่าเริ่มต้นให้กับตัวแปร k1 = 1; k1r = 2; kcat = 3;

ณ เดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2563 มีระบบซอฟต์แวร์เกือบ 300 ระบบที่โฆษณาว่ารองรับ SBML รายการปัจจุบันมีอยู่ในรูปแบบของคู่มือซอฟต์แวร์ SBML ^{[ 34 ]}

SBML ได้รับการพัฒนาและยังคงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องโดยชุมชนของผู้คนที่สร้างแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์สำหรับชีววิทยาเชิงระบบ ผ่านการสนทนาทางอีเมลอย่างแข็งขันและการประชุมเชิงปฏิบัติการปีละสองครั้ง การประชุมมักจัดขึ้นควบคู่กับการประชุมทางชีววิทยาอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประชุมนานาชาติว่าด้วยชีววิทยาเชิงระบบ (ICSB) ความพยายามของชุมชนได้รับการประสานงานโดยคณะบรรณาธิการที่มาจากการเลือกตั้งซึ่งประกอบด้วยสมาชิกห้าคน บรรณาธิการแต่ละคนได้รับการเลือกตั้งให้ดำรงตำแหน่งเป็นเวลา 3 ปีโดยไม่สามารถต่ออายุได้

เครื่องมือต่างๆ เช่น ตัวตรวจสอบแบบจำลองออนไลน์ รวมถึง ไลบรารี โอเพนซอร์สสำหรับการรวม SBML เข้ากับซอฟต์แวร์ที่เขียนโปรแกรมด้วยภาษาC , C++ , Java , Python , Mathematica , MATLABและภาษาอื่นๆ ได้รับการพัฒนาบางส่วนโดยทีม SBML และบางส่วนโดยชุมชน SBML ในวงกว้าง^{[ 35 ]}

SBML เป็น ประเภท MIME อย่างเป็นทางการ ของ IETF ซึ่งกำหนดโดย RFC 3823 ^{[ 36 ]}

• ฐานข้อมูลแบบจำลองชีวภาพ
• ไบโอแพ็กซ์
• เซลล์เอ็มแอล
• มิอาเซ่
• มิเรียม
• ออนโทโลยีชีววิทยาระบบ
• สัญกรณ์กราฟิกชีววิทยาระบบ

• หน้าหลักของ SBML
• บทนำเสนอและโปสเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับ SBMLจากNature Precedings
• เครือข่ายการสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณในชีววิทยา