后基因组时代,如何高效地处理生物信息成为生物信息学中一个重要的研究方向;生物过程模拟——通过计算机模拟,再现生物过程——又是其中的一个研究热点。此方向的研究将在生物制药和医疗方面造福人类。然而,由于生物过程的多样性和复杂性,可视化建模并模拟生物过程是十分困难的。目前,建模生物过程的主要方法是微分方程和混合函数Petri网等,现有的研究成果在模型的可视化表达、建模效率或模拟效率等方面存在一些不足。比如,用微分方程建模缺少模型的可视化表达,而且很难建模基因调控网络;用混合函数Petri网建模则可有良好的可视化表达,也可以模拟基因调控网络,但是混合函数Petri在表达清晰度和建模效率方面还存在一些不足。本论文针对生物过程本身非常复杂、描述起来难度大和一些典型过程重用率高等特点,结合软件工程中面向对象思想,在扩展混合函数Petri网的基础上,提出面向对象混合函数Petri网的概念并给出其详细定义。面向对象混合函数Petri网丰富的元素类型和完善的模拟算法,为可视化建模和模拟生物过程提供了良好的支持。它既有友好的图形表达界面,又能进行高效的模拟;面向对象思想的引入,以及模块库的建立,则可以更为直观的表达生物过程并增强其模块复用性,降低建模复杂度,提高建模效率。研究证明使用面向对象混合函数Petri网建模是十分高效的。本课题设计实现了基于面向对象混合函数Petri网的可视化建模及模拟生物过程的软件系统——CELLMATLAB,并在此系统上建模了基因调控网络——lac操纵子调控机制和代谢网络——糖酵解模型。通过模拟分析,得到了正确的结论并对湿实验产生有意义的指导,从而验证了理论和软件的可行性和正确性,同时也体现了本软件的应用价值。