Modelování biologických systémů

• 39 hod. přednášky
• 8 hod. pc laboratoře
• 7 hod. projekty

Základní teoretické znalostí v oblasti metod modelování biologických systémů a praktické schopnosti při jejich aplikaci při řešení praktických problémů. Implementace vytvořených modelů v prostředí MATLAB, Simulink.

Seznámit posluchače s metodami a algoritmy modelování biologických (medicínských a ekologických) systémů.

Základy modelování a simulace systémů na počítačích a základy biologie.

• Holčík, J.: Modelování biologických systémů, Elektronické texty.

• Murray, J.D.: Mathematical Biology, Berlin, Springer Verlag, 1989.
• van Wijk van Brievingh, R.P., Moeller, D.P.F.: Biomedical Modeling and Simulation on a PC, New York, Springer Verlag, 1993.
• Rowe, G.W.: Theoretical Models in Biology, Oxford, Oxford Univ. Press, 1994.

• Základní pojmy, definice biologického systému, jeho vlastnosti a specifika, uspořádání a vyhodnocení experimentů s biologickými objekty.
• Spojité modely jednodruhových populací, analýza logistické rovnice, modely se zpožděním.
• Diskrétní modely jednodruhových populací, Leslieho model, diskretizované modely 1-druhových populací a jejich analýza, základy teorie deterministického chaosu.
• Diskretizované modely 1-druhových populací se zpožděním, modely dvoudruhových populací.
• Fraktály, základní typy. Fraktální struktura morfologie biosystémů.
• Multikompartmentová analýza, modely biochemických procesů.
• Epidemiologické modely, obecné principy, modely venerických chorob, AIDS.
• Diskrétní systémy, konečné automaty, diskrétní modely celulární struktury.
• Umělý život, celulární automaty, Conwayův "život", analýza chování celulárních automatů.
• Teorie katastrof a její využití pro modelování chování živých organismů.
• Verifikace a optimalizace počítačových modelů, počítačové experimenty a jejich vyhodnocení.
• Lidský organismus jako systém, modely subsystémů lidského organismu, kardiovaskulární systém.
• Modely subsystémů lidského organismu, model regulace glukózy, regulace chemických procesů v zažívacím traktu.

• Spojité modely jednodruhových populací.
• Jednodruhové modely se zpožděním, Leslieho model.
• Deterministický chaos, bifurkační diagram.
• Kompartmentové modely biochemických procesů.
• Celulární automaty.
• Modely kardiovaskulárního systému.

Minimálně 15 bodů za aktivity v průběhu semestru, tj. za aktivitu při počítačových cvičeních a za projekt.

Nenahrazuje se.