Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Modelování biologických systémů

MBS Ak. rok 2007/2008 letní semestr 4 kredity

Biologický systém, popis vlastností biologického systému. Plánování experimentů s biologickými systémy. Teoretické principy metod používaných při modelování biologických systémů (kompartmentové systémy, deterministický chaos, fraktály, teorie katastrof, celulární systémy). Popis charakteristických konkrétních modelů biologických systémů, modely populací, epidemiologické a psychologické modely, modely biochemických procesů, modelování tkáňových struktur, modely základních podsystémů lidského organismu.

Garant předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška (ústní)

Rozsah

26 hod. přednášky, 13 hod. pc laboratoře

Bodové hodnocení

70 zkouška, 15 laboratoře, 15 projekty

Zajišťuje ústav

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

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.

Cíle předmětu

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

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Základy modelování a simulace systémů na počítačích a základy biologie.

Literatura studijní

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

Literatura referenční

  • 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.

Osnova přednášek

  • 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.

Osnova ostatní - projekty, práce

  • Diskrétní modely jednodruhových populací.
  • Modely dvoudruhových populací.
  • Fraktály.
  • Epidemiologické modely, venerické choroby, AIDS.
  • Conwayův "život".
  • Modely regulace glukózy.

Průběžná kontrola studia

Presentace výsledků práce na projektech v průběhu počítačových cvičení (písemná zpráva max. 15 bodů + aktivita při počítačových cvičeních a ústní presentace max. 15 bodů).

Kontrolovaná výuka

Nenahrazuje se.

Podmínky zápočtu

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru