| Název: | Modelování biologických systémů |
|---|
| Zkratka: | MOB |
|---|
| Ak.rok: | 2011/2012 |
|---|
| Semestr: | letní |
|---|
| Studijní plán: | |
|---|
| Vyučovací jazyk: | čeština |
|---|
| Kredity: | 5 kreditů |
|---|
| Ukončení: | zápočet+zkouška (ústní) |
|---|
| Výuka: | | hod./sem | přednáška | sem./cvičení | lab. cvičení | poč. cvičení | jiná |
|---|
| Rozsah: | 39 | 0 | 0 | 8 | 7 |
|---|
| | zkouška | testy | cvičení | laboratoře | ostatní |
|---|
| Body: | 70 | 0 | 0 | 15 | 15 |
|---|
|
|---|
| Garant: | Jiřík Radovan, Ing., Ph.D., UBMI |
|---|
| Přednášející: | Jiřík Radovan, Ing., Ph.D., UBMI |
| Fakulta: | Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně |
|---|
| Pracoviště: | Ústav biomedicínského inženýrství FEKT VUT v Brně |
|---|
| | | Cíle předmětu: |
|---|
Seznámit posluchače s metodami a algoritmy modelování biologických (medicínských a ekologických) systémů. | | Anotace: |
|---|
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. | | Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti: |
|---|
Základy modelování a simulace systémů na počítačích a základy biologie. | | Získané dovednosti, znalosti a kompetence: |
|---|
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. | | 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 počítačových cvičení: |
|---|
- Spojité modely jednodruhových populací.
- Jednodruhové modely se zpožděním, Leslieho model.
- Deterministický chaos, bifurkační diagram.
- Kompartmentové modely biochemických procesů.
- Celulární automaty.
- Modely kardiovaskulárního systému.
| | Osnova ostatní - projekty, práce: |
|---|
- Diskrétní modely jednodruhových populací.
- Modely dvoudruhových populací.
- Fraktály.
- Epidemiologické modely, venerické choroby, AIDS.
- Conwayův "život".
- Modely regulace glukózy.
| | 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.
| | Literatura studijní: |
|---|
- Holčík, J.: Modelování biologických systémů, Elektronické texty.
| | Kontrolovaná výuka: |
|---|
Nenahrazuje se. | | 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). | | Podmínky zápočtu: |
|---|
Minimálně 15 bodů za aktivity v průběhu semestru, tj. za aktivitu při počítačových cvičeních a za projekt. | | |
|