PA054 Formální modely v systémové biologii

Fakulta informatiky
jaro 2017
Rozsah
2/0. 2 kr. (plus ukončení). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Aleš Horák, Ph.D.
Katedra strojového učení a zpracování dat – Fakulta informatiky
Dodavatelské pracoviště: Katedra strojového učení a zpracování dat – Fakulta informatiky
Rozvrh
Čt 16:00–17:50 C416
Předpoklady
Předmět předpokládá elementární znalosti formálních technik získané během bakalářského studia. Jedná se o doplňující mezioborový kurz. Kurz je explicitně doporučen pro studenty oboru Bioinformatika a je vhodným doplněním studia pro studenty všech aplikovaných i teoretických oborů, zejména Paralelní a distribuované systémy a Teoretická informatika.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 20 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Po absolvování tohoto kurzu bude student schopen: porozumět aktuálním trendům a otevřeným problémům v oblasti formálních metod pro modelování komplexních systémů; uplatnit formální metody v moderním systémovém výzkumu v biologii; použít vhodné nástroje specifické modelovanému problému
Osnova
  • Definice problému modelování a analýzy v systémové biologii a motivace pro uplatnění formálních metod.
  • Přehled formálních metod uplatňovaných při analýze biologických hypotéz, specifikace modelu, problém velikosti modelu a stavové exploze.
  • Modelování biologických procesů: deterministický vs. nedeterministický model, spojitý vs. diskrétní model, modely s neurčitostí, aproximace a abstrakce, simulace a analýza modelu.
  • Kvalitativní modely: Boolovské sítě, Petriho sítě.
  • Kvantitativní modely: časované Boolovské sítě, Markovovy procesy, stochastické Petriho sítě, souvislost se spojitými a hybridními modely.
  • Formální specifikace modelů: rule-based specifikace, Kappa-Calculus, stochastický Pi-Calculus a související formalismy.
  • Metoda ověřování modelů (model checking): využití při validaci, vlastnosti in silico modelu vs. experimenty in vivo/in vitro, nástroje pro ověřování biologických modelů.
  • Modely s neurčitostí: zjišťování parametrů, analýza robustnosti.
Literatura
    doporučená literatura
  • Formal methods for computational systems biology : 8th International School on Formal Methods for the Design of Computer, Communication and Software Systems, SFM 2008 : Bertinoro, Italy, June 2-7, 2008 : advanced lectures. Edited by Marco Bernardo - Pierpaolo Degano - Gianluigi Zavattaro. Berlin: Springer. x, 523. ISBN 9783540688921. 2008. info
  • Computational modeling of genetic and biochemical networks. Edited by James M. Bower - Hamid Bolouri. Cambridge: Bradford Book. xx, 336. ISBN 0262524236. 2001. info
    neurčeno
  • VRIES, Gerda de. A course in mathematical biology : quantitative modeling with mathematical and computational methods. Philadelphia, Pa.: Society for Industrial and Applied Mathematics. xii, 309. ISBN 0898716128. 2006. URL info
  • ALON, Uri. An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Chapman & Hall/Crc, 2006. info
  • PALSSON, Bernhard. Systems biology : properties of reconstructed networks. 1st pub. Cambridge [England]: Cambridge University Press. xii, 322. ISBN 9780521859035. 2006. info
Výukové metody
pravidelné přednášky, skupinové projekty, nepovinné domácí úlohy
Metody hodnocení
ustní zkouška (40%), semestrální projekt (60%)
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024.