IV118 Formální metody v systémové biologii

Fakulta informatiky
jaro 2009
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. Ing. Václav Přenosil, CSc.
Katedra strojového učení a zpracování dat – Fakulta informatiky
Kontaktní osoba: doc. Ing. Matej Lexa, Ph.D.
Rozvrh
Po 16:00–17:50 B411
Předpoklady
Předmět předpokládá elementární znalosti matematické analýzy a formálních metod získané během bakalářského studia. Jedná se o doplňující mezioborový kurz.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 37 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Magisterský předmět aplikované informatiky zaměřený na využití formálních metod při výzkumu mechanismů řídících funkci živého organismu. Předmět volně navazuje na Úvod do systémové biologie a jeho cílem je prohloubit studentům znalosti nezbytné k efektivní aplikaci informatických a matematických metod, principů a nástrojů v moderním systémovém výzkumu v biologii. V rámci předmětu budou v teoretické rovině vysvětleny principy modelování funkčních mechanismů živých organismů, v praktické rovině budou presentovány vybrané nástroje vhodné pro analýzu in silico modelů, mj. i nástroje vyvíjené na fakultě informatiky. Součástí požadavků na ukončení předmětu je schopnost aplikovat vhodné nástroje k řešení zadaného biologického problému z oblasti funkční analýzy. Předchozí absolvování předmětu Úvod do systémové biologie není podmínkou.
Osnova
  • 1.Předmět, průběh a cíl výzkumu v systémové biologii
  • 2.Modelování mechanismů řídících živý organismus - Deterministický vs. Nedeterministický model - Spojitý vs. diskrétní model - Modely s neurčitostí - Aproximace a abstrakce - Simulace a analýza modelu
  • 3.Spojité deterministické modely - Aproximace nelineárních spojitých modelů - Diskrétní abstrakce konečně-stavovými automaty - Příklady modelů
  • 4.Spojité nedeterministické modely - Langevinovy rovnice
  • 5.Diskrétní deterministické modely - Boolovské sítě - Petriho sítě - Hybridní modely - Příklady modelů
  • 6.Diskrétní nedeterministické modely - Markovovy řetězce - Stochastické Petriho sítě - Stochastický Pi-Calculus - Příklady modelů
  • 7.Simulační analýza in silico modelů - Gillespiho metoda - Simulační nástroje - Příklady použití
  • 8.Metoda ověřování modelů (model checking) a její použití pro analýzu in silico modelů - Využití při validaci - Vlastnosti in silico modelu vs. experimenty in vivo/in vitro - Nástroje pro ověřování modelů - Příklady použití
  • 9.Modely s neurčitostí a jejich využití při rekonstrukci živých organismů - Zjišťování parametrů garantujících požadované vlastnosti rekonstruovaného organismu prostřednictvím jeho in silico modelu - Příklad použití
Literatura
  • ALON, Uri. An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Chapman & Hall/Crc, 2006. info
  • Computational modeling of genetic and biochemical networks. Edited by James M. Bower - Hamid Bolouri. Cambridge: Bradford Book, 2001, xx, 336. ISBN 0262524236. info
  • YEARGERS, Edward K., Ronald W. SHONKWILER a James V. HEROD. An introduction to the mathematics of biology : with computer algebra models. Boston: Birkhäuser, 1996, x, 417 s. ISBN 0-8176-3809-1. info
  • GUTFREUND, H. Kinetics for the life sciences : receptors, transmitters and catalysts. 1st pub. Cambridge: Cambridge University Press, 1995, xi, 346. ISBN 052148586X. info
Metody hodnocení
Předmět je zakončen písemnou zkouškou.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/fi/jaro2009/IV118