FI:PB050 Modelování v biologii - Informace o předmětu
PB050 Modelování a predikce v systémové biologii
Fakulta informatikypodzim 2021
- Rozsah
- 1/1. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Matej Troják, Ph.D. (pomocník) - Garance
- doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D.
Katedra strojového učení a zpracování dat – Fakulta informatiky
Dodavatelské pracoviště: Katedra strojového učení a zpracování dat – Fakulta informatiky - Rozvrh
- St 15. 9. až St 8. 12. St 10:00–11:50 C525
- Předpoklady
- Jedná se o mezioborový kurz vhodný pro rozšíření bakalářských znalostí studentů všech oborů. Kurz je doporučen zejména pro studenty oboru Bioinformatika.
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Analýza a zpracování obrazu (program FI, N-VIZ)
- Aplikovaná informatika (program FI, B-AP)
- Bioinformatika a systémová biologie (program FI, N-UIZD)
- Bioinformatika (program FI, B-AP)
- Computer Games Development (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Graphics and Visualisation (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Networks and Communications (program FI, N-PSKB_A)
- Cybersecurity Management (program FI, N-RSSS_A)
- Ekonomické informační systémy (program ESF, B-SI)
- Formální analýza počítačových systémů (program FI, N-TEI)
- Grafický design (program FI, N-VIZ)
- Graphic Design (program FI, N-VIZ_A)
- Hardware Systems (program FI, N-PSKB_A)
- Hardwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Image Processing and Analysis (program FI, N-VIZ_A)
- Informační bezpečnost (program FI, N-PSKB)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-BI)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-EB)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-FY)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-GE)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-GK)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-CH)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-IO)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-MA)
- Informatika a druhý obor (program FI, B-TV)
- Informatika (program FI, B-IN)
- Informatika (program FI, B-INF) (2)
- Informatika ve veřejné správě (program FI, B-AP)
- Informatika ve vzdělávání (program FI, B-IVV) (2)
- Information Security (program FI, N-PSKB_A)
- Kvantové a jiné neklasické výpočetní modely (program FI, N-TEI)
- Matematická informatika (program FI, B-IN)
- Matematika s informatikou (program PřF, N-MA)
- Paralelní a distribuované systémy (program FI, B-IN)
- Počítačová grafika a vizualizace (program FI, N-VIZ)
- Počítačová grafika a zpracování obrazu (program FI, B-IN)
- Počítačové sítě a komunikace (program FI, B-IN)
- Počítačové sítě a komunikace (program FI, N-PSKB)
- Počítačové systémy a zpracování dat (program FI, B-IN)
- Principy programovacích jazyků (program FI, N-TEI)
- Programování a vývoj aplikací (program FI, B-PVA)
- Programovatelné technické struktury (program FI, B-IN)
- Programovatelné technické struktury (program FI, N-IN)
- Řízení kyberbezpečnosti (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje služeb (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje softwarových systémů (program FI, N-RSSS)
- Services Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Služby - výzkum, řízení a inovace (program FI, N-AP)
- Sociální informatika (program FI, B-AP)
- Software Systems Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Software Systems (program FI, N-PSKB_A)
- Softwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Strojové učení a umělá inteligence (program FI, N-UIZD)
- Učitel informatiky a správce sítě (program FI, N-UCI)
- Učitelství informatiky pro střední školy (program FI, N-UCI) (2)
- Umělá inteligence a zpracování přirozeného jazyka (program FI, B-IN)
- Vývoj počítačových her (program FI, N-VIZ)
- Zpracování a analýza rozsáhlých dat (program FI, N-UIZD)
- Zpracování přirozeného jazyka (program FI, N-UIZD)
- Cíle předmětu
- Absolventi tohoto kurzu budou schopni:
pochopit základní principy kvantitativního modelování,
porozumět problematice konstrukce dynamických modelů komplexních systémů v oblasti biologických procesů;
uplatnit základní informatické a matematické principy v oblasti modelování a analýzy komplexních systémů se specifickým zaměřením na biologické systémy;
efektivně použít volně dostupné softwarové nástroje pro modelování a analýzu biologických procesů;
modelovat a analyzovat dynamické vlastnosti interakčních sítí - Výstupy z učení
- Absolventi tohoto kurzu budou schopni:
vysvětlit základní postupy kvantitativního modelování,
konstruovat dynamické modely komplexních systémů v oblasti biologických procesů;
použít základní informatické a matematické principy v oblasti modelování a analýzy komplexních systémů se specifickým zaměřením na biologické systémy;
použít volně šiřitelné softwarové nástroje pro modelování a analýzu biologických procesů. - Osnova
- Základní pojmy: živý organismus jako systém s přesně definovanou strukturou a chováním, in silico model, abstrakce, simulace a predikce, validace modelu.
- Specifikace biologického modelu: biologické sítě a dráhy, statické vlastnosti rozsáhlých sítí, motivy.
- Dynamické modely. Modelování a simulace biologických procesů: deterministický (populační) model chemických reakcí a regulací, predikce dynamických vlastností, použití matematických a informatických nástrojů (COPASI, Dizzy).
- Emergentní vlastnosti dynamiky, jejich specifikace a analýza, použití informatických nástrojů (BioCHAM).
- Příklady modelů: genetická regulační síť bakterie E. coli, modely syntézy lokomočních orgánů a chemotaxe, stresové modely.
- Pojem stochasticity v dynamice biologických systémů, základní principy stochastických (populačních) modelů, chemical master equation, Monte Carlo simulace.
- Parametrizace modelu, robustnost a citlivost.
- Literatura
- doporučená literatura
- VRIES, Gerda de. A course in mathematical biology : quantitative modeling with mathematical and computational methods. Philadelphia, Pa.: Society for Industrial and Applied Mathematics, 2006, xii, 309. ISBN 0898716128. URL info
- ALON, Uri. An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Chapman & Hall/Crc, 2006. info
- WILKINSON, Darren James. Stochastic modelling for systems biology. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC, 2006, 254 s. ISBN 1584885408. info
- neurčeno
- NOBLE, Denis. Music of life : biology beyond the genome. Oxford: Oxford University Press, 2006, xiii, 153. ISBN 9780199295739. info
- System modeling in cell biology : from concepts to nuts and bolts. Edited by Zoltan Szallasi - Jorg Stelling - Vipul Periwal. Cambridge, Mass.: MIT Press, 2006, xiv, 448. ISBN 0262195488. info
- Computational modeling of genetic and biochemical networks. Edited by James M. Bower - Hamid Bolouri. Cambridge: Bradford Book, 2001, xx, 336. ISBN 0262524236. info
- Výukové metody
- nominálně pravidelné přednášky, nepovinné domácí cvičení, skupinové semestrální projekty; při nemožnosti fyzického kontaktu pravidelná asynchronní výuka videokonferenčně (kombinace přednášek a cvičení), skupinové semestrální projekty zachovány
- Metody hodnocení
- Nominálně je předmět je zakončen písemnou zkouškou, v případě online výuky je nahrazena ústní zkouškou. Součástí hodnocení je vypracování semestrálního projektu. Projekt představuje 50% závěrečného hodnocení.
- Navazující předměty
- Informace učitele
- http://www.fi.muni.cz/~xsafran1/PB050/
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (podzim 2021, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/fi/podzim2021/PB050