Kursa kods InfT5045

Kredītpunkti 2

Biosistēmu modelēšana

Zinātnes nozareInformācijas tehnoloģija (nav zn)

Kopējais stundu skaits kursā80

Lekciju stundu skaits12

Laboratorijas darbu stundu skaits12

Studenta patstāvīgā darba stundu skaits56

Kursa apstiprinājuma datums12.01.2016

Atbildīgā struktūrvienībaDatoru sistēmu katedra

Kursa izstrādātājs

author prof.

Egils Stalidzāns

Dr. sc. ing.

Kursa anotācija

Modeļa sastādīšana un tā izmantošana procesu prognozei un optimizācijai ir svarīgas prasmes mūsdienu biotehnoloģijā, medicīnā un ekoloģijā. Kursā apskatīts bioloģisku sistēmu modeļu izveides un pielietošanas cikls, kas ietver gan modeļa struktūras, gan tā dinamisko parametru noskaidrošanu nepilnīgas informācijas apstākļos. Par piemēriem tiek izmantoti dažādu mērogu modeļi – no šūnu procesu modeļiem līdz populācijas līmeņa modeļiem.

Kursa rezultāti un to vērtēšana

Studiju kursa apguves rezultātā studenti iegūst:
• zināšanas par datormodeļu izveides posmu realizāciju saskaņā ar jaunākajām zinātniskajām atziņām izgūstot maksimālu informācijas daudzumu no pieejamajiem eksperimentālajiem datiem un literatūras;
• prasmes argumentēt pieejamajam informācijas daudzumam atbilstošu modelēšanas tehniku izvēli, spēja salīdzināt un kritiski izvērtēt dažādus literatūras avotus;
• kompetence formulēt un kritiski analizēt alternatīvas modelēšanas stratēģijas, radīt jaunas un adaptēt esošās modelēšanas tehnikas dažādu bioprocesu uzlabojumu veikšanai.

Kursa saturs(kalendārs)

1 Bioprocesu datormodeļa izveides posmi.
2 Modeļa izveides un modeļa optimizācijas uzdevumu klases.
3 Modeļa apjoma noteikšana atkarībā no pētāmās problēmas.
4 Modelējamās sistēmas robežu un mijiedarbības ar vidi definēšana.
5 Modeļa iekšējās struktūras veidošana.
6 Funkcionālo sakarību parametru noteikšana.
7 Dinamiskie modeļi.
8 Simulāciju eksperimenti un to interpretācija.
9 Modeļa dinamisko parametru noteikšana izmantojot eksperimentālos datus.
10 Sekmīga modeļa kritiska analīze.
11 Mākslīgā intelekta pielietojumi parametru noteikšanas uzdevumu risināšanai.
12 Stagnācijas riski optimizācijas procesā.
13 Modeļa optimizācija jaunu bioprocesa īpašību sasniegšanai.
14 Stacionārā stāvokļa izvērtēšana.
15 Optimizējamo parametru labākās kopas noteikšana dažādam maināmo parametru skaitam.
16 Modeļa nelinearitātes ietekme uz optimizācijas eksperimenta ilgumu.

Prasības kredītpunktu iegūšanai

Izstrādāti un aizstāvēti laboratorijas darbi. Praktisko darbu izpildes (apraksta) pārbaude, eksāmens.

Pamatliteratūra

1. Palsson B.O. Systems Biology: Properties of Reconstructed networks. Cambridge: Cambridge University Press, 2006.
2. Ingalls B.P. Mathematical Modeling in Systems Biology. Massachuset: Massachusets Institute of Technology, 2013.
3. Selga T. Šūnu bioloģija. LU Akadēmiskais apgāds. Rīga, 2007.
4. Jones D.S., Sleeman B.D. Differential Equations and Mathematical Biology. Chapman &Hall/CRC, 2003.

Papildliteratūra

1. Szallasi Z., Stelling J., Periwal V. System Modelling in Cell Biology from concepts to nuts and bolts, MIT Press, 2006.

Piezīmes

ITF maģistra studiju programmas „Informācijas tehnoloģijas” virziena „Informācijas tehnoloģijas biosistēmās” obligātais studiju kurss.