LV EN RU DE FR

Biosistēmu modelēšana

Kursa izstrādātājs

Kursa anotācija

Studiju kursa mērķis ir apskatīt bioloģisku sistēmu modeļu izveides un pielietošanas ciklu, 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. Modeļa sastādīšana un tā izmantošana procesu prognozei un optimizācijai ir svarīgas prasmes mūsdienu biotehnoloģijā, medicīnā un ekoloģijā.

Kursa rezultāti un to vērtēšana

• studenti zina par datormodeļu izveides posmu realizāciju saskaņā ar jaunākajām zinātniskajām atziņām izgūstot maksimālu informācijas daudzumu no pieejamajiem eksperimentālajiem datiem un literatūras – praktiskie darbi, patstāvīgais darbs
• studenti prot argumentēt pieejamajam informācijas daudzumam atbilstošu modelēšanas tehniku izvēli, spēja salīdzināt un kritiski izvērtēt dažādus literatūras avotus – praktiskie darbi, patstāvīgais darbs
• studenti spēj formulēt un kritiski analizēt alternatīvas modelēšanas stratēģijas, radīt jaunas un adaptēt esošās modelēšanas tehnikas dažādu bioprocesu uzlabojumu veikšanai – praktiskie darbi

Kursa saturs(kalendārs)

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

Prasības kredītpunktu iegūšanai

Lai saņemtu Biosistēmu modelēšana kursā paredzēto atzīmi:
•nepieciešams izstrādāt un aizstāvēt visus laboratorijas darbus;
•nepieciešams izstrādāt un aizstāvēt patstāvīgo darbu.

Studējošo patstāvīgo darbu organizācijas un uzdevumu raksturojums

Patstāvīgā darba organizācija semestra laikā notiek patstāvīgi studējot literatūru, izmantojot mācībspēka konsultācijas.
Patstāvīgais darbs: Cukurniedres datormodeļa optimizācijas uzdevumu veikšana pēc dažādiem kritērijiem, rezultātu analīze un secinājumu sniegšana.

Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji

Gala vērtējumu veido: 1) dalība lekcijās (20%), 2) izstrādāti un aizstāvēti laboratorijas darbi (20%), 3) izstrādāts un aizstāvēts patstāvīgais darbs (60%). Maksimālais % skaits ir 100%, kas atbilst 10 ballēm gala vērtējumā.

Obligātā literatūra

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. Rīga: LU Akadēmiskais apgāds, 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 akadēmiskā studiju programma „Informācijas tehnoloģijas”