Předmět staví na matematickém modelování a vývoji biologických (zejména buněčných) struktur a procesů, které se in silico simulují.
Budeme se zabývat:
Studenti si vyzkouší a prozkoumají:
Zkoumání je vedeno jak analyticky (co a proč se děje) tak synteticky (vytvoření systému daných vlastností).
Primárně se zaměříme na konstrukci modelů, pochopení jejich vlastností a aplikací.
Sekundárně na technicko-implementační techniky a programovací jazyky.
Hlubší základy matematiky či programování nejsou pro předmět třeba, základy ano.
Většinu na přednášce zmíněné látky si prakticky vyzkoušíme. Přičemž si studenti budou moci, dle zájmu, simulovat, konzultovat a diskutovat vlastní modely.
Pracovat budeme v Julia notebooku, který nás dílem odstíní od "technicko-implementačních" věcí, případně Pythonu, i komerečních SW (SimBiology - Matlab, Mathematika) pro vyzkoušení v praxi používaných nástrojů.
Příklad jednoduchého spojitého modelu s imunity dle článku "A basic mathematical model of the immune response; Chaos; DOI: 10.1063/1.166098" (1); návrh modelu, implementace, simulace, prozkoumání jeho chování, i ovlivnění chování modelu (s potenciálem návrhu vhodné léčby).
Podíváme se i na základní diskrétní modely (příklad) s tím "jak málo" stačí ke složitému chování, přičemž se dotkeme i emergentího a chaotického chování (příklad) dynamických systémů.
(1) Mayer H, Zaenker KS, An Der Heiden U. A basic mathematical model of the immune response. Chaos. 1995 Mar; 5:155-161. DOI: 10.1063/1.166098. PMID: 12780168;
Bioinformatiku, jako obor, vnímáme ve fázi "střelby na běžící cíl". Nežli se definuje či ustálí vymezení oboru, tak se vzhledem k rychlému vývoji oboru změní. Podobně jako machine learning či artificial inteligence.
V současné bioinformatice zaznamenáváme následující proudy:
Předmět podporuje v curriculu studia bioinformatiky modelování a simulační část. Nabídne propojení zpracování dat a dataminingu s modelováním a simulacemi.
Zejména pro studenty bioinformatiky (lépe od druhého ročníku). I pro zájemce z přírodovědých, informatických, lékařských či jiných oborů, kteří si chtějí rozšířit obzory. Základy matematiky, programování a biologie jsou doporučené.
Budou uvedeny zde: Owl
Zadání a odevzdávání domácích úkolů zde: Owl
Název: Matematické modelování v bioinformatice
Anglický název: Mathematical modelling in bioinformatics
Odkaz na SIS
Kód předmětu: MB151P133
Předmět vyučován v: zimním semestru
Rozsah výuky: 2/2 Z/ZK
Počet kreditů: 5
Zkouška
Zápočet