Рабочая программа по дисциплине Введение в моделирование биосистем для специальности 014200 биохимическая физика реализуемой на физическом факультете icon

Рабочая программа по дисциплине Введение в моделирование биосистем для специальности 014200 биохимическая физика реализуемой на физическом факультете


Смотрите также:
Рабочая программа по дисциплине Введение в нейродинамику для специальности 014200 биохимическая...
Рабочая программа по дисциплине Математическое моделирование в биофизике для специальности...
Программа по дисциплине Основы радиофизики для специальности 014200 биохимическая физика...
Программа по дисциплине Детерминированный хаос для специальности 014200 биохимическая физика...
Рабочая программа по дисциплине Современные проблемы биофизики для специальности 014200...
Рабочая программа по дисциплине введение в нелинейную динамику для специальности 014200...
Рабочая программа по дисциплине введение в электродинамику свч для специальности 014200...
Программа по дисциплине вычислительная физика для специальности 014200 Биохимическая физика...
Программа по дисциплине микропроцессорные системы для специальности 014200 Биохимическая физика...
Рабочая программа по дисциплине основы теории случайных процессов для специальности 014200...
Рабочая программа по дисциплине физика конденсированного состояния для специальностей 010400...
Рабочая программа по дисциплине электродинамика сплошных сред для специальностей 010400 Физика...



Загрузка...
скачать
Федеральное агентство по образованию

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО


кафедра радиофизики

и нелинейной динамики


  1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА




по дисциплине Введение в моделирование биосистем


для специальности 014200 – биохимическая физика

реализуемой на физическом факультете


Саратов 2006 год


Рабочая программа

составлена в соответствии

с Государственным стандартом

высшего профессионального образования

по специальности 014200 – БИОХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

(номер государственной регистрации 272 ен/сп от 27.03.2000 г.)



ОДОБРЕНО:

Председатель учебно-методической
комиссии физического факультета,

профессор

__________________ В.Л.Дербов


__________________ 2006 г.





УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебной работе,

профессор

______________Е.М. Первушов


__________________ 2006 г.


СОГЛАСОВАНО:

Декан физического факультета,

профессор Д.А.Зимняков


Заведующий кафедрой радиофизики и

нелинейной динамики

физического факультета В.С.Анищенко



Вид учебной работы



Бюджет времени по формам обучения, час

Очная

очно-заочная



заочная

полная программа

ускорен-ные сроки

полная программа

ускоренные сроки

Аудиторные занятия, всего

68













в том числе: - лекции - лабораторные (практические) - семинарские

18

50

-













Самостоятельная работа студентов

4













Зачеты, +/-

-













Экзамены, +/-

+













Контрольные работы, количество

1













Курсовая работа, + /-

-















Автор: профессор кафедры радиофизики и

нелинейной динамики, профессор, д.ф.-м.н Д.Э. Постнов


^ 1. Организационно-методическое сопровождение.


Курс "Введение в моделирование биосистем" читается студентам дневного отделения

физического факультета, обучающимся по специальности 014200 "Биохимическая физика". Курс читается в течение 2 семестра и включает 17 час. лекций и 34 час. практических занятий.

Главная задача курса – дать студентам практические навыки проведения расчетов и построения простейших математических моделей отдельных процессов и элементов биосистем.

Курс создает фундамент для последующих специальных дисциплин, таких, как Введение в нейродинамику, Математическое моделирование в биофизике, Современные проблемы биофизики.


^ 2. Тематический план учебной дисциплины.


№ п/п



Наименование раздела, подраз­дела, темы лек­ции



Бюджет учебного времени

Форма те­кущего и итогового контроля



Всего



в том числе

лекции

лабора­торные и прак­тиче­ские

семи­нарские занятия

само­стоя­тельная работа

1

2

3

4

5

6

7

8

Очная полная программа

1.


Тема 1.

Ритмы в живых системах

1

2

-

-







2.


Тема 2.

Процессы с дискретным временем

10

4

10

-







3.


Тема 3.

Логические сети и клеточные автоматы

12

4

10

-







4.


Тема 4.

Самоподобные геометрические структуры

6

2

10

-







5.


Тема 5.

Одномерные модели с непрерывным временем

8

2

10

-







6.


Тема 6.

Двумерные модели с непрерывным временем

14

4

10

-











Итого


64


18


50


-


4

Контрольная

Работа,

экзамен

^ 3. Содержание учебной дисциплины.


Тема 1. Ритмы в живых системах.

Ритмы жизни. Математические понятия: стационарные состояния, колебания, хаос и шум. Математические модели биологических осцилляторов. Возмущение физиологических ритмов. Пространственные колебания.


^ Тема 2. Процессы с дискретным временем.

Первый шаг в моделировании динамики: представление в виде дискретного во времени процесса. Модель в виде итерируемого отображения. Линейное отображение, различные типы поведения в зависимости от параметра. Нелинейное отображение. Функция последования. Неподвижные точки и их устойчивость. Понятие о циклах и многократно примененном отображении. Задача о скорости деления клеток и модель в виде одномерного отображения.

Пример нерегулярного поведения и общее понятие о хаотической динамике в детерминированных системах.


^ Тема 3. Логические сети и клеточные автоматы.

Моделирование многомерых систем: сети, их элементы, узлы, грани.

Логические переменные и логические сети. Линейные структуры и петли. Системы с одновходовыми элементами. Модель лямбда-бактериофага. Системы с многовходовыми элементами. Модели в виде логических сетей: приложение в биохимии. Случайные логические сети. Клеточные автоматы. Game of Life. Понятие о возбудимых средах. Спиральные волны в химии и биологии.


^ Тема 4. Самоподобные геометрические структуры.

Самоподобие и масштабная инвариантность в живой природе.

Понятие о фрактальной геометрии. Фрактальная размерность и методы ее определения.

Построение простейших фракталов.

^ Тема 5. Одномерные модели с непрерывным временем.

Одномерное линейной дифференциальное уравнение (ДУ) и его решение.

Моделирование процессов роста и убывания. Характерные для биосистем типы нелинейностей: экспоненциальная, функция Хилла, гиперболический тангенс, логистическая функция, функция Хевисайда. Примеры задач, допускающих описание одномерным нелинейным ДУ. Геометрический анализ одномерного ДУ. Состояние равновесия, его устойчивость. Мультистабильность. Анализ на устойчивость. Сопоставление одномерных моделей с непрерывным и с дискретным временем.


^ Тема 6. Двумерные модели с непрерывным временем.

Фазовая плоскость. Геометрическая трактовка начальных условий и частного решения двумерной системы ДУ. Понятие о типах состояний равновесия и предельных циклах. Метод нуль-клин. Модели биосистем в виде двумерных осцилляторов: модель Лоттка-Вольтерра, модель FitzHugh-Nagumo. Моделирование возбудимой динамики нейрона.


^ 4. Перечень основной и дополнительной литературы:


Фундаментальная и клиническая физиология: Учебник для студ. высш. учебн. заведений / Под ред. А. Г. Камкина и А. А. Каменского. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 1072 с.


Гласс Л., Мэки М. От часов к хаосу: Ритмы жизни: Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 248 с., ил.


Understanding Nonlinear Dynamics: Daniel Kaplan, Leon Glass. - Springer-Verlag New York, Inc. 1995.


Mathematical Physiology. James Keener, James Sneyd. - Springer-Verlag New York, Inc. 1998.


Физиология человека: В 3-х томах. Пер. с англ./ Под ред. Р.Шмидта и Г. Тевса.- М.: Мир, 1996.- 323с., ил.


А. Пиковский, М. Розенблюм, Ю. Куртс. Синхронизация. Фундаментальное нелинейное явление. Москва: Техносфера, 2003. - 496с.


Анищенко В.С., Астахов В.В., Вадивасова Т.Е., Нейман А.Б., Стрелкова Г.И., Шиманский-Гайер Л. Нелинейные эффекты в хаотических и стохастических системах. - Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003, 544 стр.


Biological Psychology: Mark R. Rosenzweig, Arnold L. Leiman, S. Marc Breedlove. Sinauer Associates, Publishers, Sunderland, Massachusetts, 1996.


А.Б. Рубин. Биофизика. В 2-х кн. - М.: Высш.шк., 1987.


А.Б. Рубин. Лекции по биофизике. - М.: Изд-во МГУ, 1994. - 160 с.


^ 5. Перечень средств обучения


  1. 1. Мультимедиа-проектор с компьютером.

  2. 2. Компьютерный класс для проведения практических занятий.



^ 6. Вопросы к курсу


1. Назовите примеры биологических процессов, динамические (математические) модели которых демонстрировали бы стационарные состояния, колебания, хаос.


2. Назовите типы поведения в линейных/нелинейных системах.


3. Дайте определение неподвижной точки, стационарного состояния, цикла, хаоса, бифуркации.


4. Приведите примеры биологических систем генераторов центрального типа.


5. Дайте определение фрактала и его размерности.


6. В чем различие между дифференциальными и дискретными разностными уравнениями.


7. Дайте определение мультистабильности.


8. Что такое фазовая плоскость, параметрическая диаграмма и фазово-параметрическая диаграмма.


9. Какими бывают типы состояний равновесий и предельных циклов.


10. Какие биологические процессы моделирует система FitzHugh-Nagumo.




Скачать 96,76 Kb.
оставить комментарий
Дата06.05.2012
Размер96,76 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх