Základy biokybernetiky

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra kybernetiky

Anotace:

Cílem předmětu je ukázat základní kybernetické metody a jejich využití v biologii a medicíně. Předmět je především zaměřen na objasnění souvislostí a analogií zpracování signálů a informací v živých a neživých systémech. Předmět nevyžaduje hlubší znalosti z biologie či fyziologie. Tento předmět se také věnuje problémům počítačové simulace biologických systémů, modelování biologických systémů a technické realizaci těchto modelů. Cílem tohoto předmětu je poskytnout studentům solidní základ a široký rozhled v oblasti biokybernetiky.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Kybernetické metody v biologii a medicíně. Klasifikace biosystémů

2. Termodynamika otevřených systémů, informace, energie a entropie v živých organismech

3. Modelování a simulace orgánů a organismů, typy modelů, verifikace

4. Zpracování a přenos informace v živých systémech. Interakce živých organismů

5. Nervové buňky a jejich interakce, základní typy receptorů, kódování senzorické informace

6. Zpracování informace v centrálním nervovém systému, paměť

7. Biologické podklady adaptivity a učení

8. Druhová paměť, geny, záznam genetické informace, memy

9. Regulace v organismech a společenstvích, homeostatické mechanismy

10. Zákon nutné variety, jeho význam pro stabilitu organismů a společenstev, evolučně stabilní strategie

11. Evoluční principy, autoreprodukce, možnosti aplikace evolučních principů v technických oblastech

12. Vlastnosti a popis chování biotechnických systémů

13. Deterministický chaos a jeho aplikace

14. Umělý život, způsoby algoritmizace a typy simulátorů

Osnova cvičení:

1. Matlab a Simulink jako prostředí pro modelování, zadání individuálních úloh.

2. Modelování buněčných membrán.

3. Konzultace.

4. Konzultace.

5. Práce s NeuralNetwork Toolbox.

6. Konzultace.

7. Experimenty s genetickými algoritmy.

8. Konzultace.

9. Prezentace výsledků individuálních úloh.

10. Prezentace výsledků individuálních úloh.

11. Simulační experimenty s chaotickými atraktory.

12. Simulační experimenty s Umělým životem.

13. Experimenty s biokybernetickým systémem adaptivního rozhraní.

14. Experimenty s biologickou a počítačovou zpětnou vazbou.

Cíle studia:

Studijní materiály:

[1] Eck, V., Razím, M.: Biokybernetika. Skriptum, Praha, 1996

[2] Eck, V.: Bionika. Skriptum, Praha, 1998

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14+4

Typ cvičení: s, c, p

Předmět je nabízen také v anglické verzi.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Technická kybernetika-inženýrský blok (povinně volitelný předmět)
• Technická kybernetika-inženýrský blok (povinně volitelný předmět)