1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | приобретение знаний в области биокибернетики и биоинформатики, моделирования сложных систем, умение применять методы математического моделирования и компьютерные технологии в различных исследованиях теоретического и прикладного характера в биологии и медицине. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ОПК-1 | Способен решать актуальные задачи фундаментальной и прикладной математики |
| ОПК-3 | Способен разрабатывать математические модели и проводить их анализ при решении задач в области профессиональной деятельности |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Основы биокибернетики и биоинформатики, математического моделирования |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Разрабатывать модели различных процессов, использовать прикладные пакеты программ. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Навыками обработки и анализа больших данных. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Введение | ||||||
| 1.1. | Историко-философское введение в моделирование | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.1, Л1.3, Л1.2 |
| 1.2. | Основы биокибернетики, биоинформатики, программной инженерии | Практические | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 1.3. | Сам. работа | 1 | 10 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 | |
| Раздел 2. Основы и концепции моделирования сложных систем | ||||||
| 2.1. | Характеристика сложных систем | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 2.2. | Методы исследования сложных систем | Практические | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 2.3. | Формализация понятия система | Сам. работа | 1 | 10 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 2.4. | Общая схема системного исследования сложных объектов | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 2.5. | Моделирование сложных объектов | Практические | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 2.6. | Сам. работа | 1 | 10 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 | |
| 2.7. | Классификация моделей | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 2.8. | Модели экологических систем | Практические | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 2.9. | Модели лесных сообществ и водных экосистем | Сам. работа | 1 | 10 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| Раздел 3. Имитационное моделирование | ||||||
| 3.1. | Среда имитационного моделирования Anylogic | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 3.2. | Метод системной динамики. Модель распространения эпидемии | Практические | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 3.3. | Агентное и дискретно-событийное моделирование в Anylogic | Сам. работа | 1 | 15 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| Раздел 4. Прикладной анализ данных методами биокибернетики и технологиями биоинформатики | ||||||
| 4.1. | Биоклиматическое моделирование экологических ниш растений и картирование территорий | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 4.2. | Программа MaxEnt: метод максимальной энтропии | Практические | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 4.3. | Оценка распределения подходящих условий обитания для исследуемого вида в соответствии с принципами максимальной энтропии | Сам. работа | 1 | 10 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 4.4. | Обработка и интеллектуальный анализ данных. Предсказательная аналитика | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 4.5. | Исследование набора генов больных раком | Практические | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 4.6. | Задачи классификации на данных ирисы Фишера | Сам. работа | 1 | 5 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 4.7. | Модели динамики популяций | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.4, Л1.3, Л1.2 |
| 4.8. | Прикладной пакет Populus | Практические | 1 | 4 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.4, Л1.3, Л1.2 |
| 4.9. | Модели эволюции популяций | Сам. работа | 1 | 5 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3, Л1.2 |
| 4.10. | Моделирование в агроэкологии. Модель Agrotool | Лекции | 1 | 2 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.1 |
| 4.11. | Проведение экспериментов с моделью Agrotool | Сам. работа | 1 | 6 | ОПК-1, ОПК-3 | Л1.3 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| см. ФОС |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| см. ФОС |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| см. ФОС |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС_Матем_мет_модели в биол_медиц.doc
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Зарипов Ш.Х. | Введение в математическую экологию: учебно-методическое пособие | Казань: Изд-во Казанского федерального университета, 2010 | kpfu.ru |
| Л1.2 | [Л. А. Хворова и др.] | Математическое моделирование и информационные технологии в экологии и природопользовании: монография | Изд-во АлтГУ, 2013 | elibrary.asu.ru |
| Л1.3 | Меншуткин В.В. | Искусство моделирования (экология, физиология, эволюция).: | Петрозаводск – Санкт-Петербург, 2010 | resources.krc.karelia.ru |
| Л1.4 | Кипятков В.Е. | Практикум по математическому моделированию в популяционной экологии: | СПб.: Санкт-Петерб. госуд. ун-т, 2002 | www.studmed.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Электронный курс в Moodle | public.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Пакеты для математических вычислений: SciLab, MS Excel. Microsoft Windows, Pethon Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| 1. Образовательный портал АлтГУ http://portal.edu.asu.ru/ 2. Электронный каталог НБ АлтГУ «Книги»: http://www.lib.asu.ru/app/elecat/elecat=index1?base=book 3. Издательство «Лань» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL: http://e.lanbook.com/ 4. Издательство «Юрайт» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL: http://biblio-online.ru 5. ЭБС «Университетская библиотека online»: https://biblioclub.ru/ 6. ЭБС АлтГУ: http://elibrary.asu.ru/ 7. Электронная база данных ZBMATH: https://zbmath.org/ | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Для успешного освоения дисциплины необходимы знания следующих разделов изученных на предыдущих курсах математических дисциплин: алгебра (основная теорема, знакоопределенность матриц - критерий Сильвестра), дифференциальное и интегральное исчисление (таблицы производных и интегралов, правила и методы вычисления производных и интегралов), дифференциальные уравнения (обыкновенные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами, методы решения дифференциальных уравнений). На едином образовательном портале необходимо ознакомиться с лекциями и выполнить 5 письменных заданий по материалам лекций. |