Биотехникалық жүйелердегі модельдеу

Сипаттама: Бұл пән магистранттарды имитациялық модельдеуге негізделген есептерді шешудің негізгі әдістерімен таныстыруға, биотехникалық жүйелердің модельдерін құру дағдыларын меңгеруге, эксперименттерді жоспарлау әдістерін зерделеуге, әртүрлі жүйелердің модельдеу модельдерімен эксперименттерді құру және жүргізу кезінде алған білімдерін қолдануға бағытталған. күрделілік.

Кредиттер саны: 6

Пререквизиты:

• Биотехникалық жүйелер және технологиялар

Пәннің еңбек сыйымдылығы:

Компонент: ЖОО компоненті

Цикл: Кәсіптік пәндер

Мақсат

• Студенттердің биотехникалық жүйелерді математикалық және компьютерлік модельдеу саласындағы құзыреттерін дамыту, сонымен қатар есептеу биологиясының заманауи әдістері мен инженерлік тәсілдер арқылы мұндай жүйелерді жобалау, талдау және оңтайландыру дағдыларын дамыту.

Міндет

• биотехникалық жүйелердің модельдерін құру дағдыларын меңгеру
• эксперименттік жобалау әдістерін зерттеу
• әртүрлі күрделіліктегі биотехникалық жүйелердің имитациялық модельдерімен тәжірибелерді құру және жүргізу кезінде алған білімдерін қолдану

Оқыту нәтижесі: білу және түсіну

• биотехникалық жүйелерді модельдеудің негізгі әдістерін, соның ішінде математикалық модельдерді, стохастикалық процестерді, машиналық оқыту әдістерін сипаттаңыз

Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану

• биотехникалық жүйелердің математикалық және компьютерлік үлгілерін жасау және оларды әртүрлі тапсырмаларға бейімдеу;
• биотехникалық процестерді, медициналық құрылғыларды талдау және оңтайландыру үшін есептеу әдістерін қолдану,
• биомедициналық шешімдерді әзірлеу үшін модельдеу нәтижелерін талдау және түсіндіру,

Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру

• үлгілердің сапасын бағалау және эксперименттік деректер негізінде олардың параметрлерін реттеу,
• қолданыстағы модельдерді және олардың нақты биотехникалық жүйелерге қолданылуын сыни талдау,
• зерттеу мақсаттарына байланысты модельдеу әдістерін негізделген таңдау;

Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер

• құрастырылған модельдер мен алынған нәтижелерді сипаттайтын ғылыми-техникалық есептерді дайындау,
• нәтижелерді визуализациялау үшін цифрлық технологияларды пайдалану (графиктер, 3D модельдер, модельдеу),

Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі

• биотехникалық жүйелерді талдау және оңтайландыру үшін математикалық және компьютерлік модельдеу әдістерін қолдану, оның ішінде сандық әдістерді, машиналық оқытуды және физиологиялық процестерді модельдеу,
• биомедициналық инженерияның нақты мәселелерін шешу үшін ең қолайлы үлгілер мен есептеу құралдарын таңдау, ғылыми деректер мен эксперименттік нәтижелер негізінде өз таңдауын негіздеу.

Оқыту әдістері

Оқу-модульдік, компьютерлік

Білім алушының білімін бағалау

Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.

Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты

Бағалау нысаны

Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:

• Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
• Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.

Қорытынды бағаны есептеу формуласы:

 

мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;

Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.

Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:

Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:

Дәріс сабақтарының тақырыптары

• Биотехникалық жүйелерді модельдеуге кіріспе Биотехникалық жүйелердің анықтамасы және классификациясы
• Биологиялық процестерді модельдеудің математикалық негіздері
• Модельдерді тексеру және валидациялау әдістері
• Ағзаның физиологиялық жүйелерін модельдеу
• Биомеханикалық модельдеу
• Биохимиялық процестер мен жасушалық жүйелерді модельдеу
• Нейрондық желілер мен миды компьютерлік модельдеу
• Биосенсорлар мен медициналық құрылғыларды модельдеу
• Дәрілік заттардың әрекеті мен фармакокинетикасын модельдеу
• Медицинадағы және биотехникалық жүйелердегі цифрлық егіздер
• Медициналық деректерге негізделген жеке емделуші модельдері
• Адамдар мен биотехникалық жүйелердің өзара әрекеттесуін модельдеу және оларды протездеу және реабилитациядағы виртуалды шындық
• Биомедициналық деректерді талдаудың есептеу әдістері
• Биомедицинадағы модельдеудің болашағы
• Нақты жағдайларды талдау және жобаларды талқылау

Негізгі әдебиет

• Компьютерное моделирование биотехнологических процессов и систем: Учеб. пособие / Д.С. Дворецкий, С.И. Дворецкий, Е.И. Муратова, А.А. Ермаков. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005, 80 с.
• Устюжанин В.А. Моделирование биотехнических систем: учеб. пособие / В.А.Устюжанин, И.В.Яковлева. - Старый Оскол: ТНТ, 2014. - 215 с.
• Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. М.: Физматлит, 2001, 320 с.

Қосымша әдебиеттер

• Дворецкий С.И., Егоров А.Ф., Дворецкий Д.С. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003, 224 с.
• Протопопов И.И., Пащенко Ф.Ф. Компьютерное моделирование биотехнологических систем: Учеб. пособие. М.: МГУПБ, 2003 Ч. 1, 116 с.