2016年度 生命システムデザイン   Design Theory in Biological Systems

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開講元
知能情報コース
担当教員名
山村 雅幸  青西 亨  関嶋 政和  瀧ノ上 正浩  小宮 健  毛内 拡 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月5-6(S223,G311)  木5-6(S223,G311)  
クラス
-
科目コード
ART.T546
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2016年5月27日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

生命システムの設計原理の基礎をシステム論的な観点から理解するとともに,関連する計算科学的な手法を広く学習する.

到達目標

線形・非線形微分方程式による力学系,統計力学,熱力学,オートマトン,確率過程などの生命システムの設計原理の数学的基礎を説明できるようにする.遺伝子回路や神経回路などの生体ネットワークのモデリングとシミュレーション,生命システムに学んだ新規システムやデバイスのデザインと構築の手法,バイオインフォマティクス,生体分子シミュレーションなど,適切な計算科学的な手法を選択して説明できるようにする.

キーワード

合成生物学,システム生物学,進化計算,計算論的神経科学,分子シミュレーション,分子ロボティクス

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - - -

授業の進め方

毎回,担当教員によるオリジナル資料を用いて講義する.毎回,簡単な個人演習またはグループ演習を通じて,知識の習得を助けると同時に達成度を評価する.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 数学的基礎1:線形・非線形微分方程式によるモデリングとシミュレーション 線形・非線形微分方程式の解法
第2回 数学的基礎2:オートマトンと確率過程によるモデリングとシミュレーション 確率過程の解析
第3回 システム生物学/合成生物学1:生物学的情報の流れと細胞内の物質代謝 セントラルドグマの理解
第4回 システム生物学/合成生物学2:人工遺伝子回路の設計と解析 人工遺伝子回路の概念理解
第5回 システム生物学/合成生物学3:人工生命の進化的設計 進化計算の実装
第6回 計算論的神経科学1:計算論的神経科学とは何か 神経科学の基礎概念
第7回 計算論的神経科学2:細胞膜の等価回路モデルの導出とHodgkin-Huxleyモデル 等価回路の解法
第8回 計算論的神経科学3:FitzHugh-Nagumoモデルと分岐理論 分岐理論の理解
第9回 分子シミュレーション/バイオインフォマティクス1:バイオインフォマティクス基礎 バイオインフォマティクスの基礎概念
第10回 分子シミュレーション/バイオインフォマティクス2:分子動力学シミュレーション 分子動力学の基礎
第11回 分子シミュレーション/バイオインフォマティクス3:ドッキングシミュレーション 幾何学的シミュレーションの基礎
第12回 分子ロボティクス1:DNA塩基配列設計(自由エネルギー計算法とハミング距離法) 自由エネルギーの基礎概念
第13回 分子ロボティクス2: DNA/RNAの二次構造計算とDNAナノテクノロジー 二次構造計算の理解
第14回 分子ロボティクス3:DNAコンピューティングと化学反応モデル 化学反応の方程式の理解
第15回 グループ討論:少人数グループで新しい生命を設計し,そのアイデアを競う. 人工生命の設計

教科書

指定しない.

参考書、講義資料等

毎回,担当教員によるオリジナル資料を用いて講義する.

成績評価の基準及び方法

毎回,簡単な個人演習またはグループ演習を通じて,知識の習得を助けると同時に達成度を評価する.

関連する科目

  • 生命情報解析
  • バイオインフォマティクス
  • 分子シミュレーション

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

なし

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

メール:my[at]c.titech.ac.jp,内線:5212

オフィスアワー

すずかけ台J2棟17階1706号室,月曜・木曜 17:00~18:00

その他

なし

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