МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Основы биокибернетики и биоинформатики
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра теоретической кибернетики и прикладной математики
Направление подготовки01.04.02. Прикладная математика и информатика
ПрофильБиокибернетика, биоинформатика и программная инженерия. ФГОС 3++
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план01_04_02_ББиПИ-1-2020-1
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 36
самостоятельная работа 108
Виды контроля по семестрам
зачеты: 1

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (1) Итого
Недель 20
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Практические 18 18 18 18
Сам. работа 108 108 108 108
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
к.т.н., доцент, Хворова Л.А.

Рецензент(ы):
к.фю-м.н., зам.декана, Пономарев И.В.

Рабочая программа дисциплины
Основы биокибернетики и биоинформатики

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 01.04.02 Прикладная математика и информатика (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 10.01.2018г. №13)

составлена на основании учебного плана:
01.04.02 Прикладная математика и информатика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики

Протокол от 03.07.2020 г. № 8
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Хворова Любовь Анатольевна

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики

Протокол от 03.07.2020 г. № 8
Заведующий кафедрой Хворова Любовь Анатольевна

1. Цели освоения дисциплины

1.1.приобретение знаний в области биокибернетики и биоинформатики, моделирования сложных систем, умение применять методы математического моделирования в различных исследованиях теоретического и прикладного характера

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.О.01.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

УК-1: Способен осуществлять критический анализ проблемных ситуаций на основе системного подхода, вырабатывать стратегию действий
УК-6: Способен определять и реализовывать приоритеты собственной деятельности и способы ее совершенствования на основе самооценки
ПК-1: способность осуществлять научно-исследовательскую деятельность в экологии и природопользовании с использованием современных достижений науки и техники
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.Основы биокибернетики и биоинформатики
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. Кибернетика в системе наук Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
1.2. Историко-философское введение в моделирование Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.1, Л1.3, Л1.4
1.3. Основы биокибернетики, биоинформатики, программной инженерии Практические 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
1.4. Сам. работа 1 15 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
Раздел 2. Основы и концепции моделирования сложных систем
2.1. Характеристика сложных систем Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.2. Методы исследования сложных систем Практические 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.3. Формализация понятия система Сам. работа 1 15 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.4. Общая схема системного исследования сложных объектов Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.5. Моделирование сложных объектов Практические 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.6. Сам. работа 1 15 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.7. Классификация моделей Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.8. Модели экологических систем Практические 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
2.9. Модели лесных сообществ и водных экосистем Сам. работа 1 15 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
Раздел 3. Имитационное моделирование
3.1. Среда имитационного моделирования Anylogic Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
3.2. Метод системной динамики. Модель распространения эпидемии Практические 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
3.3. Агентное и дискретно-событийное моделирование в Anylogic Сам. работа 1 15 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
Раздел 4. Прикладной анализ данных методами биокибернетики и технологиями биоинформатики
4.1. Биоклиматическое моделирование экологических ниш растений и картирование территорий Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
4.2. Программа MaxEnt: метод максимальной энтропии Практические 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
4.3. Оценка распределения подходящих условий обитания для исследуемого вида в соответствии с принципами максимальной энтропии Сам. работа 1 13 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
4.4. Обработка и интеллектуальный анализ данных. Предсказательная аналитика Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
4.5. Исследование набора генов больных раком Практические 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
4.6. Задачи классификации на данных ирисы Фишера Сам. работа 1 10 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4
4.7. Модели динамики популяций Лекции 1 2 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.2, Л1.3, Л1.4
4.8. Прикладной пакет Populus Практические 1 4 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.2, Л1.3, Л1.4
4.9. Модели эволюции популяций Сам. работа 1 10 УК-1, УК-6, ПК-1 Л1.3, Л1.4

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
см. ФОС
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
см. ФОС
5.3. Фонд оценочных средств
см. ФОС
Приложения

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 http://kpfu.ru/docs/F1630506061/book_ots_full.pdf
Л1.2 Кипятков В.Е. Практикум по математическому моделированию в популяционной экологии: СПб.: Санкт-Петерб. госуд. ун-т, 2002 http://www.studmed.ru/kipyatkov-ve-praktikum-po-matematicheskomu-modelirovaniyu-v-populyacionnoy-ekologii_5f1168b1c8e.html
Л1.3 Меншуткин В.В. Искусство моделирования (экология, физиология, эволюция).: Петрозаводск – Санкт-Петербург, 2010 http://resources.krc.karelia.ru/krc/doc/publ2010/Model.pdf
Л1.4 [Л. А. Хворова и др.] Математическое моделирование и информационные технологии в экологии и природопользовании: монография Изд-во АлтГУ, 2013 http://elibrary.asu.ru/handle/asu/436
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Электронный курс в Moodle https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1449
6.3. Перечень программного обеспечения
Пакеты для математических вычислений: SciLab, MS Excel.
Microsoft Windows
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).