МИНОБРНАУКИ РОССИИ

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

Модели популяционно-генетических процессов

рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедрой	Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики
Направление подготовки	01.04.02. Прикладная математика и информатика
Профиль	Биокибернетика, биоинформатика и программная инженерия
Форма обучения	Очная
Общая трудоемкость	4 ЗЕТ
Учебный план	01_04_02_ББиПИ-1-2020-1

Часов по учебному плану	144
в том числе:
аудиторные занятия	36
самостоятельная работа	81
контроль	27

Виды контроля по семестрам
экзамены:	2

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр)	1 (2)		Итого
Недель	19		Итого
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД
Лекции	18	18	18	18
Практические	18	18	18	18
Сам. работа	81	81	81	81
Часы на контроль	27	27	27	27
Итого	144	144	144	144

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

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

Рабочая программа дисциплины
Модели популяционно-генетических процессов

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 30.06.2020 г. № 6
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Понькина Елена Владимировна

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 30.06.2020 г. № 6
Заведующий кафедрой Понькина Елена Владимировна

1. Цели освоения дисциплины

1.1.	Основная цель дисциплины "Модели популяционно-генетических процессов" - дать представление об основных принципах и подходах в моделировании эволюции популяций, научить пользоваться современными компьютерными технологиями, применяемыми в математическом моделировании популяционно-генетических процессов, самостоятельно применять современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и проектно-технологических задач профессиональной деятельности.

1.1.

Основная цель дисциплины "Модели популяционно-генетических процессов" - дать представление об основных принципах и подходах в моделировании эволюции популяций, научить пользоваться современными компьютерными технологиями, применяемыми в математическом моделировании популяционно-генетических процессов, самостоятельно применять современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и проектно-технологических задач профессиональной деятельности.

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
ОПК-3	Способен разрабатывать математические модели и проводить их анализ при решении задач в области профессиональной деятельности
ПК-2	способность применять новые методы исследования в области биокибернетики, биоинформатики, медицины и проектирования комплексов программ в сфере профессиональной деятельности
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	1.Математические методы и модели в экологии 2.Основы и концепции моделирования сложных систем 3.Общую схему системного исследования и моделирования сложных объектов 4.Системы имитационного моделирования 5.Прикладные модели и информационное технологии биокибернетики и биоинформатики
3.2.	Уметь:
3.2.1.	1.Осуществлять формализацию прикладных задач, возникающих в экологических системах 2.Проводить системное исследование сложных биокибернитических объектов и явлений 3.Применять информационные технологии для исследования, моделирования и анализа больших данных
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	1.Математическими методами для исследования объектов сложных систем 2.Принципами исследования сложных объектов 3.Навыками работы с прикладными пакетами анализа и исследования сложных систем

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Семестр	Часов	Компетенции	Литература
Раздел 1. Математические модели в популяционной генетике и теории микроэволюции
1.1.	Экология и математика: исторический экскурс	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л2.1, Л1.2, Л2.2
1.2.	Математические модели теории эволюции – математика дарвинизма.	Практические	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.2
1.3.	Диплоидность. Открытие двойной структуры ДНК	Сам. работа	2	5	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.3
Раздел 2. Математика наследования
2.1.	Закон Харди-Вайнберга. Дрейф генов. Теория случайных блужданий.	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.1
2.2.	Эффект «бутылочного горлышка». Модель развития человеческого рода.	Практические	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.3
2.3.	Математическая теория ветвящихся процессов	Сам. работа	2	8	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.1
Раздел 3. Математика естественного отбора
3.1.	Теория генетических ландшафтов. Ландшафты приспособленности	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.3
3.2.	Примеры из теории эволюции	Практические	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л2.1
3.3.	Теорема Фишера – фундаментальная теория естественного отбора. Распределение приспособленности популяции.	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.2
3.4.	Интерпретация и границы применимости теоремы Фишера	Практические	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.2
3.5.	Динамика самовоспроизводящихся систем.	Сам. работа	2	10	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.2
Раздел 4. Модели биолого-социальной эволюции
4.1.	Подходы к моделированию эволюции	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.3
4.2.	Подходы Топажа А.Г., Оскорбина Н.М., модель поколений	Практические	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2
4.3.	Модель А.В. Маркова	Сам. работа	2	10	УК-1, ОПК-3, ПК-2
Раздел 5. Эволюционные игры
5.1.	Введение в теорию эволюционных игр	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.3
5.2.	Прикладной пакет Populus	Практические	2	4	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.3
5.3.	Модели эволюции популяций	Сам. работа	2	10	УК-1, ОПК-3, ПК-2	Л1.3
5.4.	Принцип реализации эволюционных игр. Эволюционно-стабильные стратегии.	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.5.	Примеры эволюционных игр: Гипотетический «лес дружбы» Р. Доккинза; Две крысы и две кормушки; Ястребы – голуби	Практические	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.6.	Эволюционные игры: Война на истощение; Парадокс заключенных. Эволюция кооперации. Эксперимент Роберта Аксельрода.	Сам. работа	2	10	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.7.	Проблема пола	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.8.	Математическая теория двух полов.	Практические	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.9.	Решение проблемы пола Рональдом Фишером.	Сам. работа	2	10	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.10.	Сложные простые игры	Лекции	2	2	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.11.	Социальная экология	Сам. работа	2	18	УК-1, ОПК-3, ПК-2
5.12.		Экзамен	2	27	УК-1, ОПК-3, ПК-2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Приведены в ФОС дисциплины.

5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)

Не предусмотрены

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации

Приведены в ФОС дисциплины.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л1.1	Меншуткин В.В.	Искусство моделирования (экология, физиология, эволюция).:	Петрозаводск – Санкт-Петербург, 2010	resources.krc.karelia.ru
Л1.2	Гильменфарб А.А., Гинзбург Л.Р., Полуэктов Р.А.и др.	Динамическая теория биологических популяций:	М.: Изд-во «Наука», 1974	libarch.nmu.org.ua
Л1.3	Кипятков В.Е.	Практикум по математическому моделированию в популяционной экологии:	СПб.: Санкт-Петерб. госуд. ун-т, 2002	www.studmed.ru
6.1.2. Дополнительная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л2.1	Зарипов Ш.Х.	Введение в математическую экологию: учебно-методическое пособие	Казань: Изд-во Казанского федерального университета, 2010	kpfu.ru
Л2.2	Ризниченко Г.Ю.	МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. МОДЕЛИ В БИОФИЗИКЕ И ЭКОЛОГИИ. Учебное пособие для бакалавриата и магистратуры:	М.:Издательство Юрайт, 2018	biblio-online.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
	Название		Эл. адрес
Э1	Электронный курс в Moodle		portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Пакеты для математических вычислений: SciLab, MS Excel. Microsoft Windows
6.4. Перечень информационных справочных систем
1. НБ АлтГУ http://www.lib.asu.ru/ 2. НБ АлтГУ «Книги»: http://www.lib.asu.ru/app/elecat/elecat=index1?base=book 3. ЭБС издательства «Лань»: https://e.lanbook.com/ 4. ЭБС «Университетская библиотека online»: https://biblioclub.ru/ 5. ЭБС издательства «Юрайт»: https://www.biblio-online.ru/ 6. ЭБС АлтГУ: http://elibrary.asu.ru/

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)
408Л	лаборатория математического моделирования - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации	Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; компьютер Depo - 10 шт., 5 шт. с мониторами LG и 5 шт. с мониторами Philips; мультимедиа-проектор Sony - 1 шт.; МФУ Canon - 1 шт.; стационарный экран: марка Digis Optima C - 1 шт.

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Для успешного освоения дисциплины необходимы знания следующих разделов математических дисциплин: 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).
По дисциплине предусмотрен письменный опрос по основным понятиям дисциплины:
1. Письменный опрос по базовым понятиям популяционной генетики
2. Письменный опрос по основам моделирования
По дисциплине предусмотрены лабораторные работы в системе имитационного моделирования Anylogic и пакете Populus.
Методические материалы, лекции, задания, вопросы для подготовки к зачету и перечень необходимой литературы представлен на образовательном портале АлтГУ http://portal.edu.asu.ru/.