Kurzus nemzetközi vendég- és részidős hallgatóknak

Kar

Természettudományi Kar

Szervezet

TTK Biológiai Fizika Tanszék

Kód

rpbbioinspf20em

Cím

Bioinspirált rendszerek

Tervezett félév

Őszi

ECTS

4

Nyelv

en

Oktatás célja

A kurzus olyan általános technikákat és alapelveket tár fel, amelyek fontosak a biológia rendszerek megértéséhez, és ezen tudás birtokában hasonló célú vagy funkciójú, bioinspirált mesterséges rendszerek létrehozását. A tantárgy érinti a mérnöki, informatika tudományokkal közös határterületeket is, de szem előtt tartva, hogy a fő szempont a fizika módszereinek alkalmazása a biológiai komplex rendszerekre. a) Tudás: Tisztában van a fizika és biológia metszetében, valamint ezeknek többek között a mérnöki és informatika tudományok határterületén lévő kutatásokkal és a kutatások lehetséges fejlődési irányaival. Ismeri a fizika elméleti, kísérleti, és számítógépes módszereit, valamint elmélyült és alapos szakmai tudással rendelkezik, amelynek alkalmazása lehetővé teszi élő és komplex rendszerek szakterületéhez tartozó gyakorlati problémáinak megoldásához. b) Képességek: Képes bekapcsolódni az alap-, illetve alkalmazott kutatást végző fizikus, biológus vagy multidiszciplináris, a biológia és fizika határterületeit vizsgáló kutatócsoportok munkájába. Rendszeres szakmai önképzéssel képes a biológiai fizika új tudományos eredményeinek feldolgozására és munkája során ezek alkotó alkalmazására, különös tekintettel a fizika módszereinek a biológiai tudományokban való új és kreatív alkalmazására. A fizikai tudományokban szerzett elmélyült ismeretei alapján képes kísérletek tervezésére, kivitelezésére és kiértékelésére akár biológiai rendszerek esetén is. c) Attitűd: Jellemző tulajdonságai a kreativitás, rugalmasság, a probléma felismerő és megoldó készség, az intuíció, a módszeresség és adatfeldolgozási képesség. Rendelkezik kezdeményező, döntéshozatali képességgel és személyes felelősségvállalással. Munkatársaival aktívan együttműködik, konstruktív módon vesz részt csoportmunkában, és tájékozottan, a közös nyelvet megtalálva kommunikál a határterületek (biológia, informatika, mérnöki tudományok, stb.) szakági képviselőivel. Multidiszciplináris kutatócsoportban dolgozva a fizika tudományág területét érintő kérdésekben segíti a kollégái eligazítását és tudásuk elmélyítését, és megkülönbözteti a tudományosan megalapozott és a kellően alá nem támasztott állításokat. d) Autonómia és felelősség: Tudatosan és felelősséggel vállalja a természettudományos világnézetet. A fizika látásmódjának megismerését és elsajátítását segíti az együttműködő, de más tudományterületen dolgozó kutatók részére. Terepi és laboratóriumi tevékenysége során megkülönböztetett környezettudatossággal jár el. Tudományos kutatásait a legmagasabb etikai normák figyelembe vételével végzi, és tisztában van az élő rendszerek kutatásához szükséges fokozott etikai ismeretekkel is.

Tantárgy tartalma

Tematika: bevezetés a skálázó viselkedést mutató rendszerek tulajdonságaiba, a fraktálgeometria alapjai, egyszerű növekedési modellek, perkoláció, önszerveződően kritikus rendszerek és modelljük, baktériumtelepek geometriája, mikrobiológiai háttér, morfológiai diagramm, telepnövekedés modelljei, szinkronizáció a biológiában, integrál és tüzel modellek, Kuramoto-modell, hálózatok: egyensúlyi gráfok tipusai, növekedő gráfok modelljei, folyamatok, modulok gráfokban, kollektív mozgás: alapjelenség, alapmodell, emberek csoportos mozgása

Számonkérés és értékelés

szóbeli vizsga

Ajánlott irodalom

T. Vicsek, ed.," Fluctuations and Scaling in Biology" (Oxford Univ. Press, Oxford) 2001 Philip Ball, Critical Mass: How One Thing Leads to Another (Farrar, Straus and Giroux), 2001 Tamás Vicsek and Anna Zafeiris, "Collective motion", Physics Reports, 517(3-4), pp. 71-140, 2012

Kurzus szakjai