HLAVNI STRANKA VYUKA VYZKUM ODKAZY




English version / Anglicka verze
Tato stranka je urcena zajemcum o obor bioinformatika. Zapsani studenti mohou najit sdeleni a upozorneni tykajici se vsech studentu oboru na strance venovane vyuce http://www.fi.muni.cz/~lexa/teaching.html. 
Garant: Dr. Matej Lexa, FI C506.
Konzultacni hodiny: Ct 13:00 - 15:00, nebo dle domluvy
Napln bioinformatiky

Bioinformatika je pomerne nove odvetvi, ktere se oddelilo od vyzkumu v molekularni biologii. Zcasti jde o servisni obor pro biologii, medicinu a jine obory, zcasti obsahuje specializovane vyzkumne smery z oblasti aplikovane informatiky tykajici se informacni struktury biologickych dat a algoritmu vhodnych pro jejich prohledavani a interpretaci.

Zatim co v zahranici je po lidech s bioinformatickym vzdelanim znacny dopyt i v komercni sfere, u nas neni prilis rozvinut prumysl tohoto typu (napr. farmaceuticke firmy s vlastnim vyskumem, komercni laboratore) a uplatneni je hlavne v oblasti akademicke, vyzkumne a medicinske. Nasledujici obrazky zobrazuji priklady bioinformatickych dat a vysledku jejich analyzy

  • Databazy molekularnich dat

  • Analyza genomovych sekvenci

  • Analyza sekvenci a struktur proteinu

  • Zpracovani genomickych a proteomickych dat

  • Numericke modely a simulace

  • Biomedicinska informatika

    Bakalarsky studijni obor bioinformatika na FI MU

    Obor je urcen pro studenty, kteri chteji ziskat zakladni znalosti v informatice a zaroven ziskat zaklady pro jeji aplikace v oblasti molekularni biologie, genetiky, mediciny a nove se rozvijejicich oboru, jakymi jsou napr. bioinformatika, proteomika a genomika. Znacnou prekazkou rozvoje techto disciplin nebo moznosti uplatnení se v institucich, ktere se jimi zabyvaji je komunikacní bariera mezi lidmi s technickym a biologickym vzdelanim. Hromadni charakter soucasnych biologickych dat pritom takovou komunikaci primo vyzaduje.

    Hlavnim cilem oboru Bioinformatika na urovni bakalarskeho studia je umoznit absolventum orientaci v problemech oboru, vyzbrojit je znalostmi, ktere jim umozni tyto problemy nejen pochopit, ale i resit nejtypictejsi situace, se kterymi se mohou setkat v praxi. Absolvent studia bude schopny navrhovat vhodne analyzy bioinformatickych dat, bude znat vypocetni nastroje, ktere mu umozni manipulaci a prezentaci takovych dat, dokaze spravovat pocitacovy system, instalovat na nem potrebne programove prostredky a tyto vhodnym zpusobem modifikovat a navzajem propojovat k dosazeni vysledku interpretovatelnych biologem, popripade chemikem, lekarem a pod. K oblastim, ktere v soucasnosti vyuzivaji metody bioinformatiky patri zejmena biologie, moderni biotechnologie, zdravotnictvi a kriminalistika. Existuje taky cela rada firem, zejmena v zahranici, ktere se zabyvaji vyrobou zarizeni a programoveho vybaveni pro vedecke i komercni aplikace bioinformatiky a predpoklady dalsiho rozvoje techto oblasti jsou vic nez dobre.

    Vyuka v oboru Bioinformatika je strukturovana podle nasledujicich principu: studenti ziskaji zakladni vzdelani v oblasti informatiky ve skupine predmetu, ktere jsou spolecne pro vsechny obory aplikovane informatiky studenti ziskaji zaklady chemie, biochemie a molekularni biologie v kurzech nabizenych prirodovedeckou a lekarskou fakultou studenti absolvuji specializovane predmety z oblasti bioinformatiky, zamerene na zpracovani, analyzu a prezentaci hromadnich dat v oblasti molekularni biologie, genomiky a proteomiky studentum budou nabizeny dalsi souvisejici oblasti v ramci volitelnych predmetu

    Student absolvuje obor Bioinformatika uspesnym zvladnutim vsech povinnych predmetu, ziskanim predepsaneho poctu kreditu z povinne volitelnych predmetu, ziskanim nejmene 180 kreditu za dobu studia a obhajenim bakalarske prace s bioinformatickym zamerenim nebo prvkem. 

    Povinne predmety:
Zaklad II +
1. semestr
BKBC011p Biochemie (3 kr.)
2. semestr
IV107 Bioinformatika I (2 kr.)
3. semestr
PV082 Pocitacova chemie (zk 2 kr.)
4. semestr
Bi4020 Molekularni biologie a genetika (zk 3 kr.)
PB009 Zaklady pocitacove grafiky (zk 3 kr.)
PV004 UNIX (zk 2 kr.)
5. semestr
MA015/M7130 Grafove/geometricke algoritmy (zk 3 kr.)
IV110 Projekt z bioinformatiky (k 2 kr.)
6. semestr
PV065 UNIX - programovani a sprava systemu (k 2 kr.)
IV109 - Modelovani a simulace (zk 2 kr.)

Povinne volitelne predmety:

jeden z
PV062 Organizace souboru (zk 2 kr.)
IV069 uvod do objektove orientovaneho programovani (zk 2 kr.)

jeden z
PV048 Informatika ve zdravotnictvi (zk 2 kr.)
IV056 Vyhledavani znalosti v databazich (zk 2 kr.)

Dalsi doporucene predmety: dle seznamu predmetu pro magisterske studium
    Magistersky studijni obor bioinformatika na FI MU

    Obor je urcen pro studenty, kteri chteji rozvinout sve znalosti v informatice a zaroven ziskat specializovane znalosti pro jejich aplikace v oblasti molekularni biologie, genetiky, mediciny a nove se rozvijejicich oborech, jakymi jsou napr. bioinformatika, proteomika a genomika. Znacnou prekazkou rozvoje techto disciplin nebo moznosti uplatneni se v institucich, ktere se jimi zabyvaji je komunikacni bariera mezi lidmi s technickym a biologickym vzdelanim. Hromadni charakter soucasnych biologickych dat pritom takovou komunikaci primo vyzaduje. Absolvent oboru bude pripraven pro praktickou ci vyzkumnou praci v tandemu informatik-biolog. Uplatni se v pozicich vyzadujicich kooperaci mezi tymy odborniku z techto dvou oblasti.

    Hlavnim cilem oboru Bioinformatika na urovni magisterskeho studia je umoznit absolventum ziskat podrobny prehled v problemech oboru, vyzbrojit je znalostmi, ktere jim umozni resit spektrum problemu, se kterymi se mohou setkat v praxi nebo v dalsim specializovanem studiu a vyzkumu. Absolvent studia bude schopny vykonavat vhodne analyzy bioinformatickych dat, bude nejen znat vypocetni nastroje, ktere mu umozni manipulaci a prezentaci takovych dat, ale dokaze si chybejici prostredky i sam vytvorit. Dokaze vytvorit aplikace, ktere s bioinformatickymi daty pracuji s co nejvyssi efektivitou (rychlost zpracovani dat, citlivost). Dokaze navrhovat a spravovat pocitacovy system pro pouziti v bioinformatice, instalovat na nem potrebne programove prostredky a tyto vhodnym zpusobem doplnovat a navzajem propojovat k dosazeni vysledku interpretovatelnych biologem, popripade chemikem, lekarem a pod. Bude schopen bioinformatickeho mysleni, ktere mu umozni lepe komunikovat s kolegy nebo podrizenymi v multidisiplinarnim prostredi.

    K oblastim, kde se v soucasnosti vyuzivaji metody bioinformatiky patri zejmena klasicke i moderni biotechnologie, zdravotnictvi, kriminalistika, zemedelstvi. Existuje taky cela rada firem, zejmena v zahranici, ktere se zabyvaji vyrobou zarizeni a programoveho vybaveni pro vedecke i komercni aplikace genomiky a proteomiky a predpoklady dalsiho rozvoje techto oblasti jsou vic nez dobre.

    Vyuka v oboru Bioinformatika je strukturovana podle nasledujicich principu: studenti si rozsiri znalosti z informatiky v oblastech zpracovani velkeho objemu dat, jejich analyzy a vizualizace studenti si rozsiri obzory v oblasti molekularni biologie, makromolekularni chemie a mediciny v kurzech nabizenych prirodovedeckou a lekarskou fakultou studenti absolvuji specializovane predmety z oblasti bioinformatiky, zamerene na zpracovani, analyzu a prezentaci hromadnich dat v oblasti molekularni biologie, genomiky a proteomiky studentum budou nabizeny dalsi souvisejici oblasti v ramci volitelnych predmetu

    V ramci pokrocileho studia bioinformatiky je mozna specializace jednotlivych studentu vhodnou volbou povinne volitelnych predmetu. Je mozne zamerit se na i) zpracovani, ukladani a analyzu genomickych a proteomickych dat, ii) prezentaci dat a praci se strukturami nebo iii) praci s medicinskymi daty.

    Student absolvuje obor Bioinformatika uspesnym zvladnutim vsech povinnych predmetu, ziskanim predepsaneho poctu kreditu z povinne volitelnych predmetu (12+8), ziskanim nejmene 120 kreditu za dobu studia a obhajenim diplomove prace s bioinformatickym zamerenim nebo prvkem. 

    Povinne predmety:
1.semestr:
IV108 Bioinformatika II (2 kr.)
IV110 Projekt z bioinformatiky (2 kr.)
2.semestr:
C4660 Zaklady fyzikalni chemie (2 kr.)
PB069 Vyvoj aplikaci a uzivatelskych rozhrani (4 kr.)
3.semestr:
PA010 Pocitacova grafika (2 kr.)
MA015 Grafove algoritmy (3 kr.)/M7130 Geometricke algoritmy (3 kr.)

Povinne volitelne predmety (12 kr. ze spolecnych a 8 kr. z jedne z dalsich skupin)

Spolecne:
PV062 Organizace souboru (2 kr.)
M7190 Teorie her (3 kr.)
M8170 Teorie kodovani (3 kr.)
IA012 Slozitost (2 kr.)
PV077 UNIX - programovani a sprava systemu II (2 kr.)
PA159 Pocitacove site a jejich aplikace I (2 kr.)
PA104 Vedeni tymoveho projektu (2 kr.)
PA036 Projekt z databazovych systemu (2 kr.)
MA012 Statistika II (4 kr.)
IV105 Bioinformaticky seminar G/IV106 Bioinformaticky seminar P (1 kr.)

Analyza sekvenci:
IA062 Nahodnostni algoritmy a vypocty (3 kr.)
PA081 Programovani numerickych vypoctu (2 kr.)
PV131 Digitalni spracovani obrazu (2 kr.)
IV100 Paralelni a distribuovane vypocty (2 kr.)
IA101 Algoritmika pro tezke problemy (2 kr.)
IA039 Architektura superpocitacu a intenzivni vypocty (2 kr.)
PA 034 Strojove uceni (3 kr.)

Grafika a struktury:
PV112 Programovani grafickych aplikaci (3 kr.)
PA162 Algoritmy pocitacove grafiky a zpracovani signalu na DSP a FPGA (2 kr.)
PV112 Programovani grafickych aplikaci (3 kr.)
C7790 Pocitacova chemie a molekulove modelovani (1 kr.)
C7920 Struktura a funkce proteinu (2 kr.)
C9530 Strukturni biochemie (2 kr.)
C8885 Supramolekularni chemie (2 kr.)
C9903 Databaze molekulovych struktur jako nastroj chemie a biologie (8 kr.?)
C3140 Fyzikalni chemie I

Medicinska data:
PV056 Vyhledavani znalosti v databazich (2 kr.)
PV048 Informatika ve zdravotnictvi (2 kr.)
BMDE041 Databaze a elektronicka dokumentace ve zdravotnictvi (2  kr.)
BMAK051 Analyza klinickych dat (1 kr.)
DSAK051 Analyza klinickych dat (5 kr.)
    • Otazky ke statnicim

    1. Pravdepodobnost, informace, nahodnostni algoritmy a vypocty: Statistika, nahodnostni algoritmy, pravdepodobnost v bioinformatice, Shannonnova teorie informace, entropie, vzajemna informace, Markovovy retezce a modely, aplikace v bioinformatice

    2. Grafy a grafove algoritmy: Grafy obecne, stromy, orientovane acyklicke grafy, kostra grafu, souvislost v grafech, algoritmy, hledani cest v grafech, prohledavani grafu, nejvetsi spolecny podgraf, parovani grafu, aplikace grafu a grafovych metod v bioinformatice

    3. Geometricke algoritmy a pocitacova grafika: Modelovani a reprezentace rovinnych a prostorovych utvaru na pocitaci, interpolace, konvexni obaly, segmentace a vyhledavani v rovine a prostoru, metody zobrazeni teles, viditelnost, textura, raytracing, geometrie molekul DNA a proteinu, zpracovani biomedicinskeho obrazu, aplikace v bioinformatice (napr. zobrazovani ci docking ligandu a proteinu)

    4. Jazyky a automaty v bioinformatice: Jazyky a automaty obecne, vztah mezi automaty a jazyky, Chomskeho hierarchie, biologicke sekvence a struktury a jejich slozitost z hlediska teorie jazyku, analogie mezi biologickymi sekvencemi a prirozenym jazykem, stycne body v metodologii analyzy prirozeneho jazyka a biologickych sekvenci

    5. Informacni systemy v bioinformatice: Databazove systemy, dotazovaci jazyky, reprezentace a indexovani dat, transakce a mozne chyby, typy dat v bioinformatice, nejrozsirenejsi databaze, jejich obsah a vyuziti, konkretni priklady vypocetnich nastroju pro zpracovani bioinformatickych dat

    6. Numericke metody a simulace: reseni rovnic a numericka integrace s durazem na soustavy diferencialnich rovnic a dynamicke matematicke modely, presnost a stabilita reseni, simulace, strojove uceni, aplikace v chemii a biologii

    7. Molekularni biologie a biochemie: Genom, proteom, genova exprese, struktura DNA, RNA a proteinu, enzymy a metabolismus, interakce mezi proteiny a nukleovymi kyselinami, siganalizace a regulace procesu na molekularni urovni, experimentalni metody v molekularni biologii

    8. Operacni systemy a programovani s durazem na UNIX: Operacni sytemy obecne, OS UNIX z pohledu uzivatele a vyvojare, graficke aplikace, vzdaleny pristup a komunikace, sprava systemu, kompilace a ladeni programu, knihovny, jadro systemu, pamet, procesy, souborove systemy, C++/Java, Perl/Python

    Dle zamereni:

    9a. Biologicke sekvence: Sekvence v bioinformatice, analyza sekvenci, metody zarovnavani (prilozeni) sekvenci, sekvencni profily a jejich vyuziti, vyhledavani vzoru, heuristické metody analyzy sekvenci, algoritmy a datove struktury pro sekvence

    9b. Struktura a funkce proteinu: Databaze (napr. PDB, CATH, SCOP, Gene Ontology) a jejich vyuziti, reprezentace a modely struktur (mrizky, fyzikalne-chemicky model, kontaktni mapy, topologie), metody predikce sekundarni a terciarni struktury, porovnavani struktur, vyhledavani ve strukturach

    9c. Informatika ve zdravotnictvi: Uplatneni informatiky ve zdravotnictvi, zdroje a typy informaci a zpusoby jejich zpracovani, specifika nemocnicnich a zdravotnickych databazi, statisticka analyza klinickych dat