Modelli biologici
Durata: 16 ore
Periodo didattico: primo semestre
Programma
BIO/13Docente: Prof. Francesco Danuso
Programma
Sistemi, modelli, simulazione. Livelli di complessità e scala temporale, classificazione dei sistemi, sistemi basati sugli stati e basati su elementi. Scopo dei modelli biologici.
Caso di studio. Modelli di crescita di organismi e popolazioni. I concetti di stato, flusso di materia, link di informazione e feed-back, parametro, variabile esogena. Rappresentazione mediante diagrammi relazionali. Rappresentazione della variabilità genetica, ambientale e dell’incertezza dei dati di misura: modelli stocastici.
Caso di studio. Cinetica dei farmaci in un organismo. Il concetto di evento.
Caso di studio. Interazione tra popolazioni: il modello di Lotka-Volterra.
Caso di studio. Modelli epidemiologici: impiego del modello per la gestione del sistema reale.
Codifica del modello di simulazione: soluzioni analitiche e numeriche, linguaggi per la codifica dei modelli, metodi di integrazione numerica. Ottimizzazione e calibrazione. Metodi iterativi per l’ottimizzazione e la stima dei parametri. Metodi evoluzionistici (algoritmi genetici).
Valutazione del modello: verifica, analisi della sensibilità, convalida del modello.
Modelli stocastici: analisi dell’incertezza e del rischio, fonti e rappresentazioni dell’incertezza nei modelli. Metodo Monte Carlo, Catene di Markov.
Introduzione all’ambiente di modellazione SEMoLa: gestione dei dati, produzione di grafici e tabelle, modelli empirici (regressione lineare multipla, regressione non lineare, creazione di reti neurali), funzioni per la generazione di numeri casuali. Procedure per analisi della sensibilità, analisi dell’incertezza con metodo Monte Carlo, calibrazione e validazione dei modelli. Esperimenti di simulazione (“what if” e analisi dei rischi).
