מבוא לבקרה בביולוגיה (0431.3071)

עודכן: 04.11.2019

שם הקורס באנגלית: Control Theory in Biology

 

מרצה הקורס: פרופ' נדב בר (האוניברסיטה הטכנולוגית הנורווגית), פרופ' יוסי יובל

 

סוג: שיעור

 

ימים ושעות הקורס

מספר קורס סמסטר
0431.3071.01 א

 

תאריכים:

הקורס יתקיים בחופשת הסמסטר 23-28 בפברואר בשעות 09-13. בסמסטר ב' יהיו 2-3 מפגשים להצגת פרויקטים. הקורס מיועד לתלמידים לתארים מתקדמים. מספר התלמידים מוגבל.

Dates:

23-28 February (semester break) 09:00-13:00. At the end of the second semester we will meet for 2-3 days to present projects (date will be determined).

The course is aimed for graduate students. The number of students is limited.

 

Syllabus

 

Course objectives:

To apply basic principles from control theory, including stability and feedback in order to understand and analyze biological systems, including motion of animals, reactions and sensorimotor systems of various organisms and their interaction with the environment.

 

Course description:

The course is divided into 3 parts: Modeling and control theory, analysis, and simulations.

 

  1. Modeling and basic control theory – Linear and nonlinear systems, State space equations, modeling motion using physical principles, including flight and chemotaxis. Modeling cellular processes.
  2. Analysis – Basic principles of control theory including equilibrium points, steady state, stability of linear and nonlinear equation (through linearization only), output (sensory systems – including vision, sonar, olfaction) and input systems (forces, wings, muscles), disturbances, using sensory feedback for control purposes, parameter identification and sensitivity analysis using matlab, principles in machine learning, statistical analysis using matlab to handle biological data.
  3. Simulations – Using Matlab (.m files and simulink) to develop simple ODE solver with fixed step size (Euler), variable step size (Runge-Kutta, ode15), solving stiff and non-stiff problems, simulations of set of differential equations, implementation of feedback.

A mandatory computer lab project will be given during the course. It will contain 2-3 case studies, for which the students will have to develop simple models of complex biological systems, solve the models (response in time domain) using Matlab, and analyze their properties (stability, robustness, feedback and control). Several non-mandatory assignments will also be given.

 

Course grading:

Final Project.

 

Course prerequisite:

Mathematics equivalent to calculus 1-2, linear algebra and differential equations. Basic knowledge in programming is required, Matlab is an advantage. Basic university physics, dynamics. Knowledge in biology is an advantage, but not necessary.

 

סילבוס:

 

מטרת הקורס: ללמד את בסיסי תורת הבקרה

 

תיאור הקורס: בקורס יהיו שלושה חלקים: מידול ובקרה, אנליזה וסימולציות.

 

ציון: פרויקט סיום

 

דרישות קדם: חדוו"א, אלגברה לינארית ומד"ר.  ידע בסיסי בתכנות ובפיסיקה.

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות, נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>