Hauptstudiumsvorlesung im SoSe 2004

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18.208 DNA-Computing und aktuelle Modellierungstechniken

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Matthias Jantzen

2st. Mi 12 - 14 C-221

Inhalt:

Mit DNA-Computing wird der Nebenzweig der Bioinformatik bezeichnet, der molekulare Biologie als Hilfe für Problemlösungen (z.B.) in der Informatik untersucht. Lipton's molekulare Lösung des NP-vollständigen Erfüllbarkeitsproblems wie auch Adleman's Experiment zum Lösen des ebenfalls NP-vollständigen Hamilton-Pfad Problems zeigten ungeahnte Möglichkeiten auf. Die großen Hoffnungen werden von dem massiven Parallelismus und dem Watson-Crick Komplement gespeist. In der Veranstaltung werden Techniken und formale Hilfsmittel vorgestellt, sowie deren Mächtigkeit im Vergleich zu traditionellem Problemlösen diskutiert und berechnet.

Neben den typischen molekularen Techniken des DNA-Computing wird weiterhin das an biochemische Vorgänge anknüpfende Verfahren des Membrane Computing vorgestellt. Hierbei inspirierte das Verhalten von Membranen in und zwischen lebenden Zellen die Formulierung von Modellen und Systemen. Die damit nutzbaren Möglichkeiten innerhalb des Paradigmas Rechnende Zelle werden formal gefasst und diskutiert.

Lernziel:

In dieser Hauptstudiums-Veranstaltung soll das theoretische Wissen über moderne und zukunftsweisende Problemlösungsverfahren bekanntgemacht werden. Grundlegende Verfahren des DNA- und des Membrane-Computing werden vorgestellt. Die Teilnehmer(innen) sollen in die Lage versetzt werden, ein kleines Teilgebiet der Bioinformatik von den größerem Gebiet Computational Biology abgrenzen zu können. Sie sollen lernen, wie Methoden der theoretischen Informatik und der formalen Sprachtheorie in diesen neuen Bereichen anzuwenden sind.

Stell. im Studienplan:

Hauptstudium

Voraussetzungen:

Grundstudium in Informatik, Bachelor in Informatik

Vorgehen:

Vorlesung mit Hörsaalübungen

Literatur:

Paun/Rozenberg/Salomaa: DNA-Computing (Springer-Verlag, 1998)

Pisanti: DNA computing: a survey (EATCS Bulletin 64, 1998,188-216)

Paun: Membrane Computing (Springer-Verlag, 1998)

Periodizität:

etwa alle 2 Jahre

Eignung:

Geeignet für Studierende der Informatik im Hauptfach, Studierende der Bio-Informatik, Nebenfachstudierende.

Stichworte:

Molecular Computing, DNA-Computing, Sticker Systems, Watson-Crick Automata, Insertion-Deletion Systems, Splicing Systems, endliche und verteilte H-Syteme, Membrane Computing, Rechnende Zelle.