Home
Uni-Logo
 

Engineering meets Biology

PD Dr. Joachim Boldt, Prof. Ulrich Egert, Dr. Thorsten Falk, Prof. Carsten Mehring, Prof. Gerald Radziwill, Prof. Michael Reth, Jun.-Prof. Winfried Römer, Prof. Wilfried Weber

Dieses gemeinsame Modul für Studierende der Biologie und der Ingenieurswissenschaften soll dazu anregen, die Methoden der jeweils anderen Disziplin kennen zu lernen und mit denjenigen der eigenen Disziplin zu kombinieren. Hierzu wird den Studierenden der Biologie vermittelt, welche Möglichkeiten die Ingenieurswissenschaften bieten um biologische Systeme mit gewünschten Eigenschaften zu konstruieren und zu analysieren. Die Studierenden der Ingenieurswissenschaften erlernen hierbei, wie sie ihre bisherigen Kenntnisse über technische Systeme ebenfalls zur Konstruktion und Analyse biologischer Systeme verwenden können.


Vorlesung: Konstruktion, Analyse und technische Anwendung biologischer Systeme mit Methoden der Ingenieurswissenschaften.

  • Konstruktion: Wie kann man aus einzelnen "biologischen Bausteinen" biologische Systeme mit gewünschten Eigenschaften konstruieren? Lichtgesteuerte Schalter zur Kontrolle der Funktion von biologischen Systemen.
  • Analyse: Optische und elektronische Sensoren zur Echtzeitanalyse von biologischen Systemen. Bildanalyse und Bildverarbeitung zur automatischen Prozessierung biologischer Daten.
  • Technische Anwendung (Gehirn-Maschine-Interface) sowie ethische und sicherheitsrelevante Implikationen der synthetischen Biologie.

Praktische Übung: In dieser Übung werden die Studierenden ein biologisches System konstruieren und analysieren:

  • Konstruktion: Entwurf eines (lichtgesteuerten) genetischen Schaltkreises und dessen Implementierung in tierischen Zellen.
  • Analyse und Anwendung: Mikroelektroden-Arrays und moderne mikroskopische Verfahren zum Auslesen der biologischen Systeme. Bildanalyse und Bildverarbeitung der mikroskopischen Daten. Interfaces zwischen biologischen und technischen Systemen


Vorlesung:
(2 SWS)
Montag, 10ct - 12
Start: 17.10.2016
Raum: 00.023, Signalhaus (Schänzlestr. 18)
  • Teil 1 (Weber, Radziwill): Design und Konstruktion biologischer Systeme: Synthetische Biologie
  • Teil 2 (Römer): Visualisierung biologischer Systeme am Beispiel künstlicher Membranen
  • Teil 3 (Falk): Analyse biologischer Systeme mittels automatischer Bildverarbeitung
  • Teil 4 (Mehring, Egert, Reth): Anwendungen biologischer Systeme in der Immunologie und Neurotechnologie
  • Teil 5 (Boldt): Ethische und sicherheitsrelevante Implikationen technischer biologischer Systeme

Übungen und Seminare:
(4 SWS)
Donnerstag, 14ct - 18,
  • Teil 1
    • 20.10.2016 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Seminarraum 00.023
    • 27.10.2016 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
    • 03.11.2016 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
  • Teil 2
    • 10.11.2016 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
    • 17.11.2016 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
    • 24.11.2016 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
  • Teil 3
    • 01.12.2016 Technische Fakultät, Georges-Köhler-Allee Geb. 082-SR 00 028
    • 08.12.2016 Technische Fakultät, Georges-Köhler-Allee Geb. 082-SR 00 028
    • 15.12.2016 Technische Fakultät, Georges-Köhler-Allee Geb. 082-SR 00 028
  • Teil 4
    • 12.01.2017 Labor AG Egert, Technische Fakultät
    • 19.01.2017 Labor AG Egert, Technische Fakultät
  • Teil 5
    • 26.01.2017 Seminarraum Institut für Ethik und Geschichte der Medizin, Stefan-Meier-Strasse 26
    • 02.02.2017 Seminarraum Institut für Ethik und Geschichte der Medizin, Stefan-Meier-Strasse 26
Ansprechpartner zu Organisatorischen Fragen:
Apl. Prof. Gerald Radziwill (gerald.radziwill--at--bioss.uni-freiburg.de),
Prof. Wilfried Weber (wilfried.weber--at--biologie.uni-freiburg.de)

Kontaktperson: Teil 3 "Image Analysis": Robert Bensch

ECTS Credits: 6

Empfohlenes Semester:

5 (Informatik), 3 (Biologie)
Vorausgesetzte Kurse/Vorkenntnisse: keine

Sonstiges: Sprache: Deutsch (Folien auf Englisch).
Eintrag im Vorlesungsverzeichnis (HISinOne): Ausführliches Programm auf der BIOSS homepage

Slides und Übungsunterlagen:

Folien zu den Vorlesungen und Übungsblätter werden 1-2 Tage im Voraus online geschaltet. Passwort und Login wird während der ersten Vorlesung kommuniziert.


Slides:

No Datum Folien Themen
1 28.11.2016 EngMeetsBio2016_ImageAnalysis1.pdf Einführung in die mikroskopische Bildanalyse, Intensitätsmessungen in Raum und Zeit, Segmentierung I
2 5.12.2016 EngMeetsBio2016_ImageAnalysis2.pdf Segmentierung II, Filterung, Registrierung
3 12.12.2016 EngMeetsBio2016_ImageAnalysis3.pdf Deep Learning

Übungsunterlagen:

Jede Gruppe (2-3 Personen) muss einen Report über alle drei Übungen abgeben. Dieser ist spätestens bis zum 12.01.2017 per E-Mail an Robert Bensch abzugeben. Die Reports (idealerweise im pdf-Format), werden als ein zip-Archive der Form Nachname1Nachname2Nachname3_bioeng.zip abgegeben. Hinweise, wie solch ein Report aufgebaut ist und was er enthalten soll ist am Anfang dieser Vorlesung beschrieben: EngMeetsBio2016_ImageAnalysis2.pdf.

Vorlesungsunterlagen vom letzten Semester (WS 2015/2016):

Folien zu den Vorlesungen und Übungsblätter werden 1-2 Tage im Voraus online geschaltet. Passwort und Login wird während der ersten Vorlesung kommuniziert.

No Datum Folien und Aufzeichnungen Themen
1 30.11.2015 EngMeetsBio_ImageAnalysis_1.pdf
EngMeetsBio_ImageAnalysis_1.mp4 (230MB)
Einführung in die mikroskopische Bildanalyse, Der Bildaufnahmeprozess, Intensitätsmessungen in Raum und Zeit
2 7.12.2015 EngMeetsBio_ImageAnalysis_2.pdf
EngMeetsBio_ImageAnalysis_2.mp4 (199MB)
Bildsegmentierung, automatisches Zählen und Vermessen von Objekten im Bild
3 14.12.2015 EngMeetsBio_ImageAnalysis_3.pdf
EngMeetsBio_ImageAnalysis_3.mp4 (706MB) -- sorry left part of the screen black...
Deep Learning; Bildregistrierung (Ausrichtung)