Engineering meets Biology
PD Dr. Joachim Boldt, Prof. Ulrich Egert, Dr.-Ing. Thorsten Falk, Prof. Carsten Mehring, Prof. Gerald Radziwill, Prof. Michael Reth, Jun.-Prof. Winfried Römer, Prof. Wilfried WeberDieses 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
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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 bekanntgegeben.
Slides:
No | Datum | Folien | Themen |
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1 | 03.12.2018 | EngMeetsBio2018_ImageAnalysis1.pdf | Einführung in die mikroskopische Bildanalyse, Intensitätsmessungen in Raum und Zeit, Segmentierung I |
2 | 10.12.2018 | EngMeetsBio2018_ImageAnalysis2.pdf | Segmentierung II, Filterung, Registrierung |
3 | 11.12.2017 | EngMeetsBio2018_ImageAnalysis3.pdf | Deep Learning |
Übungsunterlagen:
- Exercise 1 (Calcium Imaging Dataset, Volume Dataset, VolumeDataset (TIFF), Colocalisation Data)
- Exercise 2 (Blobs, Colocalisation Data)
- Exercise 3 (Frog kidney (quappen), Car1, Car2, PhC_Cells, DIC_Cells_01, DIC_Cells_02)
Teils komplementäre Vorlesungsunterlagen aus dem WS 2015/2016 (Prof. Ronneberger):
No | Datum | Folien und Aufzeichnungen | Themen |
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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 | 07.12.2015 | 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) |