Simuliranje biološko usmerjenih tehnoloških omrežij

Veda o kompleksnih sistemih preučuje pojav kolektivnih pojavov preko samoorganiziranja v naravnih sistemih, sestavljenih iz mnogo vzajemno delujočih entitet, kot so geni, mravlje ali osebe. Računalniške simulacije imajo pri tem ključno vlogo, saj oblikovanje velikih kompleksnih sistemov zahteva visoko razvita matematična orodja in precej računalniških pripomočkov. V tem projektu se bomo osredotočili na računalniško preučevanje delovanja bioloških sistemov in jih predstavili kot kompleksna omrežja z biološkimi entitetami (kot so geni ali proteini), sestavljeni iz vozlišč, in njihovega medsebojnega delovanja.

Da bi lahko formulirali metode oblikovanja biološko navdahnjenih omrežij, moramo najprej izločiti določene funkcionalne lastnosti bioloških omrežij, ki so odgovorne za njihovo odlično funkcionalnost v primerjavi s tradicionalnimi tehnološkimi omrežji. Zato bomo znotraj tega projekta načrtovali računalniške simulacije, ki bodo lahko zajele in dešifrirale ključne arhitekturne ter dinamične lastnosti bioloških omrežij, ki omogočajo njihovo boljšo funkcionalnost.

Projekt bo potekal v sklopu Inštituta za podatkovne tehnologije Fakultete za informacijske študije, izvajanje projekta pa bo razdeljeno v več faz:

1. Razvili bomo računalniške simulacije, ki zajemajo naravno delovanje predhodno določenega biološkega omrežja in merljivost njegovega delovanja.
2. Razvili bomo računalniške simulacije, ki zajemajo delovanje tipičnega tehnološkega omrežja, nato bomo primerjali njegove funkcionalnosti s funkcionalnostjo bioloških omrežij.
3. Oblikovali bomo matematične in algoritmične metode, ki lahko izločijo funkcionalne lastnosti bioloških omrežij, odgovorne za njihovo najboljšo funkcionalnost.
4. Izvedli bomo konkretne meritve zmanjšanja funkcionalnosti v primeru, ko je dana lastnost omrežja zmanjšana ali odstranjena (npr. drugačni genetsko med seboj delujoči vzorci).
5. Oblikovali bomo metode za izvajanje izločenih lastnosti bioloških omrežij v danih tehnoloških omrežjih.
6. Izvedli bomo merljivost koristi, ki bi jih vsako od preučevanih tehnoloških omrežij imelo od izvajanja dane biološke lastnosti, ter ocenili dejanske prave izvedljivosti doseženih bioloških lastnosti.