Molekulares Rechnen (in vitro und in vivo)

Technische Universität Dresden Institut für Theoretische Informatik Lehrstuhl für Automatentheorie

Information zur Lehrveranstaltung (Studiengang Informatik - Fachgebiet Theorie der Programmierung)

Die Lehrveranstaltung umfasst zwei Zielstellungen: die Entwicklung unkonventioneller Rechenmodelle, die auf einer Abstraktion biologischer Prozesse basieren und für eine Anwendung in der Mathematik bzw. Informatik vorgesehen sind, sowie die Formalisierung von real ablaufenden Prozessen in lebenden Zellen bzw. Organismen zur Erkenntnisgewinnung in der Systembiologie bzw. Bioinformatik. Neben der Vermittlung der mathematischen und theoretischen Grundlagen zum Fachgebiet allgemein werden spezielle in-vitro- und in-vivo-Modelle vorgestellt sowie Grenzen ihrer Komplexität und Realisierbarkeit diskutiert. Schwerpunkte: Automaten, formale Sprachen, Berechenbarkeit, Lambda-Kalkül, Adleman-Experiment, DNA-basierte Algorithmen, NP-Probleme, Splicing-Modelle, Insertion-Deletion-Systeme, DNA-Haskell, Gene Assembly, Membrane-Computing.

Informationen zum Beginn der Lehrveranstaltung im SS 2011 am 06.04.2011

Die Lehrveranstaltung beginnt in der ersten Lehrveranstaltungswoche. Die Vorlesung findet mittwochs in der 2. DS (INF/E08) statt. Donnerstags wird in der 1. DS (INF/E09) eine Übung angeboten. Zu den Modalitäten des Übungsbetriebes wird in der ersten Vorlesung informiert.

Es besteht die Möglichkeit, inhaltliche und organisatorische Fragen zur Lehrveranstaltung innerhalb einer Mailingliste zu diskutieren.

Lehrmaterial

Vorlesungsunterlagen werden an dieser Stelle aktuell zur Verfügung gestellt.

• Vorlesung Kapitel 1, 06.04.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 2, 07.04.2011, 13.04.2011, 20.04.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 3, 28.04.2011, 04.05.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 4, 04.05.2011, 18.05.2011, 19.05.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 5, Teil 1, 01.06.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)    (Version 08.06.2011)
• Vorlesung Kapitel 5, Teil 2, 23.06.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 5, Teil 3, 29.06.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 5, Teil 4, 06.07.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 6, 06.07.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)
• Vorlesung Kapitel 7, 13.07.2011, Folien (4/ps)   Folien (pdf)

Übungsaufgaben

Übungsaufgaben sind im Vorfeld der jeweiligen Übung auf dieser Seite zu finden und selbständig auszuarbeiten. In den Übungen erfolgt die Diskussion der studentischen Lösungen. Die erste Übung findet am 07.04.2011 statt. Ausgewählte Musterlösungen werden über die Mailingliste veröffentlicht.

1. Übungsblatt (14.04.2011, 21.04.2011)
2. Übungsblatt (21.04.2011, 28.04.2011)
3. Übungsblatt (12.05.2011) Zusatz (pdf) Zusatz (ps)
4. Übungsblatt (25.05.2011)
5. Übungsblatt (26.05.2011) Lösung Aufgabe 1a) (pdf) Lösung Aufgabe 1a) (ps)
6. Übungsblatt (22.06.2011)
7. Übungsblatt (30.06.2011)

Literatur

Die hier erwähnte Literatur kann zum Teil über den WebOPAC der SLUB gefunden werden.

• F. Baader. Grundlagen der Theoretischen Informatik (Skript zur Vorlesung). TU Dresden, 2007
• G. Paun, G. Rozenberg, A. Salomaa. DNA Computing. New Computing Paradigms. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1998
• M. Amos. Theoretical and Experimental DNA Computation. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2005
• A. Ehrenfeucht, T. Harju, I. Petre, D.M. Prescott, G. Rozenberg. Computation in Living Cells - Gene Assembly in Ciliates. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2004
• T. Hinze, M. Sturm. Rechnen mit DNA - Eine Einführung in Theorie und Praxis. Oldenbourg Verlag München, Berlin, 2004