Simulationsmodelle (2025W)

(840.033, 2 VU, 3 ECTS, Masterstudium Medizinische Informatik - N 066 936)

Rudolf Karch, Martin Bauer

Zeit:	Freitag, 14:00 - 15:30
Ort:	CeDAS-Schulungsraum, 88.03.512
Beginn:	03. 10. 2025
Anmeldung:	Med.Campus
Moodle Kurs:	Simulationsmodelle 25W (840.033)
Präsentationen:	23. 01. 2026 und 30. 01. 2026

Inhalt

Modelle mit Differentialgleichungen (pdf), A Review of Linear Algebra (pdf) MIT MATHLETS Learn Differential Equations (Gilbert Strang and Cleve Moler) Qualitative Analysis of ODEs (MathWorks File Exchange) 3Blue1Brown - Differential Equations Wolfram Documentation Center - Ordinary Differential Equations (ODEs) Wolfram Documentation Center - Symbolic Solutions of PDEs Differential Equations (Wolfram Demonstrations Project) Families of Solutions for ODEs (Wolfram Demonstrations Project) Vector Fields (Wolfram Demonstrations Project) Phase Portrait of 2-Dimensional Systems of ODEs (Wolfram Demonstrations Project) Landkarten des Geistes - Über das Denken in Modellen und seine Tücken (Ö1, Punkt eins, 14 04 2020) Numerische Verfahren: Integration gewöhnlicher Differentialgleichungen (pdf) MathWorks - Choose an ODE Solver Simulationswerkzeuge: MATLAB (pdf) und Simulink (pdf) MATLAB Basic Functions Reference (pdf) Calling Python from MATLAB (pdf) A history of MATLAB (C Moler, J Little, 2020) MathWorks MathWorks - Technische Artikel MATLAB Community MATLAB Community - AI Chat Playground MathWorks - Forschung und Lehre Alternativ: GNU Octave, Scilab Simulationswerkzeuge: Wolfram Mathematica (pdf), Übungen (pdf) Wolfram Wolfram Cloud Wolfram Mathematica Wolfram Public Resources Wolfram Library Archive WOLFRAM U - All Classes and Courses Wolfram Language Wolfram Language & System Documentation Center Wolfram Demonstrations Project Mathematica-Ressourcen Wolfram MathWorld Softwarelizenz für Studierende Try Mathematica for Free Skriptum Scientific Computing An elementary introduction to the Wolfram Language (S Wolfram, 2017) An elementary introduction to the Wolfram Language (interactive course) Hands-on Start to Mathematica training video Mathematica Schnell-Einführung für Programmierer Mathematica Schnell-Einführung für Mathematikstudierende Einführung in Mathematica (Teschl & Teschl) Alternativ: WolframAlpha, SageMath Fallstudien zur Modellbildung und Simulation in der Medizin und Biologie: Populationsdynamik: Volterra-Lotka-Modell (pdf) Literatur: Fluctuations in the Abundance of a Species considered Mathematically (V Volterra, 1926) On the Volterra and Other Nonlinear Models of Interacting Populations (N Goel et al, 1971) Neurophysiologie: Das Hodgkin-Huxley-Modell des Aktionspotentials (pdf), Signalübertragung im Nervensystem (pdf) Literatur: A quantitative description of membrane current ... (AL Hodgkin, AF Huxley, 1952) Die Erforschung von Zellsignalen mit der Patch-Clamp-Technik (E Neher, B Sakmann, 1992) Neural Network Dynamics (TP Vogels et al, 2005) Dynamical principles in neuroscience (MI Rabinovich et al, 2006) Neuronal Dynamics (W Gerstner et al, 2014) Neuronal Networks and Biological Modeling (Talks by W Gerstner, 2021) A perspective on Na and K channel inactivation (CM Armstrong, S Hollingworth, 2018) Links: HHsim: Graphical Hodgkin-Huxley Simulator Epidemiologie: Influenza (pdf), SIR-Modell (pdf) Literatur: A Contribution to the Mathematical Theory of Epidemics (WO Kermack, AG McKendrick, 1927) The Mathematics of Infectious Diseases (HW Hethcote, 2000) The Hidden Geometry of Complex, Network-Driven Contagion Phenomena (D Brockmann, D Helbing, 2013) A Simulation of a COVID-19 Epidemic Based on a Deterministic SEIR Model (J Calrcione et al, 2020) Management strategies in a SEIR-type model of COVID 19 community spread (A Rǎdulescu et al, 2020) Continuous-time stochastic processes for the spread of COVID-19 disease ... (F Calleri et al, 2021) Links: Influenza - Projekt Diagnostisches Influenzanetzwerk Österreich (DINÖ) Grippe - Öffentliches Gesundheitsportal Österreichs (GESUNDHEIT.GV.AT) Grippe - Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH (AGES) Grippemeldedienst der Stadt Wien SARI-Dashboard World Health Organization (WHO) European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC) U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Software - Center for Statistics and Quantitative Infectious Diseases - University of Florida Wolfram U - Building and Applying Epidemiological Models 3Blue1Brown - Simulating an Epidemic GeoGebra - Simple SIR Model Endokrinologie: Diabetes mellitus (pdf), Glukose-Insulin-System und Diabetes (pdf) Literatur: Turning signals on and off: GLUT4 traffic in the insulin-signaling highway (FSL Thong et al, 2005) Modeling the insulin-glucose feedback-system: The significance of pulsatile insulin secretion (IM Tolic et al, 2000) Sustained simultaneous glycolytic and insulin oscillations in beta-cells (S Kar, DS Ray, 2005) Links: Simulate the Glucose-Insulin Response (MathWorks) Positronen-Emissions-Tomographie und ABC-Transporter (pdf) Molekulare Zellbiologie: Regulation der Genexpression (pdf) Literatur: Computational studies of gene regulatory networks (J Hasty et al, 2001) Modeling and simulation of genetic regulatory systems (H de Jong, 2002) Modeling transcriptional regulatory networks (H Bolouri, EH Davidson, 2002) Models of stochastic gene expression (J Paulsson, 2005) Stochasticity in gene expression (M Kaern et al, 2005) Oscillations and temporal signalling in cells (G Tiana et al, 2007) Modeling in biological chemistry (P Schuster, 2008) Molekulare Transportprozesse: Diffusion (pdf), Folien (pdf) Diffusion Applet Brownian Motion Applet MIT MATHLETS - Heat Equation Literatur: The chemical basis of morphogenesis (A Turing, 1952) Biological pattern formation: from basic mechanisms to complex structures (AJ Koch, H Meinhardt, 1994) From observations to paradigms; the importance of theories and models (R Gordon, L Beloussov, 2006) A mechanism for the sharp transition of morphogen gradient interpretation in Xenopus (Y Saka, JC Smith, 2007) Brownsche Bewegung (R Bessenrodt, 1977) Brownian motion: a paradigm of soft matter and biological physics (E Frey, K Kroy, 2005) Fluctuations for good and bad: The role of noise in living systems (C Blomberg, 2006)

Computational Physiology (Modellierung und Simulation physiologischer Systeme) (2023W)

(660.000, 2 SE, 2 ECTS, Freie Wahllehrveranstaltung)

Rudolf Karch

Zeit:	Freitag, 14:00 - 15:30
Ort:	Wie "VU Simulationsmodelle"
Beginn:	13. Oktober 2023 (Vorbesprechung)
Anmeldung:	Med.Campus
Themen:	Seminarthemen
Referate (2021S):	Alexander Dimitrov: Erstellung graphischer Benutzeroberflächen mit MATLAB, Seminararbeit
Referate (2019W):	Laura Gschwandtner: Neuronenmodelle Claudius-Daniel Ciupe: SIMULINK-Simulationen in der Medizin Filip Tadeusz Koniuszewski: Molecular dynamics simulations of biomolecules Stefan Latzko: Das SIR-Modell
Referate (2019S):	Simon Ott: Deterministic and stochastic simulation of biochemical pathways using MATLAB,                  Seminararbeit, Programme Andreas Tiefenbacher: Network modeling approaches in Molecular Biology, Seminararbeit
Referate (2018S):	Attila Pataki: Python for Scientific Computing, Seminararbeit Diana Muscalu: Models for Circadian Rhythms, Seminararbeit Eric Mörth: Simulation prothetischer Vision, Seminararbeit Bianca Sasu: Zirkadiane Rhythmen, Seminararbeit Lena Dunz: Modelle des Insulin-Glukose Systems, Seminararbeit
Referate (2017S):	Lisa Frauenstein: Diffusion Maps - Anwendungsgebiete in der Medizinischen Informatik
Referate (2016W):	Alexander Heuwieser: Parallele Netzwerkalgorithmen in der Systembiologie Georg Preishuber: Repräsentation, math. Verarbeitung und Speicherung von med. Wissen
Referate (2016S):	Daniel Sobotka: Pharmakokinetische Modelle mittels SimBiology und SBML
Referate (2015W):	Denise Schindelböck: Glucose-Insulin Models, Seminararbeit
Referate (2015S):	David Sere: Proteins, GPUs and Simulated Annealing
Referate (2014W):	Manfred Klöbl: Modeling Brain Activity - From Chaos to Linearity, Handout
Referate (2013W):	Martin Bauer: Blutzuckerregulation am Beispiel des Diabetes mellitus Daniel Gosch: SimBiology - A MATLAB package Hannes Stornig: PET microdosing Martin Bauer: P-glycoprotein mediated drug-drug interaction at the human blood-brain barrier Jasmin Haider: Das SIR-Modell Martin Bauer: HIV - AIDS Florian Schwarzhans: Modeling and simulation of chemical reactions with MATLAB, Software
Referate (2012W):	Martin Bauer: Blutzuckerregulation Michaela Hendling: Parallel Computing mit MATLAB, Codebeispiele Rabea Krexner: Simulink R2012b Martin Bauer: Positronen-Emissions-Tomographie am Beispiel einer Studie Simone Sauter: Understanding biological functions through molecular networks Doron Edlinger: Integration von MATLAB und .NET Konrad Peters: Export nach .NET und Erstellung von GUIs mit MATLAB, Programme
Referate (2011W):	Martin Bauer: Blutzuckerregulation Christian Bauer: Modeling Tools Gerhard Kober: Python for Scientific Computing, speedtest.py, Python-Course Uni Freiburg Martin Bauer: P-glycoprotein mediated drug-drug interaction at the human blood-brain barrier Martin Stöckl: SBML - The Systems Biology Markup Language Martin Bauer: HIV - AIDS Petranka Petrova: Modellierung und Simulation der Ausbreitung von HIV Klaus Pfeiffer: Signalübertragung in Zellen und Calcium-Oszillationen Bernhard Huber: CellML Boris Stampf: GPU-Computing mit NVIDIA CUDA, Handout
Referate (2010W):	Philipp Pavelka: Eureqa Jörg Mathe: Modeling the insulin-glucose feeedback system Pelin Cizgin: Enzyme kinetics at high enzyme concentration, Michaelis-Menten Gleichung Markus Toman: Mutual information - Theorie und Anwendungsbeispiele György Horváth: CT-Perfusion Gehirn Michelle Neubissi: Minimal model for signal-induced Ca++ oscillations Rudolf Röckelein: Apache Hadoop