Algorithmische Bioinformatik I (IN5000)

Ähnliche Dokumente
Algorithmen auf Sequenzen (IN5022)

Einführung in die Programmierung (IN5002)

Perlen der Bioinformatik: ENCODE (IN5096)

Algorithmen und Datenstrukturen in der Bioinformatik

Biologie (IN5113) Vorlesung Credits 6. Arbeitsaufwand Präsenzstunden 60 Stunden

Grundlagen zur Biochemie (IN5167)

Programmierpraktikum Bioinformatik (IN5032)

Master of Science (M.Sc.)

Einführung Molekulare Bioinformatik

Einführung Molekulare Bioinformatik

Algorithmen und Datenstrukturen (IN5004)

Knowledge Discovery in Datenbanken I (IN5042)

Modulbeschreibung für FND1 Fundamentals of Algorithms and Datastructures

Modulbeschreibung. Advanced Algorithmics. Titel des Moduls: LP (nach ECTS): 9. Stand: Ansprechpartner für das Modul:

Bioinformatik Für Biophysiker

Bioinformatik Für Biophysiker

Algorithmen und Datenstrukturen

Informatik II, SS 2018

Data Structures and Algorithm Design

Bioinformatik Für Biophysiker

Modulbeschreibung. The course is principally designed to impart: technical skills 50%, method skills 40%, system skills 10%, social skills 0%.

Statistische Methoden in der Bioinformatik

Modulbeschreibung. Seite 1 von 5. Allgemeine Daten: Modulnummer: EI0310 Modulbezeichnung (dt.):

Aktuelle Themen für die Masterstudiengänge Wirtschaftsingenieurwesen 1

Modulbeschreibung. Distributed Algorithms. Titel des Moduls: Stand: LP (nach ECTS): 6

How to search for courses. Suche nach Lehrveranstaltungen

Bioinformatik I (Einführung)

Algorithmen und Anwendungen zur Kartierung von Genomen

Bio Data Management (BioDM)

Diskrete Strukturen WS 2010/11. Ernst W. Mayr. Wintersemester 2010/11. Fakultät für Informatik TU München

STRATEGISCHES BETEILIGUNGSCONTROLLING BEI KOMMUNALEN UNTERNEHMEN DER FFENTLICHE ZWECK ALS RICHTSCHNUR FR EIN ZIELGERICHTETE

Unternehmensweite IT Architekturen

Vorbesprechung. Proseminar Bioinformatik. Sommersemester Februar 2015

FOLDALIGN und sein Algorithmus. Nadine Boley Silke Szymczak

Detailauswertung für Evaluation Wintersemester 2016/17 (Fakultät für Informatik und Mathematik) Lehrevaluation

VL Bioinformatik für Nebenfächler SS2018 Woche 1. Tim Conrad AG Medical Bioinformatics Institut für Mathematik & Informatik, Freie Universität Berlin

UNIGRAZonline. With UNIGRAZonline you can organize your studies at Graz University. Please go to the following link:

Projektmanagement im Softwarebereich

Bioinformatik I (Einführung)

Master-Seminar Innovative Industrial Software. Digitalization in Industry: Status Quo in different Domains and Regions

Bioinformatik I (Einführung)

Modulbeschreibung. Seite 1 von 5. Allgemeine Daten: Modulnummer:

Syllabus Course description

GERMAN LANGUAGE B II COURSE SYLLABUS

Bachelor-Seminar Eingebettete Interaktive Systeme. Farming 4.0: Agriculture in the Context of Digitalization

Pairwise Alignment. Steffen Forkmann. Proseminar: BioInformatik

Praktikum Algorithmischen Anwendungen WS 2006/07 Bioinformatik Sequence-Aligment Team C rot Ala0607

Detailauswertung für Evaluation Sommersemester 2015 (Fakultät für Informatik und Mathematik) Lehrevaluation

GERMAN LANGUAGE COURSE SYLLABUS

J RG IMMENDORFF STANDORT F R KRITIK MALEREI UND INSPIRATION ERSCHEINT ZUR AUSSTELLUNG IM MUSEUM LU

Dieser ist nur als ein Beispiel anzusehen. Es gibt viele andere Möglichkeiten, wie man sein Studium gestalten kann.

Algorithmen auf Sequenzen Vorbereitung zur Prüfung

Master-Seminar Eingebettete Interaktive Systeme. Alexa, La Liga and Roomba: Challenges for Human-Computer Interaction

Diskrete Strukturen WS Ernst W. Mayr. Wintersemester Fakultät für Informatik TU München

Ressourcenmanagement in Netzwerken SS06 Vorl. 12,

Syllabus Beschreibung der Lehrveranstaltung

Vom 14. Februar Die Unterrichtssprache im Masterstudiengang Research on Teaching and Learning ist Englisch. 2

Grundlagen der Bioinformatik Assignment 3: Hierarchical Clustering SS Yvonne Lichtblau/Johannes Starlinger

Genome Rearrangements

Informatics Master Programs

Data Structures and Algorithm Design

Syllabus Course description

Sveučilište u Splitu Sveučilišni odjel za stručne studije GERMAN LANGUAGE B I COURSE SYLLABUS ACADEMIC YEAR 2013/2014

Kapitel 7: Sequenzen- Alignierung in der Bioinformatik

Data Structures and Algorithm Design

Syllabus Beschreibung der Lehrveranstaltung

Kapitel 7: Sequenzen- Alignierung in der Bioinformatik. Überblick. Literatur für diese VO. Einführung in die Molekularbiologie

Einführung in die Programmierung

Programmieren I. Modulbezeichnung Programmieren I Modulverantwortliche(r) Müller

Ein Stern in dunkler Nacht Die schoensten Weihnachtsgeschichten. Click here if your download doesn"t start automatically

Bioinformatik. Einleitung Überblick. Ulf Leser Wissensmanagement in der. Bioinformatik

Fakultät für Mathematik- und Wirtschaftswissenschaften. Modulhandbuch. Brückenkurse. Wintersemester 2017/2018

Threading - Algorithmen

Informatik 1. Informatik 1. Wolfgang Schreiner Engineering für Computer-basiertes Lernen Fachhochschule Hagenberg

Newest Generation of the BS2 Corrosion/Warning and Measurement System

Welcome. Informatik : Games Engineering. Overview. Fakultät für Informatik Technische Universität München. Gudrun Klinker, Andreas Dippon.

Uwe Schöning. Algorithmik. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin

Lehrstuhl Professor Dr. Oliver Landmann. Veranstaltungen im Wintersemester 2017/2018

Double Degree: Bachelor in Philosophie, Politik und Ökonomik und in Commerce. 2C2D The best of both worlds!

Proseminar - Organisation und Personal Seminar Organisational Theory and Human Resource Management

Customer-specific software for autonomous driving and driver assistance (ADAS)

KTdCW Artificial Intelligence 2016/17 Practical Exercises - PART A

Sequence Assembly. Nicola Palandt

Biometrie und Medizinische Informatik Greifswalder Seminarberichte

Master-Studiengang & Bewerbung/Zulassung. Judith Zimmermann Studienkoordinatorin, Departement Informatik, ETH Zürich

Vorlesung Formale Aspekte der Software-Sicherheit und Kryptographie Sommersemester 2015 Universität Duisburg-Essen

Algorithmische Bioinformatik

Accounting course program for master students. Institute of Accounting and Auditing

Lehrveranstaltungen im Wintersemester 2012/2013

Informatik II, SS 2016

Politikwissenschaft. Zulassung zum Masterstudium / Admission to the Master s Programme

Modulhandbuch. Wintersemester 2016/17: Veranstaltungen der Arbeitsgruppe Diskrete Mathematik, Optimierung und Operations Research keine Zuordnung

Modulbeschreibung. Robotics: Advanced. Titel des Moduls: Stand: LP (nach ECTS): 6. Ansprechpartner für das Modul:

Grundlagen der Bioinformatik Assignment 2: Substring Search SS Yvonne Lichtblau

GAZETTE 12. FEBRUAR 2018 // NR 07/18. Amtliches Mitteilungsblatt der Körperschaft und der Stiftung

Master of. Mathematics in Operations Research. Dr. Michael Ritter 27. Oktober Technische Universität München

Lars Schmidt-Thieme et al., Information Systems and Machine Learning Lab (ISMLL), University of Hildesheim, Germany, 0/13

Transkript:

Algorithmische Bioinformatik I (IN5000) Title Algorithmic Bioinformatics I Typ Vorlesung mit Übungen Credits 9 Lehrform/SWS 4V + 2Ü Sprache Deutsch oder Englisch (wird vom Dozenten zum Vorlesungsbeginn bekannt gegeben) Modulniveau Bachelor Arbeitsaufwand Präsenzstunden 90 Stunden Eigenstudium 180 Stunden Gesamtaufwand 270 Stunden Angestrebte Lernergebnisse Die Teilnehmer sind in der Lage, gegebene Algorithmen im Hinblick auf die Laufzeitkomplexität zu analysieren und einfache Algorithmen für Anwendungen in der Bioinformatik zu entwickeln bzw. bekannte Algorithmen an ähnliche Problemstellungen anzupassen. Beispiele hierfür sind grundlegende Algorithmen zur Textsuche, zum Vergleich von Sequenzen und zur Sequenzanalyse. Intended Learning Outcomes Inhalt Students are able to analyze algorithms (w.r.t. to time complexity) and to develop simple algorithms for Bioinformatics application as well as to adapt known algorithms to similar problems. Examples are fundamental algorithms for text searching, for sequence comparison, and for sequence analysis. Themen des Moduls Algorithmische Bioinformatik I sind: Analyse von Algorithmen: Asymptotisches Verhalten, Rekursionsgleichungen Entwurfsmethoden für Algorithmen: Rekursion, Divide-and-Conquer, Dynamische Programmierung, Greedy-Algorithmen, Branchand-Bound Suchen in Texten: Knuth-Morris-Pratt, Boyer- Moore, Aho-Corsasick, Z-Boxen Suffix-Tries, -Trees, -Arrays: Konstruktion (Ukkonens Algorithmus) und Anwendungen Sequenzanalyse: Paarweises Sequenzalignment (Needleman-Wunsch, Smith-Waterman, Gotoh) und Scoring (Edit-Distanz, Distanz- und Ähnlichkeitsmaße), Motivsuche Fragment Assembly, Partial (PDP) und double (DDP) digest problems Optional: NP-Vollständigkeit: Reduktionen, NP-

vollständige Probleme in der Bioinformatik Contents Prüfung Topics of Algorithmic Bioinformatics I are: Analysis of algorithms: asymptotic growth, recurrence relations Design techniques for algorithms: recursion, divide-and-conquer, dynamic programming, greedy algorithms, branch-and-bound String matching: Knuth-Morris-Pratt, Boyer- Moore, Aho-Corsasick, Z-Boxes Suffix tries, trees, and arrays: construction (Ukkonen s Algorithm) and applications Sequence analysis: pairwise sequence alignment (Needleman-Wunsch, Smith-Waterman, Gotoh) and scoring (Edit distance, distance and similarity measures), motive search Fragment assembly, partial (PDP) and double (DDP) digest problems Optional: NP-completeness: reductions, NPcomplete problems in bioinformatics Prüfungsleistung (benotet): Klausur (120min) Wiederholungsklausur zu Ende des Semesters. Details werden zu Beginn des Moduls bekannt gegeben. In der Klausur weisen die Studierenden nach, dass sie gegebene Algorithmen im Hinblick auf die Laufzeitkomplexität analysieren, den Ablauf der im Modul behandelten Algorithmen erläutern und einfache Algorithmen entwerfen bzw. bekannte Algorithmen an ähnliche Problemstellungen anpassen können. Konkret werden in der Klausur 4-7 Aufgaben bearbeitet, die eine eigenständige Anwendung der Methoden zum Entwurf und Analyse von Algorithmen zur Lösung einer anspruchsvollen Problemstellung erfordern, wie die konkrete Laufzeitermittlung eines Algorithmus (z.b. durch Lösen von Rekursionsgleichungen und Angabe des asymptotischen Verhaltens), die Beschreibung des Verhaltens eines im Modul behandelten Algorithmus (z.b. KMP, BM, AC, Z-Boxen, Ukkonen, DP), und das Entwerfen oder Anpassen eines Algorithmus für ein Problem aus der Sequenzanalyse oder Textsuche. Examination Examination requirements (graded): written exam (120 min) A makeup exam will be offered at the end of the

semester. Details will be announced at the beginning of the module. Within the written exam, students demonstrate that they are able to analyze algorithm w.r.t. their time complexity, to explain the behavior of an algorithm presented in the module, to develop simple algorithms and to adapt known algorithms to similar problems. The written exam contains 4 to 7 assignments, which require independent application of methods for design and analysis of algorithms to solve demanding problems such as the run time analysis of given algorithms (e.g., solving recurrence relations and asymptotic notations), the description of the behavior of an algorithm presented in the module (e.g., KMP,BM, AC, Z-Boxes, Ukkonen, DP) as well as the design or adaptation of algorithms for problems in the area of sequence analysis or text searching. Literatur/Literature Literature S. Aluru (Ed.): Handbook of Computational Molecular Biology, Chapman and Hall/CRC, 2006. H.-J. Böckenhauer, D. Bongartz: Algorithmische Grundlagen der Bioinformatik: Modelle, Methoden und Komplexität, Teubner, 2003. P. Clote, R. Backofen: Computational Molecular Biology - An Introduction, Wiley, 2000. R.C. Deonier, S. Tavare, M.S. Waterman: Computational Genome Analysis, Springer, 2005. R. Durbin, S. Eddy, A. Krogh, G. Mitchinson: Biological Sequence Analysis - Probabilistic Models of Proteins and Nucleic Acids, Cambridge University Press, 1998. D. Gusfield: Algorithms on Strings, Trees, and Sequences: Computer Science and Computational Biology, Cambridge University Press, 1997. V. Heun: Algorithmische Bioinformatik, Skriptum, 2001-2016. N.C. Jones, P.A. Pevzner: An Introduction to Bioinformatics Algorithms, MIT Press, 2004. D.W. Mount: Bioinformatics - Sequence and Genome Analysis, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001. P. Pevzner: Computational Molecular Biology - An Algorithmic Approach, MIT Press, 2000. J.C. Setubal, J. Meidanis: Introduction to Computational Molecular Biology, PWS Publishing Company, 1997. M.S. Waterman: Introduction to Computational Biology: Maps, Sequences, and Genomes, Chapman and Hall, 1995. S. Aluru (Ed.): Handbook of Computational Molecular Biology, Chapman and Hall/CRC, 2006.

Medienformen Media Lehr- und Lernmethode Teaching and Learning Methods H.-J. Böckenhauer, D. Bongartz: Algorithmische Grundlagen der Bioinformatik: Modelle, Methoden und Komplexität, Teubner, 2003. P. Clote, R. Backofen: Computational Molecular Biology - An Introduction, Wiley, 2000. R.C. Deonier, S. Tavare, M.S. Waterman: Computational Genome Analysis, Springer, 2005. R. Durbin, S. Eddy, A. Krogh, G. Mitchinson: Biological Sequence Analysis - Probabilistic Models of Proteins and Nucleic Acids, Cambridge University Press, 1998. D. Gusfield: Algorithms on Strings, Trees, and Sequences: Computer Science and Computational Biology, Cambridge University Press, 1997. V. Heun: Algorithmische Bioinformatik, Skriptum, 2001-2016. N.C. Jones, P.A. Pevzner: An Introduction to Bioinformatics Algorithms, MIT Press, 2004. D.W. Mount: Bioinformatics - Sequence and Genome Analysis, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001. P. Pevzner: Computational Molecular Biology - An Algorithmic Approach, MIT Press, 2000. J.C. Setubal, J. Meidanis: Introduction to Computational Molecular Biology, PWS Publishing Company, 1997. M.S. Waterman: Introduction to Computational Biology: Maps, Sequences, and Genomes, Chapman and Hall, 1995. Folienpräsentation, Tafelanschrieb slide show, blackboard Vorlesung, Tutorübung, Aufgaben zum Selbststudium. Das Modul besteht aus einer Vorlesung sowie Übungen in kleinen Gruppen. In den Hausaufgaben, die freiwillig abzugeben sind, wird das Verständnis der Methoden, Techniken und Algorithmen, die in der Vorlesung vorgestellt werden, anhand konkreter Daten und Beispiele vertieft. Die Studierenden entwerfen mithilfe der in der Vorlesung vorgestellten Methoden und Techniken neue Algorithmen bzw. adaptieren bekannte Algorithmen für ähnliche Probleme und analysieren diese. In den Hausaufgaben werden selbständig anspruchsvolle Übungsaufgaben bearbeitet, die ähnlich wie die Klausuraufgaben sind (siehe oben) und daher zur Vorbereitung darauf dienen. In den Übungen werden mögliche Lösungsansätze der Aufgaben zum Selbststudium diskutiert. Lecture, tutorial, assignments for individual study.

The module consists of a lecture and in addition exercises in small groups. Within the assignments (submission is optional) methods, techniques and algorithms (presented in the lecture) will be applied to real data and examples to deepen the understanding. The students develop new algorithms based on the presented methods and techniques or adapt known algorithms to related problems and analyze these algorithms. The assignments consist of demanding problems similar to the assignments in the written exam (for details see above) and serve as a preparation for the written exam. Within the tutorials possible approaches for solutions of the assignments will be discussed. Turnus Modulverantwortlicher Dozenten Sommersemester Prof. Dr. Ralf Zimmer Prof. Dr. Caroline Friedel Prof. Dr. Volker Heun Prof. Dr. Ralf Zimmer