Robustní výpočty v morfogenetických systémech a jejich vizualizace

Mgr. Jan Drastik

Disertační práce

Robust computations in morphogenetic systems and their visualization

Anotace:

Práce shrnuje výsledky několikaletého výzkumu v oblasti morfogenetických (M) systémů, do něhož se uchazeč zapojoval. M systémy představují abstraktní model morfogeneze na buněčné i sub-buněčné úrovni, umožňují simulovat vznik komplexních forem z jednoduchých prostorových primitiv, řízený abstrahovanými bio-chemickými reakcemi v okolním prostředí. Klíčovými vlastnostmi M systémů je schopnost samoorganizace, růstu a dosažení dynamické homeostáze, odolnost vůči poškození a samoopravné vlastnosti. V práci uvádíme výsledky studující M systém jako výpočetní model, dále výsledky simulací růstu prokaryotických i eukaryotických buněk a konečně samoopravné schopnosti M systémů. Nechybí popis softwarového simulátoru Cytos, pomocí něhož byly výše uvedené výsledky realizovány.

Abstract:

The thesis summarizes the results of several years of research in the field of morphogenetic (M) systems, in which the student was involved. M systems represent an abstract model of morphogenesis at the cellular and sub-cellular level, they allow simulating the emergence of complex forms from simple spatial primitives, controlled by abstracted bio-chemical reactions in the surrounding environment. The key properties of M systems are the ability to self-organize, grow, and achieve dynamical homeostasis, resistance to damages and self-healing properties. In the thesis, we present the results of studying the M system as a computational model, as well as the results of prokaryotic and eukaryotic cell growth simulations, and finally the self-repairing capabilities of M systems. There is also a description of the Cytos software simulator, with which the above results were realized.

Klíčová slova

Morfogenetický systém, membránový výpočet, samoorganizace, abstraktní dláždění, homeostáze, samooprava, Morphogenetic system, membrane computing, self-organization, abstract tile aqssembly model, homeostasis, self-repair

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 12. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 8. 2. 2023
• Vedoucí: doc. Ing. Petr Sosík, Dr.
• Oponent: doc. RNDr. Lucie Ciencialová, Ph.D., doc. RNDr. PaedDr. Hashim Habiballa, Ph.D.

Slezská univerzita v Opavě

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě

Doktorský studijní program / obor:
Informatika / Autonomní systémy