Данный проект посвящен разработке и анализу имитационной модели, воспроизводящей рост и развитие бактериальной популяции в заданных условиях питательной среды. Основное внимание уделяется исследованию влияния различных параметров, таких как начальная концентрация питательных веществ, температура, pH и наличие ингибирующих агентов, на кинетику популяционного роста. Моделирование позволит наглядно продемонстрировать фазы роста (лаг-фаза, экспоненциальная фаза, стационарная фаза, фаза отмирания), а также количественно оценить максимальную численность популяции и скорость ее увеличения. Будут использованы известные математические модели (например, модель логистического роста, модель Моно) для описания биологических процессов. Результаты моделирования могут быть использованы для прогнозирования поведения бактериальных культур в лабораторных условиях и при оптимизации процессов биотехнологического производства. Исследование фокусируется на построении гибкой и масштабируемой цифровой платформы для экспериментов.
Создать компьютерную модель, имитирующую рост колоний бактерий в лабораторных условиях, изменяя параметры среды для наблюдения за их развитием. Модель позволит студентам наглядно изучить основные закономерности популяционной динамики микроорганизмов без необходимости проведения реальных экспериментов.
Разработанное программное обеспечение, позволяющее проводить виртуальные эксперименты по имитации роста бактерий в различных средах. Пользователь сможет настраивать параметры среды и визуализировать динамику численности популяции в реальном времени.
Изучение роста бактериальных популяций требует наличия дорогостоящего оборудования, стерильных условий и значительных временных затрат. Это ограничивает возможности студентов для экспериментов и глубокого понимания процессов, происходящих с микроорганизмами.
Понимание принципов роста микроорганизмов имеет фундаментальное значение в микробиологии, биотехнологии и медицине. Имитационное моделирование предоставляет доступный и эффективный инструмент для изучения этих процессов.
Разработать простую, но функциональную имитационную модель для демонстрации и изучения основных этапов роста бактериальной популяции. Предоставить образовательный инструмент, который наглядно объяснит студентам принципы популяционной динамики микроорганизмов.
Проект ориентирован на студентов биологических, медицинских и биотехнологических специальностей. Также может быть полезен школьникам старших классов, интересующимся микробиологией и программированием.
Необходимы персональный компьютер с установленным программным обеспечением для разработки (среда разработки, библиотеки для численных расчетов и визуализации) и доступ к научной литературе по микробиологии и математическому моделированию.
Отвечает за математическое описание роста бактерий, выбор и адаптацию соответствующих моделей, а также за реализацию алгоритмов в программном коде.
Занимается разработкой удобного пользовательского интерфейса для настройки параметров модели и отображения результатов симуляции в наглядной форме.
Производит анализ результатов симуляций, интерпретирует полученные данные, сравнивает их с теоретическими моделями и готовит выводы.
Обеспечивает корректность биологических и математических аспектов модели, консультирует по вопросам микробиологии и кинетики популяций.
Выполнил: ФИО
Руководитель: ФИО
