Morfomatik

 

Lärare:
Torbjörn Lundh, torbjrn@ math.chalmers.se, 772 3503.
Marina Voinova, voinova@ fy.chalmers.se, 772 3195.
 

MORFOMATIK,  FTF 165 3,0 poäng F2 IV,  Tillämpad fysik CHALMERS/GU


  Veckoplan

KURSPLAN
Form och funktion. Struktur och material. Matematik och fysik, hand i hand för design i biologins och teknikens värld, är något som varje ingenjör har stor nytta utav. Morfomatiken är en bas för Biomimetik och Allometri. I Biomimetiken utgår man ifrån naturens design för att låta sig inspireras för nya tekniska lösningar. I  Allometrin hittar man generella samband för olika biologiska funktioner. Inom Morfomatiken studerar man därför olika former av avbildningar som ett nytt matematiskt angreppssätt för att modellera olika (komplexa) biologiska system, som till exempel cellens inre mekaniska struktur, det så kallade cytoskelettet, svampars utveckling, eller ränder och fläckars beroende av ett djurs storlek..
 

KURSENS SYFTE
Kursen kommer att ge dig insikter i allmänt biologisk modellbyggande med särskilt fokus på matematiska verktyg för formgenerering och fysikaliska parametrar och begränsningar för att generera de strukturer och material som behövs. Det hela går utöver den biologiska sfären och är också till nytta i din ingenjörsgärning. Detta genom att vi väljer inte bara biologiska problem utan du får insikt i ben och balkar,  celler och byggnader, motorer och muskler, mjukt och hårt, tryck och drag; allt för att leda fram till en ändamålsenlig design.
 

KURSENS INNEHÅLL OCH ORGANISATION
Kursen består av tre delar:

i) Genomgång av några morfogenesmodeller som reaktion-diffusion ekvationer och Lindenmayersystem, samt en kategorisering av olika modellstrategier.  Samtidigt betonar vi och räknar på den fysikaliska realiseringen av dessa system både i biologins och teknikens värld.

ii) En presentation av nya matematiska verktyg som är av stor nytta vid konstruktion av nya modeller, som dynamiska system, fraktaler och konforma avbildningar. Även här är kopplingen till den fysikaliska och ingenjörsmässiga realiseringen av verkliga system av stor vikt.

iii) Ett eget projekt inom området.
 

KURSLITTERATUR
Life's other secret - the new mathematics of the living world, Ian Stewart (Penguin 1998 eller John Wiley & Sons Inc. 1998).
Cremona kan inte beställa denna bok längre, men kolla tex in denna länk.

Detta kompletteras av ett litet föreläsningskompendium "Morphomatics" samt diverse artiklar och ett  kompendium om minimalytor.

Referenslitteratur: The Language of Shape:
Curvature and Structure of Condensed Matter in Chemistry and Biology,
S. Hyde et al, Elsevier,1997. ($183!)
 

EXAMINATION
Inlämningsuppgifter, laborationsuppgifter samt en (muntlig eller skriftlig) tentamen.
 

FÖRKUNSKAPER
Alla dina kurser hitintills i F1 och F2.

KURSUTVÄRDERING