K-INFO
HU
EN
Belépés

Algoritmus- és szoftverfejlesztés a gyógyszerkutatásban

Algorithm and Software Development in Pharma Research
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
Tantárgy neve (magyarul, angolul)
Algoritmus- és szoftverfejlesztés a gyógyszerkutatásban
Algorithm and Software Development in Pharma Research
Tantárgykód BMEVISZA078
Tantárgyjelleg
Képzési szint
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)
Kurzustípus elmélet gyakorlat laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti) 0 0 2
jelleg (kapcsolt/önálló) önálló
Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa félévközi érdemjegy
Tantárgy kreditértéke 2
Tantárgyfelelős
DR. Csima Judit
beosztás: egyetemi docens
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység
Számítástudományi és Információelméleti Tanszék
Kar Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Tantárgy weboldala www.cs.bme.hu/....
Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege
Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Week 1: Systems biology: a gentle introduction. Definition of systems. Comparison of natural and artificial systems. Applicability of systems theory and engineering in biology. Basic principles of regulation: positive and negative feedback. Mechanism elucidation: experimental and theoretical methodologies.

 

Week 2: The theory of evolution. Fundamental concepts. Evolution of macromolecular sequences, molecular phylogeny. The "Tree of Life": Perception or reality?

 

Week 3: Regulation of gene expression. Basic principles of genetic regulation. Nuclear receptors and their pharmacological importance. Epigenetics: was Lamarck right after all? High-throughput methodologies for transcriptome analysis (microarrays, next-generation sequencing).

 

Week 4: Complex kinetics. Qualitative description of dynamic processes: equilibria, steady states, periodic processes, deterministic chaos, and their relevance to biology. Quantitative description with differential equations, kinetic simulations. Examples: glycolytic oscillations, "predator-prey models".

 

Week 5: Metabolic control. Metabolic networks. Enzyme regulation. The concept of "metabolic flow". Signal processing in biochemical reactions. Self-optimisation in microbial metabolism.

 

Week 6: Pattern formation in biological systems. The chemical basis of morphogenesis. Spatiotemporal information processing.

 

Week 7: Evolution of networks. Ligand-receptor coevolution. The chemoton theory. System-theoretical description of evolutionary dynamics.

 

Week 8: Biology meets Computer Science: DNA computing, evolutionary programming, artificial life.

 

Week 9: Homeostasis and Robustness. The purpose of biological regulation: self-preservation in a constantly changing environment. Adaptation via Robustness.

 

Weeks 10-14: „Software At Your Fingertips” project: role-playing exercise to simulate an in-house software development project in pharma research. The primary objective here is not to come up with a usable application but rather to learn how to manage a scientific software development project in a tightly controlled environment.

The project will go through the following stages:-

- „Preparation”: introduction to the project, discussion of roles.

- „Kickoff meeting”: the ’programming team’ will be formed.

- „User requests”: how to manage expectations, how to formulate use cases.

- „Development meetings”: architectural planning, tools, testing procedures.

- „Convincing management”: how to present the project successfully to skeptical leaders.

- „Rollout and Maintenance”: how to manage a mature project.

The students will assume the following roles:-

- „Project Leader”: this person will manage the project and interfaces with the users and management;

- „Architect”: this person will design the application;

- „Developer”: this person will write code;

- „Tester/Maintainer”: this person will test the code and will interact with the users after product rollout;

- „User”: provides use cases, feature requirements, will complain about bugs;

- „Manager”: requests progress reports, must be convinced that the project is worthwhile, otherwise s/he fires the whole team!

Depending on the number of students, more than one project team could be formed. The lecturer will act as moderator and neutral observer.

Two main parts are foreseen: the scientific/theoretical part will focus on the topic “Information Processing in Living Systems”, whereas the technological and cross-cultural issues will be explored in the practical exercise “Scientific Software in Pharmaceutical Research”.  Part 1 “Information Processing in Living Systems”  Living organisms exchange not only matter and energy with their environment, they also process information. The molecular mechanisms of biological regulation will be discussed, in particular gene expression regulation, qualitative and quantitative description of complex kinetic phenomena, metabolic control, signal processing in biochemical reactions, homeostasis and robustness.  Part 2 “Scientific Software in Pharmaceutical Research”  A well-balanced scientific software portfolio should have three components: commercial software, academic open-source packages, and applications developed in-house. The latter is essential to achieve competitive advantage (“if I use exactly the same tools as my competitors, my results will be very similar to theirs”). The students will work on a fictitious in-house development project “Software at your fingertips” that should present a complex scientific calculation through an intuitive Web interface. Interactions with “non-expert users” and “upper management” will be learned through role-playing exercises

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Lectures and project-based computer assignments.

Tanulástámogató anyagok

Nincs megadva.

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Mathematics and Computer Science: linear algebra, differential equations, Boolean algebra, probability theory. Web programming experience and basic understanding of database technologies is required for the practical part. Biology: no previous knowledge is required beyond standard high-school biology. Knowledge of basic concepts such as cell structure, genome organisation, DNA and protein structure is desirable. 
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Mathematics and Computer Science: linear algebra, differential equations, Boolean algebra, probability theory. Web programming experience and basic understanding of database technologies is required for the practical part. Biology: no previous knowledge is required beyond standard high-school biology. Knowledge of basic concepts such as cell structure, genome organisation, DNA and protein structure is desirable. 
Általános szabályok

Nincs megadva általános szabály.

Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.