392170 CELLmicrocosmos Cell Modeling (Pj) (SoSe 2014)

Projekt zum Modul: Interdisziplinäre ZellVisualisierung für Naturwissenschaftliche Informatik, Bioinformatik und Genomforschung, Molekulare Biotechnologie, Medienwissenschaften, Medieninformatik und Gestaltung

• Vorlesung: Interdisciplinary Cell Visualization and Modeling (3CP, SS2014)
• Seminar: Multidimensional Cell Visualization (2 CP, SS2014)
• oder Blockseminar: Genome-wide biological Network Modeling and Analysis (2 CP, SS2014, in English)
• Projekt: CELLmicrocosmos Cell Modeling (5 CP, SS2014 oder WS2014-15)

Zur Modulbeschreibung ...

Dieses Modul wird während des Sommersemesters 2014 auf das neue Modul "Interdisciplinary Cell Visualization and Modeling" umgestellt. Dieses wird in 2 x 5 CP (1. Modul: Vorlesung+Seminar/benotet, 2. Modul: Projekt/unbenotet) aufgeteilt werden, die auch separat belegt werden können. Aller hier erbrachten Leistungen werden anrechenbar sein.

(Kann auch unabhängig vom Modul belegt werden.)

Abstract

Das CELLmicrocosmos Projekt beschäftigt sich mit der drei-dimensionalen Modellierung und 3D-stereoskopischen Visualisieren von Zellen. Zwei Hauptanwendungen sind aus diesem Projekt bisher hervorgegangen:

Der CELLmicrocosmos CellExplorer (CmCX) bietet eine virtuelle interaktive Zellumgebung, die sowohl für wissenschaftliche als auch edukative Zwecke eingesetzt wird. Dabei wird sowohl auf mikroskopische als auch abstrakt modellierte Zellkomponenten zurückgegriffen, die bedarfsweise mit biologischen Netzwerken verknüpft werden können. Touren durch die Zelle können erstellt sowie HTML-Informationsseiten hinzugefügt werden.

Der CELLmicrocosmos MembraneEditor (CmME) ermöglicht die Generierung von biologischen Membranen basierend auf PDB-Struktur-Dateien. Neben der Entwicklung neuer Algorithmen für den CmME ist es auch möglich, sich an unseren Ausflügen ins Reich der Molekulardynamischen Simulationen zu beteiligen. Hier werden die in CmME generierten Membranen als Grundlage für die Berechnung einer möglichst realistischen atomaren Struktur mit Hilfe externer Programme genutzt.

Thematik SS2014

Dieses Semester wird es zum Einen mit der programmiertechnische Weiterentwicklung der bereits bestehenden CELLmicrocosmos Tools auseinandersetzen. Neue 3D-Layout-Algorithmen sollen implementiert werden, neue Lokalisations-Datenbanken angebunden werden und der CellExplorer soll erweitert werden. Des Weiteren kann eine Kleingruppe sich mit der 3D-stereoskopischen Visualisierung mit Blender beschäftigen.

Ablauf

Die genauen Inhalte werden sich nach dem Kenntnisstand der Teilnehmer richten. Der zeitliche Ablauf des Projektseminars wird in den ersten Sitzungen festgelegt werden.
Möglicher Ablauf:

• Recherche und Analyse zu bereits vorhandenen Ansätzen
• Präsentation der Ergebnisse (Referate)
• Konzeption des Projektes
• Programmieren/Visualisierung in Gruppen
• Abschlusspräsentation

Programmierung/Modellierung

Als Programmiersprache kommt eine Kombination aus Java und Java3D zum Einsatz. Für die Modellierung mit amira wird keine Programmierung benötigt. Für die 3D-Stereoskopische Visualisierung stehen mehrere Workstations mit entsprechenden Monitoren zur Verfügung.

Formate

Die Zellkomponenten liegen im VRML97/WRL-Format vor. Zell-Editor-Dateien werden per XML verwaltet. Die Membranen liegen sowohl im PDB-Format als auch in einem projekt-eigenen XML-Format vor.

Das neue Modul

Die Vorlesung wird von einem Seminar begleitet (siehe oben), welches sich in diesem Spannungsfeld bewegen wird und gleichzeitig den Bezug zur Praxis herstellen wird. Das CELLmicrocosmos-Projekt ist im Bereich Zell- und Membran-Visualisierung angesiedelt und kann wahlweise Aufgaben aus der Programmierpraxis, der dreidimensionalen Modellierung oder Animation beinhalten.

Dieses Modul wird während des Sommersemesters 2014 auf das neue Modul "Interdisciplinary Cell Visualization and Modeling" umgestellt werden. Dieses wird in 2 x 5 CP (1. Vorlesung+Seminar benotet, 2. Projekt unbenotet) aufgeteilt werden, die auch separat belegt werden können. Aller hier erbrachten Leistungen werden anrechenbar sein. Es wird sich vor allen Dingen an 1. Bachelor-Studiengänge der Informatik und 2. Master-Studiengänge wie Medienwissenschaften (Modul 4), Molekulare Biotechnologie und Biologie richten, bei denen Informatik einen Teilaspekt des Curriculums ist. So wird das neue Modul nicht mehr für den Master Naturwissenschaftliche Informatik im Bereich 'Vertiefung Informatik I (Wahlpflicht)' angeboten werden! Aber dieses Projekt wird nach wie vor als 10-CP-Projekt auch für den Masterstudiengang NWI belegbar sein.

Vorbesprechung

Mittwoch, 09.04.2014, 14:00 Uhr c.t., Raum C5-151

Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse

Die Teilnehmer werden in alle Arbeitsprozesse wie Entwurf, Konzeption, Realisierung, Kommentierung etc. involviert sein. Eigeninitiative und -organisation sind wichtige Eigenschaften, die jeder Teilnehmer mit- und einbringen sollte.

Zellbiologische oder stoffwechsel-bezogene Vorkenntnisse sind sehr hilfreich, aber nicht obligatorisch für die Teilnahme. Erste programmierpraktische Erfahrungen sind diesmal nicht unabdingbar. Voraussetzung ist natürlich die Bereitschaft, sich in das jeweilige Themengebiet einzuarbeiten.

Externe Kommentarseite

http://www.CELLmicrocosmos.org