CONTROLLO NEI SISTEMI BIOLOGICI

Obiettivi formativi

Obiettivi generali Il corso fornisce gli strumenti per la descrizione, l’interpretazione e l’analisi del funzionamento di sistemi biologici e di fenomeni fisiologici di controllo mediante modelli matematici. Obiettivi specifici - Conoscenza e comprensione Lo Studente apprenderà i metodi della modellistica e del controllo da applicare ai sistemi biologici - Applicare conoscenza e comprensione Lo Studente deve essere in grado di analizzare da un punto di vista controllistico un sistema biologico, rilevandone le caratteristiche principali. - Capacità critiche e di giudizio Lo Studente sarà in grado di analizzare un problema, modellarlo e proporre la migliore strategia di controllo, implementandola per valutarne i risultati - Capacità comunicative Le attività del corso consentiranno allo Studente di comunicare e condividere le principali problematiche riguardanti i sistemi di controllo biologici, evidenziando le scelte progettuali, i relativi punti di forza e punti deboli - Capacità di apprendimento Le modalità di svolgimento del corso mirano a potenziare le capacità critiche dello Studente, dall’analisi di un problema, allo studio della letteratura, alla fase progettuale e di implementazione

Canale 1
DANIELA IACOVIELLO Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Introduzione e motivazioni. Richiami di concetti di controlli automatici. Esempi di regolazione fisiologica. Feedback positivo e feedback negativo. Identificazione di sistemi di controllo fisiologici. Modelli ARX e ARMAX. Controllo ottimo. Controllo non lineare nei sistemi fisiologici. Sistemi complessi Sono discussi e analizzati diversi modelli fra cui: Regolazione sistema endocrino Regolazione della fluttuazione pupillare. Modello dinamico della regolazione insulina-glucosio. Sistema cardiocircolatorio e regolazione. Regolazione muscolare. Rimodellamento osseo. Controllo di epidemie. Controllo della ventilazione. Esercitazioni con Matlab.
Prerequisiti
Un corso base di Fondamenti di automatica
Testi di riferimento
Tutti i testi suggeriti sono disponibili presso le biblioteche della Sapienza o sono direttamente on line: Michael C.K.Khoo, Physiological Control Systems, IEEE Press C.Cobelli, E.Carson, Introduction to modelling in physiology and medicine, Elsevier P.A.Iglesias, Control Theory and Systems Biology, MIT Press C.Cosentino, D.Bates, Feedback Control in Systems Biology, CRC Press C.Cobelli, E.Carson, Modeling Methodology for Physiology and Medicine, Elsevier V.Comincioli, Metodi numerici e statistici per le scienze applicate, Università degli Studi di Pavia V.Comincioli, Modelli matematici, Università degli studi di Pavia. Materiale fornito dal Docente: la Docente fornisce tutte le slide del corso in anticipo e suggerisce articoli per approfondire gli argomenti
Modalità insegnamento
Didattica in aula
Frequenza
La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente consigliata
Modalità di esame
La valutazione si basa su due prove: - Parte progettuale: Lo Studente deve svolgere un progetto preferibilmente in gruppo (massimo tre persone) su un tema concordato con la Docente, preparare una relazione ed una presentazione. La relazione deve contenere: - ricerca bibliografica sul tema in esame -materiali e metodi utilizzati - risultati numerici - Bibliografia La valutazione della parte progettuale è basata su: rigore scientifico, chiarezza espositiva, capacità di comunicazione. Il progetto, pur se svolto preferibilmente in gruppo, può dare luogo a valutazioni diverse proprio per il diverso livello di approfondimento e capacità espositiva dei vari membri del gruppo . - Esame Orale: Lo Studente deve sostenere un esame orale sugli argomenti del corso, mostrando capacità critica e di collegamento Il voto finale è la media pesata delle due prove in cui, orientativamente, il progetto concorre per il 40% del voto finale e l'esame orale per il restante 60%
Modalità di erogazione
Didattica in aula
DANIELA IACOVIELLO Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Introduzione e motivazioni. Richiami di concetti di controlli automatici. Esempi di regolazione fisiologica. Feedback positivo e feedback negativo. Identificazione di sistemi di controllo fisiologici. Modelli ARX e ARMAX. Controllo ottimo. Controllo non lineare nei sistemi fisiologici. Sistemi complessi Sono discussi e analizzati diversi modelli fra cui: Regolazione sistema endocrino Regolazione della fluttuazione pupillare. Modello dinamico della regolazione insulina-glucosio. Sistema cardiocircolatorio e regolazione. Regolazione muscolare. Rimodellamento osseo. Controllo di epidemie. Controllo della ventilazione. Esercitazioni con Matlab.
Prerequisiti
Un corso base di Fondamenti di automatica
Testi di riferimento
Tutti i testi suggeriti sono disponibili presso le biblioteche della Sapienza o sono direttamente on line: Michael C.K.Khoo, Physiological Control Systems, IEEE Press C.Cobelli, E.Carson, Introduction to modelling in physiology and medicine, Elsevier P.A.Iglesias, Control Theory and Systems Biology, MIT Press C.Cosentino, D.Bates, Feedback Control in Systems Biology, CRC Press C.Cobelli, E.Carson, Modeling Methodology for Physiology and Medicine, Elsevier V.Comincioli, Metodi numerici e statistici per le scienze applicate, Università degli Studi di Pavia V.Comincioli, Modelli matematici, Università degli studi di Pavia. Materiale fornito dal Docente: la Docente fornisce tutte le slide del corso in anticipo e suggerisce articoli per approfondire gli argomenti
Modalità insegnamento
Didattica in aula
Frequenza
La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente consigliata
Modalità di esame
La valutazione si basa su due prove: - Parte progettuale: Lo Studente deve svolgere un progetto preferibilmente in gruppo (massimo tre persone) su un tema concordato con la Docente, preparare una relazione ed una presentazione. La relazione deve contenere: - ricerca bibliografica sul tema in esame -materiali e metodi utilizzati - risultati numerici - Bibliografia La valutazione della parte progettuale è basata su: rigore scientifico, chiarezza espositiva, capacità di comunicazione. Il progetto, pur se svolto preferibilmente in gruppo, può dare luogo a valutazioni diverse proprio per il diverso livello di approfondimento e capacità espositiva dei vari membri del gruppo . - Esame Orale: Lo Studente deve sostenere un esame orale sugli argomenti del corso, mostrando capacità critica e di collegamento Il voto finale è la media pesata delle due prove in cui, orientativamente, il progetto concorre per il 40% del voto finale e l'esame orale per il restante 60%
Modalità di erogazione
Didattica in aula
  • Codice insegnamento1044320
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoIngegneria Biomedica
  • CurriculumBiomedica
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDING-INF/04
  • CFU6