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生物数学到底在学什么?来自暑期课程的作业分享

生物数学到底在学什么?来自暑期课程的作业分享

作者: 戴钢盔的熊 | 来源:发表于2021-07-15 11:26 被阅读0次

    以为生物数学前者后者各占一半,没想到竟然又学了一遍ODE,再加上差分方程、动力系统、数学建模。所以生物数学到底在学什么呢?如何从数学跨界到生物医学?为了直观介绍,于是本数学菜菜子把暑期课程进行了简单总结贴出部分作业。

    授课教师:阮士贵,毕业于华中师范大学数学系,先后获得华中师范大学数学系硕士学位、加拿大Alberta大学数学系博士学位,在加拿大McMaster大学数学系做博士后科研工作。主要学术成就包括白血病的数学建模和分析、SARS传播的建模与控制、HIV—I的感染动力学研究、Vector—borne疾病的建模与理论分析、生态与传染病模型的多参数分支分析、浮游生物系统的动力学等。

    Part1 离散/连续时间模型

    这一部分主要讲述了基于差分方程的种群增长模型,包括Ricker模型、Berverton-Holt(B-H)模型和著名的logistic增长(经常听说的新冠疫情“拐点”就来源于此),学习重点是解的稳定性,如平衡点的确定、(单调)稳定、不稳定。作业我选择了分析B-H模型解的动态性和讨论资源有限模型的稳定性及解的分支,这个模型是一种单种群模型,主要应用在医学领域的疾病传播、经济领域的人口增长等。 B-H模型解的动态性分析 资源有限模型的稳定性及解的分支

    当然如此以外,这部分还有年龄结构模型、时滞模型,由于本菜还未学过相关基础课程,其实也听得似是而非。但其实还是能够直观感知,一些差分方程模型与肿瘤相关研究联系是非常紧密的,比如肿瘤细胞的生长就和人口增长类似,都有环境容纳量,当营养供给受到限制或者有治疗干预时,肿瘤的生长或许会出现拐点,而拐点的确定对于临床来说个人认为是重要的,一旦生长速度发生改变,那么耐药性、肿瘤微环境、微卫星一系列表观组学的性质或许也会相应变化,医生如果能及时把握住或许可以对治疗进行适当的调整。

    Part2

    这一部分主要讲述了种间竞争模型,包括离散的宿主-寄生虫模型、Lotka-Voltera模型(functional repsonse),重点是解的局部和全局稳定性。作业我选择了分析两个非线性微分方程组平衡点的稳定性(涉及到线性系统、Jacobian矩阵、特征方程)。 平衡点的稳定性探讨1 平衡点的稳定性探讨2

    Part3

    这一部分主要涉及一些生物医学知识(内心:终于不用看公式啦!),当然由于自己在做医学相关的数据分析,对于数学课程中所教授的疾病、免疫相关的知识已经比较了解了,就不再多贴啦!

    总结:

    暑期课程中所教授的生物数学主要还是基于微分方程和动力系统,跟实际应用建模还是有一段距离,所以整个听下来的感觉就俩字——寂寞。没有编程、没有建模,其实是在学习基础,这,很数学,也是为什么我把水印做成Mathematical biology而不是biological mathematics的原因。(结课大吉!)

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