NAT809: Assembling af minimale levende systemer (5 ECTS)

STADS: 07010501

Niveau
Kandidatkursus forhåndsgodkendt som PhD-kursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: steen@sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
For kemi, farmaci og biologistuderende bygger kurset på viden opnået i deres respektive bachelorstudier (bl.a. kendskab til kemilaboratoriearbejde).  For fysik-, computer science og ingeniørstuderende bygger kurset på viden opnået i deres respektive bachelorstudier (bl.a. kendskab til simulering og/eller elektronisk hardware/instrumentering).

Formål
Kurset har til formål at sætte den studerende i stand til at forstå de underliggende principper for minimale levede processer, hvilket er vigtigt i forhold til bred vifte af videnskabelige og teknologiske områder der strækker sig fra fysik, kemi og biologi til kunstig intelligens og ingeniørvidenskaberne.

Siden kurset adresserer de grundlæggende egenskaber for simple levende og liv-lignende systemer, og siden levende processer kan implementeres i (bio)kemiske (wetware), i robot (hardware) såvel som i computer systemer (software), kan dette kursus følges af kemi, farmaci og biologistuderende såvel som af fysik, ingeniør og computer science studerende.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give kompetence omkring de grundlæggende principper, funktioner og processer for simple levende systemer
• Give færdigheder, således at muligheder og begrænsninger ved implementering af levende processer i forskellige materialer (wetware, hardware, software) kan vurderes
• Give viden om de teknologiske muligheder for kunstige eller modificerede levende processer

Målbeskrivelse
For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• Forklare de fysiske og kemiske egenskaber af molekyler, der anvendes i protocelledesign og hvordan disse egenskaber bidrager til protocelleprocesser.
• Forklare samspillet mellem de forskellige funktionelle komponenter i simple levende systemer, inkl. mulighederne for at implementere selv-replikerende robotter og 3D-printere.
• Forklare hvilken rolle autokatalyse, selv-samling, selvorganisering, evolution og energitik har i minimale levende systemer.
• Forklare selvvalgte emnet for deres individuelle projekt og dets signifikans indenfor området.
• Udføre indledende laboratorieeksperimenter med/computer simuleringer af valgte systemer under rådgivning af en instruktor. Fortolke resultater og deres relevans i forhold til en større kontekst, som for eksempel; hvad kan slutresultatet blive? Hvad ville være det næste eksperiment?
• Skrive en kort rapport i form af en kort artikel.

Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

Dette kursus er en introduktion til fysikken, kemien og biologien bag Kunstigt Liv, hvilket også indebærer Syntetisk Biologi samt selv-replikerende computersystemer og 3D printersystemer. Vi undersøger den funktionelle natur af minimale levende systemer for at skabe forståelse for livets natur. Med en forståelse af de fundamentale koncepter for levende systemer, undersøger vi forskellige måder at skabe liv på i laboratoriet med primær fokus på fysisk-kemisk baserede protoceller, men undersøger også liv-lignende teknologiske systemer. Undervisningen vil introducere de primære ideer, fremgangsmåder og opnåede resultater såvel som skitsere aktuelle forskningsområder indenfor dette felt. Via et mindre individuelt projekt vil den studerende udvikle en dybere viden indenfor dette område. Projektet udvælges sammen med en af underviserne. Herudover vil den studerende blive aktivt involveret i tilegnelsen af mere viden på baggrund af obligatorisk læsning af relevante forskningsartikler samt præsentation af en eller to papers relateret til den studerendes interesser eller projekt.

Gennem det individuelle projekt vil den studerende udvikle sin evne til at formulere og udmønte aktuel forskning indenfor det relevante område. Desuden vil den studerende få et overblik over området gennem præsentations- og diskussionstimerne, som er obligatoriske.

De individuelle projekter udvælges sammen med en af underviserne og kan f.eks. være et problem udledt indenfor:

• Livets oprindelse/astrobiologi
• Konstruktion af protoceller
• Selv-replikerende computer processer og simulationssystemer
• 3D printere der kan printe sig selv

Kurset vil både forberede de studerende på forskning indenfor området og eksponere dem for nye metodikker, der er udviklet for at undersøge og skabe levende, liv-lignende og intelligente systemer, og som har brede anvendelser indenfor nanovidenskab, bio- og informationsteknologi, computing, farmaci, nye materialer og robotteknologi.

Litteratur

Oplyses senere.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:

1. Mundtlig eksamen, baseret på rapport forberedt af studerende (50%) samt emne udvalgt fra læsning og diskussion af tekster og forskningsartikler (50%). Evalueret ved intern censur efter 7-trinsskalaen. Tilladte hjælpemidler: Den studerendes rapport. (5 ECTS). (07010502).

Reeksamen i samme termin eller umiddelbart i forlængelse heraf
Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 13 timer
Træningsfase: 36 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 18 timer
 - Laboratorieøvelser: 18 timer

Aktiviteter i studiefasen

Undervisningsform
Aktiviteter i studiefasen: Individuelt projekt.

Sprog
Dette kursus undervises på engelsk.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2016 til 31. august 2018.