1. Lastnosti biofizikalnih objav skozi čas : magistrsko deloDino Gačević, 2022, magistrsko delo Opis: V zadnjih letih beležimo porast števila strokovnih in znanstvenih objav, sočasno s tem pa tudi število novo nastalih, interdisciplinarnih področij. Sem uvrščamo tudi področje biofizike, izbrano za izhodiščno točko naše raziskave. V magistrskem delu smo najprej z uporabo podatkovnega rudarjenja iz spletne baze PubMed pridobili nabor za področje relevantnih člankov, nato pa pripravili splošni pregled od leta 1900 naprej. Ugotovili smo, da je število objavljenih člankov, povprečno število avtorjev na članek ter delež člankov s ključnimi besedami skozi leta naraščal. S podatki o revijah z največ objavljenimi članki ter najpogostejšimi ključnimi besedami smo ponazorili trende, ki odražajo postopen prehod naravnanosti v splošno fiziko do specializiranosti v področje biofizike. Enak trend smo potrdili še z najpogostejšimi n-grami skozi leta ter analizo MeSH deskriptorjev. Podrobneje smo predstavili tudi trende držav z največ objavami ter ugotovili, da so do leta 2020 prednjačile ZDA, po letu 2020 pa je vodilno mesto prevzela Kitajska. Ogledali smo si še medsebojno povezovanje avtorjev oz. držav, iz katerih ti prihajajo. Z delitvijo rezultatov v tri obdobja smo prikazali postopno krepitev medsebojnega povezovanja. Nalogo smo zaokrožili s prikazom razvoja in trendov področja biofizike na podlagi analize MeSH deskriptorjev. Rezultati so pokazali, da se velik delež terminov prenese v nova obdobja. Povprečno se pojavi 21 % novih ter pozabi 11 % vseh terminov. Z analizo ugotovljenih terminov se je izkazalo, da močno prevladuje termin »strunarji«, ki poudarja področje biologije, za področje fizike pa so se kot najpomembnejši termini izkazali »algoritmi«, »epidemiološke metode« ter »akustika«, nedavno pa tudi »avtomatizacija«.
Ključne besede: podatkovno rudarjenje, analiza besedila, MeSH, kompleksne mreže
Objavljeno v DKUM: 28.10.2022; Ogledov: 474; Prenosov: 33
 Celotno besedilo (3,24 MB) |
2. Analiza prometa na slovenskih cestahIgor Mendek, 2022, magistrsko delo Opis: V prvem delu magistrske naloge podamo teoretično podlago za obravnavo prometa. Opravimo pregled strokovne literature, definiramo fizikalne količine za opis faznih stanj prometa in predstavimo matematične modele prometa, ki so odločilno vplivali na zgodovinski razvoj matematičnega modeliranja prometa. Ločimo med makroskopskimi, mezoskopskimi in mikroskopskimi modeli, pri čemer izpostavimo tiste, ki jih nadalje uporabimo za analizo izmerjenih podatkov na slovenskih cestah. Podatke za posamezne odseke slovenskih avtocest in hitrih cest pridobimo od Direkcije Republike Slovenije za infrastrukturo. Posamezne odseke klasificiramo na podlagi analize izmerjenih podatkov pretoka, zasedenosti, gostote in hitrosti prometa. Z analizo meritev ugotovimo, na katerih odsekih in v katerih časovnih obdobjih prihaja do zastojev. Namen tega je poiskati modelne rešitve za odpravo teh zastojev. Za odpravo zastojev na odseku 461 avtoceste A1 od uvoza Domžale do razcepa Zadobrava izdelamo različne modelne rešitve. Simuliramo dodatni prometni pas, začasno uvedbo prometnega pasu za vozila z več potniki na odstavnem pasu in prepoved prometa za tovorna vozila in avtobuse ob delavnikih med 6. in 9. uro. Rezultati simulacij kažejo, da so različne rešitve različno učinkovite, pri čemer pa se pretok prometa v vseh ponujenih rešitvah poveča. Na podlagi rezultatov simulacij zaključimo, da je kot kratkoročna rešitev ustrezna prepoved prometa za tovorna vozila, dolgoročno pa bi se na tem odseku učinkovito zmanjšali zastoji z izgradnjo dodatnega prometnega pasu. Izdelane modelne rešitve so tudi dobra osnova za odpravo zastojev na drugih odsekih.
Ključne besede: fizika kompleksnih sistemov, nelinearni dinamični sistemi, modeli prometnega toka, analiza prometa, simulacija odprave zastojev
Objavljeno v DKUM: 27.07.2022; Ogledov: 554; Prenosov: 69
Celotno besedilo (7,35 MB) |
3. Evolucija prevladujočih paradigem in terminologije na področju raziskav sladkorne bolezni skozi prizmo teorije kompleksnih mrež : magistrsko deloLuka Benkovič, 2022, magistrsko delo Opis: Znanstveno-raziskovalna dejavnost v zadnjih desetletjih doživlja velik razmah, kar se med
drugim odraža v naraščajočem številu znanstvenih in strokovnih del. Tovrstne objave so ključne
za prenos in razvoj znanja, a črpanje uporabnega znanja iz vedno večjih zbirk znanstvenih del
postaja vse težje. Vsak posameznik je namreč sposoben obdelati le omejeno količino
informacij. Kaže se potreba po tem, da se razvijejo orodja, ki nam bodo iz velike količine
podatkov pomagala pri luščenju in agregaciji uporabnih informacij. V magistrski nalogi se te
problematike lotimo s podatkovnim rudarjenjem po podatkovni bazi PubMed in z orodij s
področja teorije kompleksnih mrež. Kot primer obravnavamo raziskovalno področje sladkorne
bolezni, ki zaradi svoje razširjenosti predstavlja pereč problem za sodobno družbo. V prvem
delu naloge predstavimo način pridobivanja in obdelave podatkov ter njihove osnovne
značilnosti. V nadaljevanju se osredinimo na vsebino raziskovalnih del, ki jo proučujemo na
podlagi ključnih besed. Tukaj delujemo ob predpostavki, da so ključne besede dober odraz
vsebine pripadajočega dela in lahko iz njih izpeljemo prevladujoče paradigme na področju.
Najprej pogledamo pogostost pojavljanja oziroma frekvenco posameznih besed, iz česar
sklepamo o njihovi pomembnosti. Ugotovimo, da nam zgolj preprosta frekvenca ne omogoča
preučevanja časovnega razvoja pomembnosti, zato uvedemo način rangiranja besed v razrede.
Besede z najvišjimi rangi predstavljajo temeljne pojme raziskovalnega področja. Srednje veliki
rangi predstavljajo posamezne niše področja, medtem ko najnižji rangi odražajo specifiko
posamezne raziskave. Na koncu se lotimo še povezovanja ključnih besed v kompleksne mreže,
iz katerih vrednotimo relacije. Iz naših rezultatov je razvidno, da je mreža ključnih besed
modularna z jasno izraženimi skupnostmi, na podlagi česar lahko razberemo interdisciplinarno
povezovanje. Posebno pozornost namenimo tudi časovnemu razvoju mreže. Le-ta nenehno
raste, medtem ko povprečna povezanost ne narašča monotono, temveč ima krivulja jasne vrhe
v nekih prelomnih točkah raziskav. To implicira nova odrkitja, ki imajo za posledico umeščanje
novih ključnih besed, terminologije oziroma paradigem v obstoječo strukturo.
Ključne besede: sladkorna bolezen, podatkovno rudarjenje, kompleksne mreže, razvoj
terminologije
Objavljeno v DKUM: 08.04.2022; Ogledov: 698; Prenosov: 77
Celotno besedilo (2,63 MB) |
4. Maksimalna produkcija entropije in maksimalna shannonova informacijska entropija v encimski kinetikiMarko Šterk, 2018, magistrsko delo Opis: Princip maksimalne produkcije entropije je osrednji optimizacijski princip neravnovesne termodinamike. Princip je dobro raziskan in uveljavljen v sistemih, kjer je zveza med silami in tokovi linearna. Za sisteme, kjer je ta zveza nelinearna pa princip še ni povsem uveljavljen. Primer sistema, kjer je zveza med silami in tokovi nelinearna, so encimske reakcije. V tem magistrskem delu z uporabo principa maksimalne produkcije entropije analiziramo encimsko reakcijo, ki jo poganja encim trioza-fosfat izomeraza, ki je pomemben člen v procesu glikolize in s tem pri proizvodnji energije v večini organizmov. Encim poganja reverzibilno reakcijo v kateri pretvarja substrat dihidroksi acetonfosfat v gliceraldehid-3-fosfat preko vmesnega člena iz skupine enediolov. Z upoštevanjem zakona o ohranitvi mase sistema, ohranitvi encima in fiksne ravnovesne konstante reakcije pokažemo, da v neravnovesnem stacionarnem stanju sistema obstaja maksimum produkcije entropije v odvisnosti od poljubno izbrane kinetične konstante encima. Pokazano je tudi, da v stanju z maksimalno produkcijo entropije soobstajata maksimuma Shannonove informacijske entropije in kinetične fleksibilnosti, kar pomeni, da je stanje z maksimalno produkcijo entropije hkrati tudi najverjetnejše stacionarno stanje, v katerem je encim najfleksibilnejši. Tako napovedane optimalne kinetične konstante encima trioza-fosfat izomeraza primerjamo z eksperimentalno določenimi vrednostmi iz literature in s teoretičnimi napovedmi, ki so jih podali drugi raziskovalci z uporabo svojih optimizacijskih metod.
Ključne besede: trioza-fosfat izomeraza, encimska kinetika, produkcija entropije, informacijska entropija, kinetična fleksibilnost
Objavljeno v DKUM: 04.02.2021; Ogledov: 869; Prenosov: 52
Celotno besedilo (773,67 KB) |
5. S principi kompleksnih mrež do karakterizacije korelirane dinamike delniških trgovNina Šilovinac, 2018, magistrsko delo Opis: V magistrskem delu predstavimo inovativen komputacijski pristop, ki temelji na teoriji kompleksnih mrež, in ga uporabimo za kvantitativni opis dinamike trgovanja z delnicami. Z avtomatiziranim pridobivanjem podatkov, njihovim filtriranjem in obdelavo smo podatke pripravili za izgradnjo dveh vrst funkcionalnih finančnih mrež. Prva temelji na korelirani dinamiki dnevnega trgovanja, druga pa na korelacijah v dolgoročnih trendih, opisanih z mesečnim povprečjem. Obe mreži smo vizualizirali, izračunali njune topološke lastnosti in jih primerjali z drugimi realnimi mrežami. Proučevali smo tudi dinamično spreminjanje funkcionalnih finančnih mrež in ugotovili, da so iz sprememb topoloških lastnosti razvidni pretresi finančnih trgov, kot je bila finančna kriza v letu 2007. S principi multipleksne mreže smo proučevali tudi zvezo med korelirano dinamiko dnevnega trgovanja in mesečnih trendov. Na koncu smo tudi analizirali, kako se sovisno trgovanje kaže z vidika posameznih držav in ovrednotili deležnike za stabilnost posameznih delnic. Naše ugotovitve kažejo, da ima uporaba sodobnih teoretskih orodij s področja kompleksnih mrež velik potencial na področju ekonofizike in kvantitativnega finančništva.
Ključne besede: ekonofizika, kompleksne mreže, delniški trg, korelirana dinamika, časovne mreže, trgovanje, funkcionalne mreže, dolgoročni trendi, dnevno trgovanje, topološke lastnosti, realne kompleksne mreže, finančna kriza, multipleksna mreža, kvantitativno finančništvo, karakterizacija, fizika, magistrsko delo, Šilovinac
Objavljeno v DKUM: 13.12.2018; Ogledov: 1093; Prenosov: 145
Celotno besedilo (7,06 MB) |
6. Radijski teleskop Jove pri poučevanju astronomskih vsebinAlex Wirth, 2018, magistrsko delo Opis: Vesolje preučujemo tudi tako, da analiziramo elektromagnetno valovanje, ki ga prejmemo od astronomskih teles. Če bi zanemarili radijske valove, bi zanemarili velik del informacij, ki jih prejmemo od astronomskih teles. V magistrski nalogi obravnavamo radijske teleskope in njihovo fizikalno ozadje v splošnem, posebno pozornost pa namenimo radijskemu teleskopu Jove. Z našim radijskim teleskopom Jove smo z učenci oz. dijaki izvedli študiji primera na osnovni šoli in gimnaziji. Vključitev radijskega teleskopa pri obravnavi astronomskih vsebin nazorno pokaže, da vidna svetloba ni edini del spektra elektromagnetnega valovanja. Dodatna prednost pa je, da lahko radijske valove iz vesolja zaznavamo na zemeljskem površju podnevi in ponoči.
Ključne besede: radijski teleskop, radijski valovi, astronomija, fizika, osnovna šola, gimnazija
Objavljeno v DKUM: 24.04.2018; Ogledov: 1240; Prenosov: 164
Celotno besedilo (2,94 MB) |
7. Analiza lastnosti jezika kot kompleksnega dinamičnega sistema na primerih slovenskih besedilMaja Sokolovič, 2018, magistrsko delo Opis: V magistrskem delu smo se osredotočili na področje, ki je v našem prostoru še precej neraziskano, to je dinamika in kompleksnost sistemov. Odločili smo se za obravnavo jezika s statističnega vidika. Namen raziskave je bil ugotoviti, ali v slovenskih besedilih zastopanost besed glede na njihovo pogostost sledi potenčno padajoči funkciji ter kako se skozi posamezna vzgojno-izobraževalna obdobja spreminja kompleksnost besedil. Z analizo slovenskih besedil smo raziskali pogostost besed glede na njihovo pojavljanje v besedilu ter pogostost pojavljanja besed glede na njihov rang in dolžino. Posebno pozornost smo namenili tudi literarnim osebam in njihovi prepletenosti v besedilu. S pomočjo programskega jezika Python in programov OriginPro 8.5 ter Gephi smo analizirali, kako so si v teh lastnostih medsebojno podobna besedila, primerna za posamezno vzgojno-izobraževalno obdobje, ter izpostavili razlike in podobnosti besedil med vzgojno-izobraževalnimi obdobji. Ugotovili smo, da so si besedila znotraj ene starostne skupine za posamezno vzgojno-izobraževalno obdobje zelo podobna. Smo pa na podlagi pridobljenih rezultatov prav tako ugotovili, da obstajajo precejšnje razlike v strukturi besedil med starostnimi skupinami. V magistrskem delu smo tako predstavili orodje, ki bi lahko v prihodnje učiteljem zagotavljalo enostavnejšo in bolj učinkovito določanje literarnih besedil, primernih za branje v določeni starostni skupini.
Ključne besede: jezik, kompleksni sistemi, Zipfov zakon, zastopanost besed, samoorganizacija
Objavljeno v DKUM: 11.04.2018; Ogledov: 1492; Prenosov: 129
Celotno besedilo (1,45 MB) |
8. Critical and supercritical spatiotemporal calcium dynamics in beta cellsMarko Gosak, Andraž Stožer, Rene Markovič, Jurij Dolenšek, Matjaž Perc, Marjan Rupnik, Marko Marhl, 2017, izvirni znanstveni članek Opis: A coordinated functioning of beta cells within pancreatic islets is mediated by oscillatory membrane depolarization and subsequent changes in cytoplasmic calcium concentration. While gap junctions allow for intraislet information exchange, beta cells within islets form complex syncytia that are intrinsically nonlinear and highly heterogeneous. To study spatiotemporal calcium dynamics within these syncytia, we make use of computational modeling and confocal high-speed functional multicellular imaging. We show that model predictions are in good agreement with experimental data, especially if a high degree of heterogeneity in the intercellular coupling term is assumed. In particular, during the first few minutes after stimulation, the probability distribution of calcium wave sizes is characterized by a power law, thus indicating critical behavior. After this period, the dynamics changes qualitatively such that the number of global intercellular calcium events increases to the point where the behavior becomes supercritical. To better mimic normal in vivo conditions, we compare the described behavior during supraphysiological non-oscillatory stimulation with the behavior during exposure to a slightly lower and oscillatory glucose challenge. In the case of this protocol, we observe only critical behavior in both experiment and model. Our results indicate that the loss of oscillatory changes, along with the rise in plasma glucose observed in diabetes, could be associated with a switch to supercritical calcium dynamics and loss of beta cell functionality.
Ključne besede: beta cells, islets of Langerhans, self-organized criticality, intercellular dynamics, calcium waves, glucose oscillations, computational model, confocal calcium imaging
Objavljeno v DKUM: 23.01.2018; Ogledov: 1392; Prenosov: 375
Celotno besedilo (3,43 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
9. Progressive glucose stimulation of islet beta cells reveals a transition from segregated to integrated modular functional connectivity patternsRene Markovič, Andraž Stožer, Marko Gosak, Jurij Dolenšek, Marko Marhl, Marjan Rupnik, 2015, izvirni znanstveni članek Opis: Collective beta cell activity in islets of Langerhans is critical for the supply of insulin within an organism. Even though individual beta cells are intrinsically heterogeneous, the presence of intercellular coupling mechanisms ensures coordinated activity and a well-regulated exocytosis of insulin. In order to get a detailed insight into the functional organization of the syncytium, we applied advanced analytical tools from the realm of complex network theory to uncover the functional connectivity pattern among cells composing the intact islet. The procedure is based on the determination of correlations between long temporal traces obtained from confocal functional multicellular calcium imaging of beta cells stimulated in a stepwise manner with a range of physiological glucose concentrations. Our results revealed that the extracted connectivity networks are sparse for low glucose concentrations, whereas for higher stimulatory levels they become more densely connected. Most importantly, for all ranges of glucose concentration beta cells within the islets form locally clustered functional sub-compartments, thereby indicating that their collective activity profiles exhibit a modular nature. Moreover, we show that the observed non-linear functional relationship between different network metrics and glucose concentration represents a well-balanced setup that parallels physiological insulin release.
Ključne besede: endocrinology, computational biophysics, calcium signalling, biological physics
Objavljeno v DKUM: 23.06.2017; Ogledov: 1210; Prenosov: 315
Celotno besedilo (957,14 KB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
10. The analysis of intracellular and intercellular calcium signaling in human anterior lens capsule epithelial cells with regard to different types and stages of the cataractMarko Gosak, Rene Markovič, Aleš Fajmut, Marko Marhl, Marko Hawlina, Sofija Andjelić, 2015, izvirni znanstveni članek Opis: In this work we investigated how modifications of the Ca2+ homeostasis in anterior lens epithelial cells (LECs) are associated with different types of cataract (cortical or nuclear) and how the progression of the cataract (mild or moderate) affects the Ca2+ signaling. We systematically analyzed different aspects of intra- and inter-cellular Ca2+ signaling in the human LECs, which are attached to surgically isolated lens capsule (LC), obtained during cataract surgery. We monitored the temporal and spatial changes in intracellular Ca2+ concentration after stimulation with acetylcholine by means of Fura-2 fluorescence captured with an inverted microscope. In our analysis we compared the features of Ca2+ signals in individual cells, synchronized activations, spatio-temporal grouping and the nature of intercellular communication between LECs. The latter was assessed by using the methodologies of the complex network theory. Our results point out that at the level of individual cells there are no significant differences when comparing the features of the signals with regard either to the type or the stage of the cataract. On the other hand, noticeable differences are observed at the multicellular level, despite inter-capsule variability. LCs associated with more developed cataracts were found to exhibit a slower collective response to stimulation, a less pronounced spatio-temporal clustering of LECs with similar signaling characteristics. The reconstructed intercellular networks were found to be sparser and more segregated than in LCs associated with mild cataracts. Moreover, we show that spontaneously active LECs often operate in localized groups with quite well aligned Ca2+ activity. The presence of spontaneous activity was also found to affect the stimulated Ca2+ responses of individual cells. Our findings indicate that the cataract progression entails the impairment of intercellular signaling thereby suggesting the functional importance of altered Ca2+ signaling of LECs in cataractogenesis.
Ključne besede: intracellular calcium signaling, anterior lens, epithelial cells, cataract
Objavljeno v DKUM: 19.06.2017; Ogledov: 1202; Prenosov: 410
Celotno besedilo (1,45 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
