| Ders Adı | Kodu | Yarıyıl | T+U Saat | Kredi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| Kaos ve Fraktalların Biyomedikal Uygulamaları | BMM 522 | 0 | 3 + 0 | 3 | 6 |
| Ön Koşul Dersleri | |
| Önerilen Seçmeli Dersler | |
| Dersin Dili | Türkçe |
| Dersin Seviyesi | YUKSEK_LISANS |
| Dersin Türü | Seçmeli |
| Dersin Koordinatörü | Doç.Dr. İHSAN PEHLİVAN |
| Dersi Verenler | |
| Dersin Yardımcıları | |
| Dersin Kategorisi | Alanına Uygun Öğretim |
| Dersin Amacı | Kaos, kaotik işaret, kaotik sistem kavramlarını öğrenmek. Kaotik sistemlerin dinamik analiz yöntemlerini kavramak. Biyomedikal sinyallerin kaotik özelliklerini öğrenmek. Kardiovasküler aktivite ve EKG sinyallerinin kaotik yapısını öğrenmek. Lyapunov üstelleri ile EKG ve EEG sinyallerindeki kaotik yapının analizini yapabilmek. Kaotik sistemlerin elektronik devrelerinin tasarlayabilmek. Kaotik sinyallerin ve elektronik osilatörlerin uygulama alanlarını tanımak. Çeşitli kaotik nöron modellerini tanıyarak, devre tasarım ve gerçeklemelerini yapabilmek (FitzHugh-Nagumo Nöron Modeli, Hodgkin-Huxley Nöron Modeli, Hindmarsh-Rose Nöron Modeli, Morris-Lecar, Izhikevich Nöron Modelleri). Biyoloji, Pataloji, Biyotıpta Fraktalları tanımak. Habis Beyin Tümörleri örneği üzerinden Mikrodamar Ağ Yapılarının Fraktal Analizlerini araştırmak. |
| Dersin İçeriği | Kaos, kaotik işaret, kaotik sistem, kaotik sistemlerin dinamik analiz yöntemleri, çözümlerin varlığı, tekliği, başlangıç koşullarına ve parametrelere hassas bağımlılık, Zaman serileri, faz portreleri, denge noktaları, özdeğerler, Lyapunov Üstelleri, kaotiklik boyutu, Lyapunov Üstelleri Spektrumu, çatallaşma diyagramı, Biyomedikal sinyallerin kaotik özellikleri, Kardiovasküler aktivitedeki kaosun temelleri, EKG sinyallerinin kaotik yapısı, Lyapunov üstelleri ile EKG ve EEG sinyallerindeki kaotik yapının analizi, Kaotik biyomedikal sinyaller için Lyapunov boyutu ve fraktal boyut hesaplaması, işlemsel kuvvetlendiriciler(Opamp’lar), Temel işlem blokları: kuvvetlendirici, tersleyici, toplayıcı, türev alıcı, entegral alıcı, analog çarpma devreleri, İşlemsel elemanların temel analog işlem blokları olarak uygulamaları, lineer işlem devreleri tasarımı, Kaotik sistemlerin elektronik devrelerinin tasarlanması, Kaotik sinyallerin ve elektronik osilatörlerin uygulama alanları, Kaotik nöron modelleri, devre tasarım ve gerçeklemeleri (FitzHugh-Nagumo Nöron Modeli, Hodgkin-Huxley Nöron Modeli, Hindmarsh-Rose Nöron Modeli, Morris-Lecar, Izhikevich Nöron Modelleri), Biyoloji ve Patalojide Fraktallar, Biyotıpta Fraktallar, Habis Beyin Tümörlerindeki Mikrodamar Ağ Yapılarının Fraktal Analizi |
| # | Ders Öğrenme Çıktıları | Öğretim Yöntemleri | Ölçme Yöntemleri |
|---|---|---|---|
| 1 | Kaos, kaotik işaret, kaotik sistem kavramlarını öğrenir. | Anlatım, Soru-Cevap, Gösteri, | Sınav , |
| 2 | Kaotik sistemlerin dinamik analiz yöntemlerini bilir ve sistemlerin analizlerini yapar. | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Gösteri, Benzetim, Bireysel Çalışma, Problem Çözme, Proje Temelli Öğrenme , | Sınav , Ödev, Proje / Tasarım, Portfolyo, |
| 3 | Kaotik sistemlerin elektronik devrelerini tasarlar ve kurar. | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Gösteri, Gösterip Yaptırma, Grup Çalışması, Benzetim, Deney / Laboratuvar, Bireysel Çalışma, Problem Çözme, Proje Temelli Öğrenme , | Sınav , Ödev, Proje / Tasarım, Portfolyo, |
| 4 | Kaotik sinyallerin ve elektronik osilatörlerin uygulama alanlarını bilir. | Anlatım, Soru-Cevap, Gösteri, Bireysel Çalışma, | Sınav , Ödev, |
| 5 | Biyomedikal sinyallerin kaotik özelliklerini öğrenir. | Anlatım, Soru-Cevap, Gösteri, | Sınav , |
| 6 | Kardiovasküler aktivite ve EKG sinyallerinin kaotik yapısını öğrenir. | Anlatım, Soru-Cevap, Gösteri, | Sınav , |
| 7 | Lyapunov üstelleri ile EKG ve EEG sinyallerindeki kaotik yapının analizini yapar. | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Gösteri, Benzetim, Bireysel Çalışma, Problem Çözme, Proje Temelli Öğrenme , | Sınav , Ödev, Proje / Tasarım, Portfolyo, |
| 8 | Çeşitli kaotik nöron modellerini tanıyarak, devre tasarım ve gerçeklemelerini yapar. | Anlatım, Soru-Cevap, Alıştırma ve Uygulama, Gösteri, Grup Çalışması, Benzetim, Deney / Laboratuvar, Bireysel Çalışma, Problem Çözme, Proje Temelli Öğrenme , | Sınav , Ödev, Proje / Tasarım, Portfolyo, |
| 9 | Biyoloji, Pataloji, Biyotıpta Fraktalları tanır | Anlatım, Soru-Cevap, Gösteri, | Sınav , |
| 10 | Habis Beyin Tümörleri örneği üzerinden Mikrodamar Ağ Yapılarının Fraktal Analizleri hakkında bilgi sahibi olur. | Anlatım, Soru-Cevap, Gösteri, | Sınav , Ödev, |
| Hafta | Ders Konuları | Ön Hazırlık |
|---|
| Kaynaklar | |
|---|---|
| Ders Notu | |
| Ders Kaynakları | [1] Arnon Cohen, Biomedical Signal Processing, CRC Press., 2002. [2] Rangaraj M. Rangayyan, Metin Akay (Editor), Biomedical Signal Analysis : A case study approach, John Wiley [3] Suresh R. Devasahayam, Signals and Systems in Biomedical Engineering: Signal Processing and Physiological Systems Modelling, Plenum Pub. Kluwer Academic, 2000 [4] M. Akay, Biomedical Signal Processing, Academic Press, 1994. [5] L.O.Chua, C.A.Desoer, Linear and Nonlinear Circuits 1987-Mc Graw Hill [6] F. Anday, Aktif Devre Sentezi, İTÜ Rektörlüğü, sayı:1459, 1992 [7] F. Anday, Devre Sentezine Giriş, İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesi, 1993 [8] Guanrong Chen, Tetsushi Ueta, Chaos in Circuits and Systems, World Scientific, 2002. [9] Ott,E., “Chaos in dynamical Systems” USA,2002. [10] PEHLİVAN İ, “Yeni Kaotik Sistemler: Elektronik Devre Gerçeklemeleri, Senkronizasyon Ve Güvenli Haberleşme Uygulamaları”, Sakarya Üniversitesi, FBE, Doktora tezi, 2007. [11] AKİF AKGÜL, IRENE MOROZ, SUNDARAPANDIAN VAIDYANATHAN, İHSAN PEHLİVAN, “A new four-scroll chaotic attractor and its engineering applications”, OPTIK, Volume 127, Issue 13, 5491-5499, July 2016 [12] SERDAR ÇİÇEK, ABDULLAH FERİKOĞLU, İHSAN PEHLİVAN, “A new 3D chaotic system: Dynamical analysis, electronic circuit design, active control synchronization and chaotic masking communication application”, OPTIK, Volume 127, Issue 8, 4024-4030, April 2016 [13] CHUNBIAO LI, İHSAN PEHLİVAN, JULIEN CLINTON SPROTT, “Amplitude-phase control of a novel chaotic attractor”, Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, Volume 24, Issue 1, 1-11, January 2016 [14] SELÇUK COSKUN, SİNAN TUNCEL, İHSAN PEHLİVAN, AKİF AKGÜL, “Microcontroller-Controlled Electronic Circuit for Fast Modelling of Chaotic Equations”, Electronics World, Volume 121, Issue 1947, 24-25, March 2015 [15] CHUNBIAO LI, İHSAN PEHLİVAN, JULIEN CLINTON SPROTT, AKİF AKGÜL “A novel four-wing strange attractor born in bistablity”, IEICE Electronics Express, Volume 12, N0.4, 1-12, 2015 [16] IHSAN PEHLIVAN, IRENE M. MOROZ, SUNDARAPANDIAN VAIDYANATHAN, “Analysis, Synchronization and Circuit Design of a Novel Butterfly Attractor”, Journal of Sound and Vibration, Volume 333, Issue 20, 5077-5096, 2014 [17] İ. KOYUNCU, A. T. ÖZCERIT, İ. PEHLIVAN, “Implementation of FPGA-based Real Time Novel Chaotic Oscillator", Nonlinear Dynamics, Vol 77, Issue 1-2, 49–59, 2014. [18] KOYUNCU İ., OZCERİT A. T., PEHLİVAN İ., “An Analog Circuit Design and FPGA-Based Implementation of the Burke-Shaw Chaotic System”, Optoelectronics and Advanced Materials–Rapid Communications, Vol.7, No.9-10, p. 635–638, September-October 2013 |
| Sıra | Program Çıktıları | Katkı Düzeyi | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 1 | Biyomedikal konularında tümleşik bir bilim ve mühendislik anlayışı | ||||||
| 2 | Mühendislik ve biyoloji ara yüzeyindeki problemlerin çözümüne ileri matematiği uygulama yeteneği | ||||||
| 3 | Canlı sistemler üzerinde ölçümler yapma ve sonuçları yorumlama yeteneği | ||||||
| 4 | Çok-disiplinli takımlarda çalışma yeteneği | ||||||
| 5 | Canlı ve cansız malzeme ve sistemlerle ilgili problemleri ele alma | ||||||
| 6 | Biyomedikal mühendisliği alanındaki problemlerin tanımlanması ve çözümünde modern teknikleri, araçları, işlemleri ve bilgiyi kullanma yetkinliği | ||||||
| Değerlendirme Sistemi | |
|---|---|
| Yarıyıl Çalışmaları | Katkı Oranı |
| 1. Ara Sınav | 50 |
| 1. Proje / Tasarım | 50 |
| Toplam | 100 |
| 1. Final | 50 |
| 1. Yıl İçinin Başarıya | 50 |
| Toplam | 100 |
| AKTS - İş Yükü Etkinlik | Sayı | Süre (Saat) | Toplam İş Yükü (Saat) |
|---|---|---|---|
| Ders Süresi (Sınav haftası dahildir: 16x toplam ders saati) | 16 | 3 | 48 |
| Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi(Ön çalışma, pekiştirme) | 16 | 2 | 32 |
| Ara Sınav | 1 | 20 | 20 |
| Proje / Tasarım | 1 | 20 | 20 |
| Performans Görevi (Arazi Çalışması) | 1 | 25 | 25 |
| Toplam İş Yükü | 145 | ||
| Toplam İş Yükü / 25 (Saat) | 5,8 | ||
| Dersin AKTS Kredisi | 6 | ||