Modellierung und Simulation biologischer Systeme: Online-Quiz für Studierende

Question 1

Welches Ziel verfolgt die Systembiologie?

Accepted Answer

Gesamtheitliches Verständnis biologischer Systeme

Answer

Identifizierung einzelner Gene und Proteine

Answer

Untersuchung isolierter biologischer Prozesse

Answer

Entwicklung neuer Medikamente

Question 2

Welches Merkmal unterscheidet agentenbasierte Modelle von anderen Modellierungsansätzen?

Accepted Answer

Betrachtung von individuellen Entitäten

Answer

Fokus auf globale Systemdynamiken

Answer

Deterministische Berechnungen

Answer

Kontinuierliche Zustandsänderungen

Question 3

Wie wird die zeitliche Änderung einer Variablen in einem Differentialgleichungsmodell dargestellt?

Accepted Answer

Als Ableitung erster Ordnung

Answer

Als Ableitung zweiter Ordnung

Answer

Als Integral über die Zeit

Answer

Als Summe der Änderungen über alle Zustände

Question 4

Welcher Parameter steuert in einem agentenbasierten Modell die Interaktion zwischen Agenten?

Accepted Answer

Interaktionsradius

Answer

Diffusionsrate

Answer

Wachstumsrate

Answer

Zeitschritt

Question 5

Welches der folgenden Modelle beschreibt das Verhalten einzelner Agenten in einem System?

Accepted Answer

Zellulärer Automat

Answer

Differentialgleichungsmodell

Answer

Neuronales Netzwerk

Answer

Bayes'sches Netzwerk

Question 6

Welche Eigenschaft trifft auf Differentialgleichungsmodelle zu?

Accepted Answer

Sie sind deterministisch und kontinuierlich.

Answer

Sie können diskrete Zustände darstellen.

Answer

Ihre Simulation kann immer in Echtzeit erfolgen.

Answer

Sie sind für die Modellierung komplexer biologischer Prozesse ungeeignet.

Question 7

Welche Software wird häufig für die Modellierung und Simulation biologischer Systeme eingesetzt?

Accepted Answer

MATLAB

Answer

Microsoft Excel

Answer

Google Spreadsheets

Answer

PowerPoint

Question 8

Was ist das Ziel der Sensitivitätsanalyse in der biologischen Simulation?

Accepted Answer

Ermittlung kritischer Modellparameter

Answer

Verkürzung der Simulationszeit

Answer

Verbesserung der Simulationsgenauigkeit

Answer

Optimierung des Simulationsaufbaus

Question 9

Welche Anwendung ist ein Beispiel für den Einsatz biologischer Simulationen?

Accepted Answer

Alle genannten Anwendungen

Answer

Vorhersage der Ausbreitung von Epidemien

Answer

Optimierung von Behandlungsplänen

Answer

Entwicklung neuer Medikamente

Question 10

Welche der folgenden Methoden wird zur Modellierung komplexer biologischer Systeme mit mehreren interagierenden Komponenten eingesetzt?

Accepted Answer

Agentenbasierte Modelle

Answer

Statistische Modelle

Answer

Neuronale Netze

Answer

Lineare Regression

Question 11

Welche der folgenden Annahmen trifft auf agentenbasierte Modelle zu?

Accepted Answer

Agenten können komplexe Verhaltensweisen aufweisen.

Answer

Agenten agieren unabhängig voneinander.

Answer

Agenten können keine eigenen Verhaltensregeln besitzen.

Answer

Agenten reagieren nicht auf ihre Umgebung.

Question 12

Welches der folgenden Programme wird für die Simulation und Analyse von Differentialgleichungsmodellen häufig verwendet?

Accepted Answer

MATLAB

Answer

Excel

Answer

Word

Answer

PowerPoint

Question 13

Welche der folgenden Aussagen über systembiologische Ansätze ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie betrachten biologische Systeme als komplexe Netzwerke.

Answer

Sie konzentrieren sich ausschließlich auf die Identifizierung einzelner Gene und Proteine.

Answer

Sie verlassen sich ausschließlich auf experimentelle Ansätze.

Answer

Sie ersetzen die experimentelle Forschung vollständig.

Question 14

Welche gesellschaftliche Chance bietet die Modellierung und Simulation biologischer Systeme?

Accepted Answer

Verbesserte Vorhersage und Prävention von Krankheiten

Answer

Gesteigerter Energieverbrauch

Answer

Erschwerte medizinische Diagnose

Answer

Verlust von Arbeitsplätzen

Question 15

Welche der folgenden Aussagen beschreibt ein agentenbasiertes Modell?

Accepted Answer

Individuelle Einheiten, sogenannte Agenten, interagieren und verhalten sich gemäß definierter Regeln

Answer

Das Modell basiert auf Wahrscheinlichkeitsverteilungen

Answer

Das System wird durch ein System von Differentialgleichungen beschrieben

Question 16

Welcher Parameter wird in einem logistischen Wachstumsmodell verwendet, um die maximale Population, die ein Lebensraum tragen kann, darzustellen?

Accepted Answer

K

Answer

N0

Answer

r

Question 17

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Monte-Carlo-Simulation?

Accepted Answer

Zufällige Stichproben werden generiert, um die Verteilung einer Variablen zu schätzen.

Answer

Individuelle Einheiten, sogenannte Agenten, interagieren und verhalten sich gemäß definierter Regeln

Answer

Ein System von Differentialgleichungen wird numerisch gelöst

Question 18

Welcher der folgenden Datentypen wird zur Darstellung der Zeit in agentenbasierten Modellen verwendet?

Accepted Answer

Diskret

Answer

Nominal

Answer

Ordinal

Answer

Kontinuierlich

Question 19

Welche der folgenden Aussagen ist ein Vorteil der Verwendung von Simulationen in der Biologie?

Accepted Answer

Ermöglicht die Untersuchung komplexer Systeme unter kontrollierten Bedingungen

Answer

Liefert immer genaue Vorhersagen

Answer

Ersetzt die Notwendigkeit von Experimenten

Question 20

Was ist der Zweck der Kalibrierung eines Modells?

Accepted Answer

Anpassung der Modellparameter, um die Übereinstimmung mit empirischen Daten zu verbessern

Answer

Erstellung eines neuen Modells von Grund auf

Answer

Validierung des Modells an einem unabhängigen Datensatz

Question 21

Was ist das Ziel der Validierung eines Simulationsmodells?

Accepted Answer

Bewertung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Modells

Answer

Optimierung der Modellparameter

Answer

Identifizierung von Fehlern im Modellcode

Question 22

Welches der folgenden Modelle ist ein deterministisches Differentialgleichungsmodell, das die zeitliche Veränderung von Systemvariablen beschreibt?

Accepted Answer

Lotka-Volterra-Gleichungen

Answer

Neuronales Netz

Answer

Agentenbasiertes Modell

Answer

Zellulärer Automat

Question 23

Welches ist das primäre Ziel einer Simulation in der Systembiologie?

Accepted Answer

Vorhersagen über das Verhalten biologischer Systeme treffen

Answer

Experimentelle Studien über biologische Systeme durchführen

Answer

Neue biologische Erkenntnisse gewinnen

Question 24

Welche der folgenden Aussagen über agentenbasierte Modelle ist korrekt?

Accepted Answer

Sie modellieren das Verhalten individueller Einheiten in einem System.

Answer

Sie sind ausschließlich für die Modellierung kleiner Systeme geeignet.

Answer

Sie basieren immer auf gewöhnlichen Differentialgleichungen.

Question 25

Nenne ein Softwaretool, das speziell für die Simulation biologischer Systeme entwickelt wurde.

Accepted Answer

COPASI

Answer

Python

Answer

R

Answer

Matlab

Question 26

Nenne einen wesentlichen Vorteil der Modellierung und Simulation in der Systembiologie.

Accepted Answer

Ermöglicht die Analyse komplexer Systeme ohne aufwändige Experimente

Answer

Garantiert stets exakte Vorhersagen

Answer

Macht experimentelle Studien überflüssig

Question 27

Welche Methode wird häufig zur Modellierung von Stoffwechselwegen eingesetzt?

Accepted Answer

Flux Balance Analyse

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Answer

Regula-Falsi-Methode

Answer

Kinetische Modellierung

Question 28

Welche Einschränkung ist mit agentenbasierten Modellen verbunden?

Accepted Answer

Sie können rechenintensiv sein.

Answer

Sie erfordern immer experimentelle Daten zur Kalibrierung.

Answer

Ihre Ergebnisse sind nicht deterministisch.

Answer

Sie sind nur für die Modellierung kleiner Systeme geeignet.

Question 29

Welche Aussage über Differentialgleichungsmodelle ist korrekt?

Accepted Answer

Sie beschreiben die zeitliche Veränderung von Systemvariablen.

Answer

Sie sind immer linear.

Answer

Sie können nicht zur Modellierung stochastischer Prozesse verwendet werden.

Question 30

Welcher Aspekt ist entscheidend für die Validierung von Simulationsmodellen in der Systembiologie?

Accepted Answer

Vergleich von Simulationsergebnissen mit experimentellen Daten

Answer

Entwicklung eines Modells mit möglichst vielen Parametern

Answer

Verwendung komplexer mathematischer Algorithmen

Question 31

Was ist ein wichtiger Schritt im Prozess der Kalibrierung von Simulationsmodellen?

Accepted Answer

Anpassung von Modellparametern anhand experimenteller Daten

Answer

Automatische Durchführung ohne menschliches Eingreifen

Answer

Kalibrierung ist unnötig bei gut entwickelten Modellen

Question 32

Welcher Aspekt ist ein grundlegender Bestandteil der Modellierung und Simulation biologischer Systeme?

Accepted Answer

Mathematische Modellierung

Answer

Empirische Beobachtungen

Answer

Hypothesengenerierung

Answer

Datenanalyse

Question 33

Welche Art von Modell eignet sich am besten zur Abbildung komplexer biologischer Interaktionen?

Accepted Answer

Agentenbasiertes Modell

Answer

Lineares Differentialgleichungsmodell

Answer

Lineares Regressionsmodell

Answer

Neuronales Netzwerk

Question 34

Welche der folgenden Softwareplattformen ist speziell für die computergestützte Modellierung und Simulation biologischer Systeme konzipiert?

Accepted Answer

COPASI

Answer

MATLAB

Answer

Python

Answer

Excel

Question 35

Welche Vorgehensweise wird zur Validierung der Genauigkeit eines biologischen Simulationsmodells herangezogen?

Accepted Answer

Abgleich mit experimentellen Daten

Answer

Alleiniger Fachverstand

Answer

Theoretische Annahmen

Answer

Intuitives Verständnis

Question 36

Welche Einschränkung ist mit der Modellierung und Simulation biologischer Systeme verbunden?

Accepted Answer

Modelle können nur begrenzte Aspekte eines biologischen Systems abbilden.

Answer

Modelle sind stets perfekt vorhersagbar.

Answer

Modelle erfordern keine experimentelle Validierung.

Question 37

Welche Anwendung der Modellierung und Simulation biologischer Systeme ist von höchster Relevanz?

Accepted Answer

Vorhersage des Verhaltens biologischer Systeme

Answer

Erstellung ästhetisch ansprechender Grafiken

Answer

Unterhaltungszwecke

Question 38

Welche der folgenden Techniken wird zur Kalibrierung eines biologischen Simulationsmodells eingesetzt?

Accepted Answer

Parameteroptimierung

Answer

Hypothesentest

Answer

Statistische Analyse

Answer

Experimentelles Design

Question 39

Welche ethische Erwägung ist bei der Modellierung und Simulation biologischer Systeme besonders zu berücksichtigen?

Accepted Answer

Datenschutz und Vertraulichkeit

Answer

Hardwareausfälle

Answer

Designfehler

Answer

Softwarefehler

Question 40

Inwiefern kann die Modellierung und Simulation biologischer Systeme zu einer verbesserten Entscheidungsfindung im Gesundheitswesen beitragen?

Accepted Answer

Vorhersage des Krankheitsverlaufs und Bewertung von Behandlungsmöglichkeiten

Answer

Entwicklung neuer Medikamente

Answer

Diagnose von Krankheiten

Question 41

Welche der folgenden Hauptaufgaben erfüllt ein Differentialgleichungsmodell in der Bioinformatik?

Accepted Answer

Beschreibung der zeitlichen Veränderung biologischer Größen

Answer

Identifizierung von Biomarkern für Krankheiten

Answer

Rekonstruktion von Stammbäumen

Answer

Vorhersage individueller Krankheitsverläufe

Question 42

Welches fundamentale Konzept liegt agentenbasierten Modellierungsansätzen zugrunde?

Accepted Answer

Autonome Entscheidungsfindung einzelner Einheiten

Answer

Teildifferentialgleichungen

Answer

Statistische Inferenz

Answer

Lineare Algebraische Gleichungen

Question 43

Welches Software-Tool hat sich speziell für die Simulation agentenbasierter Modelle etabliert?

Accepted Answer

NetLogo

Answer

Python

Answer

MATLAB

Answer

R

Question 44

Welche grundlegende Annahme von Differentialgleichungsmodellen stellt zugleich eine Einschränkung dar?

Accepted Answer

Determinismus und lineares Verhalten

Answer

Stochastisches und nichtlineares Verhalten

Answer

Geringe Rechenkosten

Answer

Agentenbasiertes Verhalten

Question 45

Welches Kriterium ist unabdingbar für die Beurteilung der Güte eines biologischen Modells?

Accepted Answer

Vorhersagegenauigkeit

Answer

Mathematische Eleganz

Answer

Rechenökonomie

Answer

Ästhetik

Question 46

Mit welchem Verfahren wird die Stabilität eines Differentialgleichungsmodells analysiert?

Accepted Answer

Eigenwertanalyse

Answer

Lineare Regression

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Answer

Sensitivitätsanalyse

Question 47

Welches Konzept spielt eine wesentliche Rolle bei der Abbildung von Heterogenität in agentenbasierten Modellen?

Accepted Answer

Verteilungsparameter

Answer

Logistische Regression

Answer

Prinzipalkomponentenanalyse

Answer

Differentialgleichungen

Question 48

Welche Aussage beschreibt am besten die Bedeutung der Validierung in der Systembiologie?

Accepted Answer

Bestätigung der Verlässlichkeit und Übertragbarkeit von Modellen

Answer

Generierung neuer Hypothesen

Answer

Identifizierung von Biomarkern für Krankheiten

Question 49

Welche Herausforderung ist typisch für die agentenbasierte Modellierung biologischer Systeme?

Accepted Answer

Hoher Rechenaufwand und Modellkomplexität

Answer

Schwierigkeiten bei der Parametrisierung

Answer

Mangel an experimentellen Daten

Answer

Geringer Vorhersagewert

Question 50

Welchen Hauptzweck hat die Modellierung und Simulation biologischer Systeme?

Accepted Answer

Biologische Systeme mathematisch zu repräsentieren, um ihr Verhalten vorherzusagen und zu analysieren

Answer

Experimentelle Daten für biologische Systeme zu sammeln

Question 51

Welcher Modelltyp verwendet Differentialgleichungen zur Beschreibung zeitlicher Veränderungen biologischer Zustände?

Accepted Answer

Differentialgleichungsmodell

Answer

Neuronales Netzwerkmodell

Answer

Stochastisches Modell

Question 52

Welche Eigenschaft ist ein charakteristisches Merkmal agentenbasierter Modelle?

Accepted Answer

Modellierung individueller Interaktionen zwischen Entitäten

Answer

Lineare Abhängigkeiten zwischen Variablen

Answer

Kontinuierliche Zustandsänderungen

Question 53

Welcher der folgenden Vorteile der Modellierung und Simulation biologischer Systeme gilt als besonders bedeutend?

Accepted Answer

Ermöglichung prädiktiver Aussagen über das Systemverhalten

Answer

Direkte Beobachtung biologischer Prozesse

Answer

Reduzierung der Kosten für biologische Experimente

Question 54

Welche Einschränkung ist mit der Modellierung und Simulation biologischer Systeme verbunden?

Accepted Answer

Modelle können die volle Komplexität biologischer Systeme nicht vollständig erfassen

Answer

Modelle liefern immer präzise Vorhersagen

Answer

Modelle erfordern keine experimentelle Überprüfung

Question 55

Welche Kennzahl wird häufig zur Beurteilung der Genauigkeit von Modellen biologischer Systeme herangezogen?

Accepted Answer

Root Mean Squared Error (RMSE)

Answer

Korrelationskoeffizient

Answer

P-Wert

Question 56

Welches Tool findet häufig Anwendung bei der Simulation biologischer Systeme?

Accepted Answer

Systems Biology Markup Language (SBML)

Answer

Microsoft Excel

Question 57

Welcher Schritt ist typischerweise Teil des Modellierungsprozesses biologischer Systeme?

Accepted Answer

Festlegung des Modellumfangs und der Modellierungsziele

Answer

Auswahl einer Programmiersprache

Answer

Implementierung des Modells

Question 58

Inwiefern können biologische Systemmodelle Entscheidungsprozesse unterstützen?

Accepted Answer

Durch Bereitstellung von Vorhersagen zu möglichen Ergebnissen verschiedener Maßnahmen

Answer

Durch Ersatz von Tierversuchen

Question 59

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten die Vorteile der Modellierung und Simulation biologischer Systeme?

Accepted Answer

Modellierung ermöglicht es, komplexe Systeme zu vereinfachen und Hypothesen zu testen, die experimentell schwer zu untersuchen sind.

Answer

Modellierung ersetzt vollständig Experimente in der Biologie.

Question 60

Welche Art von Modell verwendet man typischerweise zur Beschreibung der Dynamik von Populationen über die Zeit?

Accepted Answer

Differentialgleichungsmodelle

Answer

Statistische Modelle

Answer

Agentenbasierte Modelle

Answer

Netzwerkmodelle

Question 61

Wie werden in einem agentenbasierten Modell die Individuen einer Population repräsentiert?

Accepted Answer

Als autonome Einheiten mit spezifischen Eigenschaften und Verhaltensregeln.

Answer

Als Teil eines komplexen Netzwerks von Interaktionen.

Answer

Als statistische Verteilungen von Eigenschaften.

Question 62

Welche der folgenden Faktoren können die Genauigkeit eines biologischen Modells beeinflussen?

Accepted Answer

Die Qualität der zugrundeliegenden Daten, die Komplexität des Modells und die Wahl der Parameter.

Answer

Nur die Qualität der zugrundeliegenden Daten.

Answer

Nur die Komplexität des Modells.

Question 63

Welche Software wird häufig für die Simulation von Differentialgleichungsmodellen verwendet?

Accepted Answer

MATLAB

Answer

Microsoft Word

Answer

Photoshop

Answer

Excel

Question 64

Welche der folgenden Aussagen ist KEIN wichtiger Schritt im Prozess der Modellierung und Simulation biologischer Systeme?

Accepted Answer

Die Entwicklung eines Modells ohne Berücksichtigung realer Daten.

Answer

Die Definition des Problems und der relevanten Variablen.

Answer

Die Validierung des Modells anhand von experimentellen Daten.