Detail předmětu

Applied AI in Life Sciences

FEKT-MPA-AUIAk. rok: 2026/2027

Předmět je zaměřen na moderní metody aplikované umělé inteligence a strojového učení v oblasti živých věd, zejména biomedicíny, biologie a bioinformatiky. Důraz je kladen na pravděpodobnostní přístupy, práci s nejistotou, robustnost modelů a jejich interpretovatelnost v reálných aplikačních scénářích. Výuka kombinuje teoretické přednášky s projektově orientovanými počítačovými cvičeními, ve kterých studenti řeší praktické úlohy na reálných datech z oblasti signálů, obrazů a bioinformatiky. Součástí předmětu jsou také témata etiky, fairness, regulace a klinické implementace AI systémů, s cílem připravit studenty na praktické nasazení AI v reálném výzkumném a klinickém prostředí.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky úspěšného absolvování předmětu stanovuje každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu a zahrnují:

  • Plnou účast a aktivní zapojení do počítačových cvičení.
  • Splnění průběžných požadavků vyplývajících z projektové práce.
  • Absolvování půlsemestrálního teoretického testu.
  • Absolvování kolokvia a diskuse o výsledcích projektů.

Pro získání klasifikovaného zápočtu a absolvování předmětu je nutné z výše uvedených aktivit získat alespoň 50 bodů.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s principy a metodami aplikované umělé inteligence v živých vědách a naučit je tyto metody kriticky používat v praxi. Studenti získají schopnost navrhovat, implementovat a hodnotit AI modely s ohledem na nejistotu, interpretovatelnost, robustnost a etické aspekty. Důraz je kladen na porozumění reálným datům, validačním postupům a omezením modelů v klinickém a biologickém kontextu, stejně jako na schopnost týmové práce a prezentace výsledků projektů.

Základní literatura

CHRISTOPHER M. BISHOP. 2006. Pattern Recognition and Machine Learning. Springer Verlag. ISBN 978-0-387-31073-2. (EN)
KEVIN P. MURPHY. 2012. Machine Learning: A Probabilistic Perspective. Ilustrated ed. MIT Press. ISBN 9780262018029. (EN)

Doporučená literatura

Explainable AI: Interpreting, Explaining and Visualizing Deep Learning. 2019. Lecture Notes in Computer Science [online]. Cham: Springer International Publishing, 11700(1), 439 [accessed 2026-1-30]. DOI: 10.1007/978-3-030-28954-6. ISBN 9783030289539. ISSN 0302-9743. Available at: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-030-28954-6.pdf (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-BTB magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPCN-BTB magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPAN-BIO magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program MPCN-BIO magisterský navazující

    specializace MPC-BIO_TECH , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Úvod do aplikované umělé inteligence v živých vědách, přehled metod, specifika biologických a klinických dat.
  2. Bayesovské modelování, práce s nejistotou a principy pravděpodobnostního rozhodování, Bayesovská inference.
  3. Monte Carlo metody, stochastické simulace a aproximační inference.
  4. Bayesovská optimalizace a optimalizace nákladných a black-box funkcí, Gaussovské procesy a akviziční funkce.
  5. Hyperparametry modelů a jejich optimalizace.
  6. Vysvětlitelnost a interpretovatelnost modelů, post-hoc metody a klinické požadavky.
  7. Bias, fairness a etické aspekty AI v živých vědách.
  8. Robustnost, generalizace, distribuční posun a spolehlivost modelů v reálném nasazení.
  9. Validace, klinická implementace, regulace AI systémů, certifikace, MDR, AI Act a FAIR data.

Cvičení na počítači

52 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Praktická cvičení jsou koncipována jako projektově orientovaná výuka zaměřená na konkrétní aplikační oblasti umělé inteligence v živých vědách. Každý tematický blok je řešen formou samostatného projektu, jehož řešení je během několika hodin postupně rozvíjeno, implementováno i vyhodnocováno. Důraz je kladen na propojení teoretických poznatků z přednášek s reálnými daty a praktickými úlohami, odborné diskuse dosažených výsledků v kontextu biologických, biomedicínských nebo klinických aplikací.

  1. Aplikační využití AI v analýze biomedicínských signálů se zaměřením na detekci událostí, klasifikaci a predikci v klinických a výzkumných úlohách.
  2. Aplikační využití AI v analýze obrazových dat z lékařského zobrazování a mikroskopie, včetně segmentace, detekce, klasifikace a metod hlubokého učení.
  3. Aplikační využití AI v analýze bioinformatických a omických dat, zahrnující sekvenční analýzu, predikci biologických funkcí a integraci heterogenních dat.
  4. Návrh a implementace real-time AI systémů s důrazem na nízkou latenci, edge AI, online rozhodovací podporu a průběžný monitoring.

Individuální příprava na cvičení

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Individuální příprava na závěrečnou zkoušku

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor