معلومة

13.7: نشاط - محاكاة مخبرية للعدوى الفيروسية - علم الأحياء

13.7: نشاط - محاكاة مخبرية للعدوى الفيروسية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

الاختبار الذي يتم إجراؤه في المختبر هو محاكاة. تمتلئ كل سلسلة من أنابيب الاختبار بسائل يمثل سوائل الجسم التي قد يتبادلها المرء مع شخص آخر.

أنبوب واحد من السائل "موجب". لا يمكنك التعرف على هذا الكأس من خلال الفحص البصري. ستقوم بإجراء دراسة وبائية لتحديد مصدر السائل الإيجابي.

إجراء

  1. سيعطيك مدربك كوبًا من السوائل. سجل معرّف (حرف) الكأس.
  2. أثناء تفاعلك ، سيتبادل كل منكما السوائل عن طريق سكب بعض السوائل في كوب شريكك ، وجعل شريكك يصب بعضًا من السوائل في كوبك.
  3. سوف تحصل على بطاقات السلوك.
    أ) الخطوة 1: التجارة الأحادية مع شخص على حق.
    ب) الخطوة 2: يقف الأشخاص الفاسدون إلى جانب واحد من الغرفة ويتاجر الجميع مع بعضهم البعض.
    ج) الخطوة 3: يقف الغشاشون ، ويذهبون إلى جانب منحل ، ويتاجرون إما بالغشاش أو منحل.
    د) الخطوة 4: ليلة واحدة تقف وتداول مع واحد آخر ليلة واحدة أو منحل ثم الجلوس.
    هـ) الخطوة 5: التجارة غير الشرعية مع بعضها البعض.
    و) الخطوة 6: يتاجر الغشاشون مع نفس الشخص من قبل.
    ز) الخطوة 7: يجلس الجميع.
    ح) الخطوة 8: التجارة الأحادية مرة أخرى مع الشريك.
  4. سيقوم المدرب بإضافة مؤشر الأس الهيدروجيني إلى الأنبوب الخاص بك ، والأنابيب التي تتحول إلى اللون الوردي تشير إلى الإصابة.
  5. تتبع مسار انتقال المرض.

المعامل عبر الإنترنت

تتفوق كلية الفنون والعلوم بجامعة ويست فيرجينيا على العديد من المدارس الأخرى في جميع أنحاء البلاد من خلال تقديم جميع مختبرات الأحياء والكيمياء والفيزياء عبر الإنترنت هذا الصيف. هذه هي المرة الأولى التي تقدم فيها WVU جميع المعامل الأساسية عبر الإنترنت ، وهذا يعني أنه يمكن للطلاب في بعض الأحيان القيام بأكثر مما يمكنهم فعله في المختبر وجهًا لوجه في المختبر عبر الإنترنت.

قال جريجوري دوناواي ، عميد كلية إبرلي للفنون والعلوم: "إن قدرة هذه الأقسام على نقل المختبرات بسرعة ومهارة عبر الإنترنت تُظهر التزامنا بالتقدم الأكاديمي للطلاب ونجاحهم". "أنا فخور بأن أعضاء هيئة التدريس والموظفين في كليتنا يساهمون في التقليد الممتاز للتدريس والبحث في WVU ، لا سيما في هذا الوقت الأكثر صعوبة."

يقدم قسم الكيمياء في C.Eugene Bennett ، على سبيل المثال ، مختبرات مخصصة عبر الإنترنت ، باستخدام برنامج محاكاة مختبر كيميائي تم فحصه بعناية. تشمل العروض دورات الكيمياء العامة والعضوية والاستقصائية والتحضيرية ، جنبًا إلى جنب مع دورات مختارة من القسم العلوي.

وفقًا لجريجوري دادلي ، رئيس قسم الكيمياء والأستاذ المتميز لأسرة إبرلي ، فإن محاكاة مختبر الكيمياء المخصصة تتميز بمختبرات افتراضية وبيانات حقيقية بالإضافة إلى محتوى خاص بالدورة التدريبية. قام أعضاء هيئة التدريس في WVU الذين يقومون بتدريس الدورات أيضًا بتطوير مواد عبر الإنترنت لتتماشى مع الخبرات المعملية المستقبلية داخل الحرم الجامعي وتقدمها.

يعمل أعضاء هيئة التدريس في قسم الأحياء أيضًا بجد على إنشاء تجربة تعليمية غنية عبر الإنترنت للطلاب. على سبيل المثال ، ستشرف دانا هيوبرت ليما ، الأستاذة المساعدة في علم الأحياء ، على علم الأحياء 220 ، "الخلية الحية" ، وهي دورة شائعة في علم الأحياء والتخصصات المتاخمة لبيولوجيا مع الاهتمام بمجالات مثل الطب وطب الأسنان وعلوم المختبرات الطبية وأبحاث الأمراض أو البحث السريري.

ستشمل الدورة دراسة مدتها فصل دراسي للتقنيات المستخدمة لفهم الفيروسات واختبار العدوى الفيروسية - بما في ذلك COVID-19. قال هيوبرت ليما: "الاختبار السريري الرئيسي لـ COVID-19 يقيس الجينومات الفيروسية ، لذا يمكن استخدامه لمعرفة ما إذا كان شخص ما مصابًا بعدوى نشطة". "بدأ الباحثون أيضًا في استخدام الاختبارات المستندة إلى الأجسام المضادة لمعرفة من قد يكون مصابًا سابقًا ولكن بدون أعراض ، مما سيساعدنا في التعامل مع انتشار الفيروس."

قالت إن جميع هذه الاختبارات تستخدم تقنيات البيولوجيا الجزيئية ، ومن خلال عمليات المحاكاة المتاحة على المنصة عبر الإنترنت ، سيتعلم الطلاب كيفية عمل الاختبارات وسيقومون بتصميم واحدة لعائلة أخرى من الفيروسات

قال هيبرت ليما: "سيوفر الانتقال إلى الإنترنت وقتًا لمناقشة العديد من التقنيات التي لا يمكننا عادة مناقشتها شخصيًا ، بسبب ضيق الوقت وتكلفة التقنيات الجزيئية". سوف نركز على إيجاد ومناقشة تقنيات البيولوجيا الجزيئية في الأخبار ، وتحليل البيانات المنتجة وتفسير تلك البيانات في السياق. سيصمم الطلاب تجارب لحل مشكلات العالم الحقيقي ".

بفضل العمل الجاري بالفعل من قبل قسم الفيزياء وعلم الفلك ، كان الانتقال إلى نقل مختبرات الفيزياء عبر الإنترنت ناجحًا. على مدى السنوات العديدة الماضية ، عمل القسم على مراجعة وتركيز دوراتهم المختبرية على التعلم النشط.

قال بول ميلر ، رئيس قسم الدراسات الجامعية وأستاذ مشارك في التدريس ، "تضيف مختبرات الفيزياء تقليديًا عنصرًا عمليًا لتعلم مفاهيم الفيزياء. أظهرت أبحاث تعليم الفيزياء أنه من الضروري أن يتم تدريس المعامل باستخدام المشاركة النشطة ، مما يمنح الطلاب الفرصة لاتخاذ قرارات بشأن عملية جمع البيانات وتحليلها لإجراء تحقيقات موثوقة ".

هذا هو بالضبط ما سيفعله الطلاب في معامل الفيزياء بجامعة WVU عبر الإنترنت. سيعمل الطلاب مع مقاطع الفيديو التفاعلية والمحاكاة. سيكونون قادرين على التوقف ، والتنقل بين الإطارات ، وتحديد خيارات لخصائص أو كائنات فيزيائية مختلفة ، وأخذ القياسات والقيام بالحسابات.

تقدم WVU رسومًا دراسية تنافسية وهي مكان رائع للتواجد (حتى تقريبًا) هذا الصيف. لمزيد من المعلومات حول مختبرات الأحياء والكيمياء والفيزياء عبر الإنترنت ، أو للتسجيل ، راجع كتالوج الدورات الصيفية.


مقدمة

تعد CRISPR (المعروفة أيضًا باسم CRISPR-Cas9) أداة تقنية حيوية قوية تمنح العلماء وصولاً غير مسبوق إلى التركيب الجيني لجميع الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر (Doudna & amp Sternberg ، 2017). تطورت تقنية كريسبر في الأصل كنظام مناعي تكيفي في البكتيريا للدفاع ضد الفيروسات. عندما يتم تسخيره بشكل مصطنع في المختبر ، فإنه يسمح للعلماء بتحرير الجينات بدقة ودقة تقريبًا كما لو كانوا يستخدمون معالج الكلمات. هذه المقالة بمثابة نشرة للطلاب ، إلى جانب الإجابات وإرشادات المعلم الإضافية ، لتقديم CRISPR-Cas9 في المدرسة الثانوية أو الفصل الدراسي الجامعي.


بيولوجيا فيروسات كورونا

تصيب فيروسات كورونا مجموعة متنوعة غنية من مضيفات الثدييات والطيور. توفر هذه الخاصية ، جنبًا إلى جنب مع حجم الجينوم الكبير ومعدل الطفرة المرتفع نسبيًا ، لا سيما في منطقة البروتين السنبلة (S) المسؤولة عن ارتباط المستقبلات الفيروسية ، مصدرًا مستمرًا للأمراض الحيوانية المنشأ الناشئة المحتملة.

التصنيف والمضيف

4 أجناس Coronaviridae نكون ألفاكورونافوس, فيروس بيتاكورون, دلتاكورونافيروس، و فيروس غاماكورون ( الجدول 1 ). تنتمي فيروسات كورونا البشرية (HCoV) إلى الأجناس الفاكورونافيروس و فيروس بيتاكورون، إلى جانب الفيروسات الأخرى التي تسبب المرض في مجموعة واسعة من أنواع الثدييات ، مثل الألبكة ، والخفافيش ، والإبل ، والقطط ، والأبقار ، والكلاب ، والقوارض ، والفئران ، والخنازير ، والجرذان. أنواع الطيور هي المضيف الرئيسي ل فيروسات دلتاكورون و فيروسات جاماكورون. ظهر فيروس SARS-CoV-2 في الصين في عام 2019 2 ويسبب مرضًا تنفسيًا له مظاهر جهازية يسمى مرض فيروس كورونا 2019 (COVID-19). SARS-CoV-2 هو أ فيروس بيتاكورون ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بشخصين آخرين من أمراض الجهاز التنفسي عالية الإمراض فيروسات بيتاكورون التي ظهرت في آخر 20 & # x000a0 عام: SARS-CoV-1 في عام 2002 1 وفيروس كورونا الشرق الأوسط التنفسي (MERS-CoV) في عام 2012.5 تسبب SARS-CoV-1 و MERS-CoV في 778 و 858 حالة وفاة على التوالي ، 6 في حين تسبب SARS-CoV-2 في أكثر من 2.7 مليون حالة وفاة وأكثر من 100 مليون حالة في جميع أنحاء العالم في وقت كتابة هذه المراجعة (https://coronavirus.jhu.edu/).

الجدول 1.

فيروسات كورونا ومضيفيها الطبيعيين والأمراض أ

اسم الفيروسجنسمضيفمرض
فيروس كورونا الألبكةفيروس بيتاكورونالألبكةالتهاب المعدة والأمعاء
فيروس كورونا الجهاز التنفسي الألبكةألفا كورونافيروسالألبكةالجهاز التنفسي الخفيف
فيروسات كورونا الخفافيش (كثيرة)ألفا كورونافيروسمضربتحت الإكلينيكي
فيروسات كورونا الخفافيش (كثيرة)فيروس بيتاكورونمضربتحت الإكلينيكي
فيروس كورونا ألفا الجمل العربيألفا كورونافيروسجملالجهاز التنفسي الخفيف
فيروس كورونا الجمل العربي HKU23فيروس بيتاكورونجملالتهاب المعدة والأمعاء
فيروس كورونا القططألفا كورونافيروسقطالتهاب الأمعاء
فيروس التهاب الصفاق المعدي القططالفاكورونافيروسقطالتهاب الصفاق
فيروس كورونا البقريفيروس بيتاكورونبقرةالتهاب الأمعاء الشديد والجهاز التنفسي (حمى الشحن)
فيروس التهاب الشعب الهوائية المعديفيروس غاماكورونفرخةالتهاب الشعب الهوائية والتهاب الكلية والفشل التناسلي
فيروس كورونا الكلابألفا كورونافيروسكلبالتهاب الأمعاء
فيروس كورونا الناب الجهاز التنفسيفيروس بيتاكورونكلبالجهاز التنفسي الخفيف
الفيروس التاجي النمسالفاكورونافيروسنمسالتهاب الأمعاء
يروس كورونا الجهازي النمسألفا كورونافيروسنمسالتهاب الصفاق ، التهاب حوائط الأوعية
فيروس كورونا الخيولفيروس بيتاكورونحصانالتهاب المعدة والأمعاء
الفيروسات التاجية البشرية 229E و NL63ألفا كورونافيروسبشرالجهاز التنفسي الخفيف
فيروسات كورونا البشرية OC43 و HKU1فيروس بيتاكورونبشرالجهاز التنفسي الخفيف
فيروس كورونا المرتبط بمتلازمة الشرق الأوسط التنفسيةفيروس بيتاكورونبشرخفيف إلى شديد الالتهاب الرئوي
فيروس كورونا المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمةفيروس بيتاكورونبشرالالتهاب الرئوي الشديد
فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة 2فيروس بيتاكورونبشرالتهاب رئوي حاد مع مضاعفات جهازية
فيروس المنكألفا كورونافيروسالمنكالتهاب الأمعاء
فيروس التهاب الكبد الفيروسيفيروس بيتاكورونالفأرالتهاب الأمعاء والتهاب الكبد والتهاب الدماغ
فيروس ديلتاكورونا الخنازيردلتاكورونافيروسشخص شرهالتهاب المعدة والأمعاء الحاد
فيروس الإسهال الوبائي الخنازيرالفاكورونافيروسشخص شرهالتهاب المعدة والأمعاء الحاد
فيروس التهاب الدماغ والنخاع الدموي الخنازيرفيروس بيتاكورونشخص شرهالقيء والهزال والتهاب الدماغ والنخاع
فيروس الجهاز التنفسي الخنازيرألفا كورونافيروسشخص شرهالجهاز التنفسي الخفيف
فيروس متلازمة الإسهال الحاد الخنازيرالفاكورونافيروسشخص شرهالتهاب المعدة والأمعاء الحاد
فيروس التهاب المعدة والأمعاء المعديةألفا كورونافيروسشخص شرهالتهاب المعدة والأمعاء الحاد
فيروس كورونا الفئرانفيروس بيتاكورونجرذالتهاب الغدد اللعابية ، الجهاز التنفسي الخفيف
فيروس كورونا تركيافيروس غاماكورونديك رومىالتهاب الأمعاء

(أ) مقتبس من Decaro و Lorusso.3

يُعتقد أن ظهور SARS-CoV-1 و MERS-CoV و SARS-CoV-2 يحدث عندما بيتاكورونافيروس يقفز من مضيف حيواني إلى الإنسان. في هذه الخزانات ، تتطور مجموعات الفيروسات المختلفة باستمرار. كما هو موضح مع SARS-CoV-2 ، فإن المتغيرات الجديدة التي تصيب البشر بنجاح قد تولد فيروس HCoV جديدًا مع إمكانية حدوث وباء. من بين 20 نوعًا من فيروسات كورونا ألفا وفيروسات بيتاكورون المعترف بها من قبل اللجنة الدولية للتصنيف الفيروسي ، يوجد 11 نوعًا فقط في الخفافيش ، ويُعتقد أن فيروسات الخفافيش التاجية هذه هي مصدر العديد من فيروسات كورونا المسببة للأمراض. من زباد النخيل في جبال الهيمالايا ، أو كلاب الراكون ، إلى البشر. ومع ذلك ، لا يوجد دليل على أن حيوانات الزباد في البرية كانت مصابة بعدوى SAR-CoV-1 وتم العثور على فيروسات كورونا الخفافيش ذات التسلسل العالي للتماثل مع SARS-CoV-1. هذا يجعل من المحتمل أن يكون أصل فيروس SARS-CoV-1 في الخفافيش والقطط الزباد التي كانت بمثابة مضيف وسيط. وينتقل MERS-CoV من الجمال العربي ، لأنها مستودع معروف للفيروس. تم العثور أيضًا على تماثل لـ MERS-CoV ، مما يشير إلى أن الخفافيش قد تكون أيضًا مستودعًا لـ MERS-CoV. استنادًا إلى التماثل التسلسلي ، يُعتقد أن SARS-CoV-2 هو فيروس كورونا الخفافيش الذي قد يستخدم البنغول الملايو كوسيط. مضيف قبل دخول البشر. يُعتقد أيضًا أن فيروسات كورونا ألفا البشرية ، HCoV-229E و HCoV-NL63 ، قد قفزت من الخفافيش وأصبحت متوطنة في البشر. ، فيروس كورونا الإبل الجمل العربي HKU23 ، و HCoV-HKU ، هو فيروس بيتاكورونا 1 يُعتقد أنه تطور من فيروس كورونا للقوارض. يُعتقد أيضًا أن الخفافيش هي مصدر فيروس متلازمة الإسهال الحاد للخنازير وفيروس الإسهال الوبائي الخنازير. يتلامس السكان بشكل متكرر مع الخفافيش أو الحيوانات البرية الأخرى التي تأوي فيروسات كورونا بسبب فقدان الموائل الطبيعية والتوسع الحضري ، وقد تحدث أوبئة فيروسية إكليلية أخرى 3 ، 4 ، 14 في الجدول 1.

التركيب الجيني والنسخ المتماثل

تمتلك فيروسات كورونا أكبر جينوم الحمض النووي الريبي غير المقسم ، الموجب ، أحادي الشريطة (27 & # x0201332 & # x02009000 نيوكليوتيدات) .6 ، 15 يحتوي الجينوم على هيكل غطاء 5 & # x02032 و 3 & # x02032 بولي أ. يتم ترتيب جينومات فيروس كورونا بشكل مشابه مع جين النسخ المتماثل غير البنيوي المشفر في 5 & # x02032 ثلثي الجينوم والجينات للبروتينات الهيكلية والعديد من البروتينات الملحقة الصغيرة المشفرة في 3 & # x02032 ثالث الجينوم. عند دخول جينوم الحمض النووي الريبي وفك طلاءه في السيتوبلازم ، يتم ترجمة إطارَي القراءة الكبيرتين (ORF1a و ORF1b) للجين المتماثل إلى 2 من البروتينات الكبيرة عبر انزياح الإطار الترجمي. يتم شق هذه البروتينات المتعددة بشكل مشترك لإنتاج البروتينات باستخدام بوليميريز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي ، والبروتيناز ، وربط الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة ، والنوكلياز الخارجي ، و endoRNase ، وأنشطة إنزيم ميثيل الريبوز. تبدأ هذه الإنزيمات في نسخ نسخ الجينوم السلبية. من هذه النسخ الجديدة ذات الجديلة السلبية ، يتم نسخ جينومات جديدة كاملة الطول ومجموعة متداخلة من 3 & # x02032 mRNAs coterminal. بشكل عام ، تتم فقط ترجمة نهاية 5 & # x02032 لكل mRNA في المجموعة المتداخلة. إن حجم الجينوم الكبير بالإضافة إلى البوليميراز المعتمد على الحمض النووي الريبي ، والذي لا يحتوي على وظيفة التدقيق اللغوي ، يعني أنه أثناء الإصابة بفيروس كورونا ، يتم إنتاج مجموعة من الفيروسات الطافرة مع تغيير واحد أو أكثر في الجينوم. بالإضافة إلى ذلك ، تخضع فيروسات كورونا لإعادة التركيب المتماثل وغير المتماثل ، والذي يرتبط بقدرة البوليميراز على تبديل حبلا. تلعب أخطاء البوليميراز وإعادة التركيب دورًا في تطور فيروسات كورونا.

تشفر جميع فيروسات كورونا البروتينات الهيكلية الأربعة التالية: شوكة / سطح (S) ، مغلف / غشاء صغير (E) ، غشاء (M) ، وبروتينات نوكليوكابسيد (N) .6 ، 15 بعض فيروسات بيتاكورونا تشفر أيضًا هيماجلوتينين إستراز (HE) بروتين. يشكل البروتين السكري S النتوءات المميزة البارزة من غلاف الفيروس. يرتبط بمستقبلات سطح الخلية للتوسط في دخول الفيروس إلى الخلية. تعد خصوصية مجال ربط المستقبلات لبروتين S هو المحدد الأساسي لتورم الأنسجة ونطاق المضيف. يطلق بروتين S & # x02013 الاندماج الناجم عن الغشاء الفيروسي مع غشاء الخلية الجينوم الفيروسي في سيتوبلازم الخلية. يمكن نقل بروتين S الذي لم يتم تجميعه في فيريونات إلى أغشية البلازما الخلوية ، حيث يتوسط الخلية واندماج الخلايا # x02013 مما يؤدي إلى إنتاج مخلوط عملاق متعدد النوى. يحفز بروتين S مناعة معادلة وخلوية. على الرغم من أن بروتين E هو مكون ثانوي للفيريون ، إلا أنه يلعب دورًا مهمًا في تجميع الفيريون. بروتين M هو بروتين سكري غشائي متكامل ويوجه تفاعلات البروتين والبروتين # x02013 اللازمة لتجميع جزيئات فيروس كورونا. يلعب البروتين M أيضًا دورًا في تحريض استجابة الإنترفيرون لعدوى الفيروس التاجي. إن البروتين الفوسفوري N هو بروتين أساسي مرتبط بالحمض النووي الريبي والذي يغلف جينوم الحمض النووي الريبي لتشكيل القفيصة الحلزونية. يتفاعل بروتين N مع بروتين M أثناء تجميع الفيروسات. تم الإبلاغ عن بروتين N بالإضافة إلى العديد من البروتينات الملحقة الصغيرة من النوع الأول من ناهضات الإنترفيرون. يشكل بروتين HE ارتفاعًا أقصر على غلاف الفيروس وله ارتباط بحمض السياليك وأنشطة أستيل أستيل ، والتي قد تعزز بروتين S & # x02013 دخول الخلية الوسيطة.

استوائية مستقبلات SARS-CoV-2 عبر الأنواع

تم الاشتباه في استخدام مستقبلات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 بواسطة SARS-CoV-2 على أساس التشابه المتسلسل لمجال ربط مستقبلات الارتفاع (RBD) الخاص بمجال SARS-CoV. تؤكد RBD18 والفحوصات الوظيفية في المختبر أن ACE2 من أنواع متعددة يمكن أن تدعم دخول الفيروس في المختبر ، ولكن بكفاءة مختلفة إلى حد كبير. يتوافق التشابه المتطابق في التسلسل بين الإنسان والقرد وقرد العالم القديم ACE220 مع تعرض البشر وقرود المكاك لعدوى SARS-CoV-2 ويتنبأ بمخاطر عالية للإصابة بالأمراض في القردة العليا المهددة. يبدو أن حساسية الأنواع يتم تحديدها من خلال التشابه المتسلسل لبقايا ربط فيروسية معينة في ACE2 بدلاً من العدد الإجمالي للمخلفات المماثلة. على سبيل المثال ، يختلف مجال الارتباط الفيروسي ACE2 لقرد القرد الشائع عن نظيره البشري بثلاث بقايا فقط ، من المتوقع أن يكون 2 (Y41H ، Q42E) حاسمًا للربط الفيروسي. على النقيض من ذلك ، تختلف منطقة الارتباط الفيروسي لـ ACE2 في الهامستر السوري شديد الحساسية بمقدار 4 مخلفات ، ومع ذلك ، فإن المخلفات الحرجة للدخول تشبه تسلسل ACE2 البشري .18 الخنزير ، مختلف عبر 7/29 بقايا فقط ، ليس عرضة للإصابة بعدوى SARS-CoV-2 على الرغم من تكرار SARS-CoV-2 في خلايا الخنازير في المختبر.19 ومع ذلك ، فإن النمس ، الذي يختلف عن ACE2 البشري في 12/29 بقايا داخل منطقة ربط الفيروس ، يكون عرضة للإصابة. 2 ـ الإصابة. تم اقتراح هذه الاختلافات الوظيفية في عدد صغير من المخلفات الرئيسية المهمة لربط ACE2-SARS-CoV-2 RBD ، خاصة K353H في القوارض.

يعرض SARS-CoV-2 نطاق مضيف أضيق من SARS-CoV

الحيوانات المعرضة للإصابة بفيروس السارس ليست بالضرورة عرضة للإصابة بفيروس SARS-CoV-2 على الرغم من ارتباط كلا الفيروسين بنفس مستقبل المضيف ، ACE-2. ومرة أخرى ، فإن الاختلافات في مجالات ربط ACE2 الحرجة لبروتين S الفيروسي متورطة .23 SARS-CoV & # x02013 قرد مصابة تتطور إلى الالتهاب الرئوي الخلالي ولكنها قد تتطور أيضًا إلى أمراض الكبد والجهاز الهضمي والكلوي .24 الفئران البرية عرضة للإصابة بفيروس SARS-CoV ويصاب بالتهاب رئوي خلالي يمكن تخفيفه عن طريق الفئران ايس 2 الاستئصال .25 الخنازير المصابة بفيروس SARS-CoV سوف تفرز الفيروس وتطور أجسامًا مضادة ولكن لا تصاب بمرض إكلينيكي .26 بصرف النظر عن الاختلافات بين ارتباط SARS-CoV-2 و SARS-CoV RBD بـ ACE2 عبر الأنواع ، توجد اختلافات في الأنواع في توزيع الأنسجة الإضافية. عوامل دخول الخلايا ، مثل TMPRSS2 و furin. يستخدم كل من SARS-CoV-2 و SARS-CoV بروتين سيرين خلوي TMPRSS227 ، 28 لتهيئة البروتين S للحصول على دخول الخلية.على عكس SARS-CoV ، يستخدم SARS-CoV-2 أيضًا بروتين بروبروتين كونفرتيز فيورين 29 من أجل التنشيط المسبق للارتفاع. تقدم هذه العوامل المساعدة أهدافًا دوائية محتملة إضافية وقد تساهم في اختلافات الأنواع في قابلية الإصابة بـ SARS-CoV-2. بينما يتم التعبير عن الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 على نطاق واسع ، فإن التعبير المشترك عن ACE2 و TMRPSS2 يكون أكثر تقييدًا وأعلى في الخلايا الهدبية والمضنية في الجهاز التنفسي ، وخلايا الكأس الأنفية ، والخلايا الرئوية من النوع الثاني ، والضامة الرئوية ، والخلايا المعوية اللفائفية ، وخلايا النبيبات القريبة من الكلى .31 هذا التوزيع متوافق مع مظاهر الجهاز التنفسي والمعوي 32 والكلى 33 لـ COVID-19. أخيرًا ، يكشف التركيب البلوري لـ SARS-CoV-2 و SARS-CoV RBD في المركب مع ACE229 عن الاختلافات التي تسمح بدرجة أكبر نسبيًا من تقارب ربط ACE2 لـ SARS-CoV-2 RBD ، ومع ذلك ، فإن RBD مخفي هيكليًا مقارنة بـ SARS-CoV. يُعتقد أن هذا المزيج يدعم كفاءته الأكبر نسبيًا لدخول الخلية وقدرتها على التملص من المراقبة المناعية


التدريب العملي على نشاط تعقب الفيروس

يتطلب هذا النشاط بعض العناصر غير القابلة للاستهلاك المتوفرة عادةً في الفصول الدراسية لمختبر الكيمياء بالمدارس الثانوية ، راجع قوائم المواد للحصول على التفاصيل.

المناطق الخاضعة: علم الأحياء وعلوم الحياة

توقعات أداء NGSS:

نظرة سريعة

توقعات أداء NGSS:

الأنشطة المرتبطة بهذا الدرس

تعمل الوحدات كدليل لمحتوى معين أو مجال موضوع. متداخلة تحت الوحدات عبارة عن دروس (باللون الأرجواني) وأنشطة عملية (باللون الأزرق).

لاحظ أنه لن تكون جميع الدروس والأنشطة موجودة ضمن الوحدة ، بل قد توجد كمنهج "مستقل" بدلاً من ذلك.

النشرة الإخبارية للشركة المصرية للاتصالات

يظهر فيروس HIV حديث الصنع في هذه الصورة المجهرية ، فور إطلاقه من الخلية المناعية المصابة أسفله مباشرة.

ملخص

الاتصال الهندسي

يواصل مهندسو الطب الحيوي وعلماء الصيدلة العمل على تطوير علاج لمرض الإيدز. إن فهم الآليات البيولوجية الكامنة وراء المرض أمر بالغ الأهمية لتطوير لقاح.

أهداف التعلم

بعد أن يكمل الطلاب هذا النشاط ، سيكونون قادرين على:

  • صف نوع العمل الذي يقوم به علماء الأوبئة.
  • صف ما هو الفيروس.
  • اشرح كيف ينسخ الفيروس نفسه بمجرد أن يرتبط بخلية مضيفة.
  • صف كيف يستجيب الجهاز المناعي للغزو الفيروسي.
  • اشرح سبب كون فيروس نقص المناعة البشرية فريدًا ولا يتم القضاء عليه بسهولة بواسطة جهاز المناعة.

المعايير التعليمية

كل تعليم الهندسة الدرس أو النشاط مرتبط بواحد أو أكثر من المعايير التعليمية في العلوم أو التكنولوجيا أو الهندسة أو الرياضيات (STEM).

جميع معايير K-12 STEM التي يزيد عددها عن 100،000 مغطاة بـ تعليم الهندسة يتم جمعها وصيانتها وتعبئتها بواسطة شبكة معايير الإنجاز (ASN)، مشروع D2L (www.achievementstandards.org).

في ASN ، يتم تنظيم المعايير بشكل هرمي: أولاً حسب المصدر على سبيل المثال، حسب الحالة داخل المصدر حسب النوع على سبيل المثالأو العلوم أو الرياضيات ضمن النوع حسب النوع الفرعي ، ثم حسب الصف ، إلخ.

NGSS: معايير علوم الجيل التالي - العلوم

MS-LS1-3. استخدم حجة مدعومة بالأدلة حول كيف أن الجسم عبارة عن نظام من الأنظمة الفرعية المتفاعلة المكونة من مجموعات من الخلايا. (الصفوف 6-8)

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

اتفاقية المحاذاة: شكرًا على ملاحظاتك!

اتفاقية المحاذاة: شكرًا على ملاحظاتك!

اتفاقية المحاذاة: شكرًا على ملاحظاتك!

يسترشد العلماء والمهندسون بعادات عقلية مثل الصدق الفكري ، والتسامح مع الغموض ، والشك ، والانفتاح على الأفكار الجديدة.

اتفاقية المحاذاة: شكرًا على ملاحظاتك!

معايير الدولة الأساسية المشتركة - الرياضيات
  • أوجد نسبة مئوية من الكمية كمعدل لكل 100 (على سبيل المثال ، 30٪ من الكمية تعني 30/100 ضعف الكمية) حل المشكلات التي تتضمن إيجاد الكل ، مع إعطاء الجزء والنسبة المئوية. (الصف 6) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

الرابطة الدولية لمعلمي التكنولوجيا والهندسة - التكنولوجيا

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

معايير الدولة
كارولينا الشمالية - العلوم
  • تلخيص الخصائص الأساسية للفيروسات والبكتيريا والفطريات والطفيليات المتعلقة بانتشار المرض وعلاجه والوقاية منه. (الصف الثامن) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

قائمة مواد

  • 24-32 أكواب مشروبات بلاستيكية شفافة ، حجم 4 إلى 9 أونصات
  • الماء ، ويفضل المقطر ، حوالي 1 لتر
  • محلول الفينول فثالين ، حوالي 5 مل
  • كربونات الصوديوم (المعروف أيضًا باسم صودا الغسيل) ، ملعقة صغيرة واحدة
  • ماصة أو قطارة للعين يمكن التخلص منها
  • 24-32 أنبوب اختبار صغير
  • انبوب الاختبار
  • دورق أو قارورة أو كوب
  • علامة دائمة
  • 24-32 بطاقة فهرسة (1 لكل طالب) (اختياري)

أوراق العمل والمرفقات

المزيد من المناهج مثل هذا

يتعلم الطلاب كيف تغزو الفيروسات الخلايا المضيفة وتختطف آليات تكاثر الخلايا الخاصة بها من أجل صنع فيروسات جديدة ، والتي يمكن بدورها مهاجمة خلايا مضيفة إضافية. يتعلم الطلاب أيضًا كيف يستجيب الجهاز المناعي للغزوات الفيروسية ، وفي النهاية يهزم الفيروسات - إذا سارت الأمور على ما يرام.

يتعرف الطلاب على المكونات والوظائف الرئيسية لجهاز المناعة والدور الذي يلعبه المهندسون في الحفاظ على صحة الجسم من خلال تصميم الرعاية الطبية مثل اللقاحات والمضادات الحيوية. يتعلمون أيضًا كيف يتم قمع جهاز المناعة لرائد الفضاء أثناء رحلات الفضاء بسبب الأوتار.

مقدمة / الدافع

يعطي الدرس المصاحب خلفية واسعة لهذا النشاط. غالبًا ما يكون الطلاب في المدرسة الإعدادية على دراية بالإيدز وفيروس نقص المناعة البشرية ، لكنهم لا يدركون كيفية ارتباطهم وانتقالهم من شخص لآخر. يمكن أن ينتقل الإيدز عن طريق الاتصال الجنسي وكذلك من خلال ملامسة الدم. قد يعرف العديد من الطلاب شخصًا مصابًا بالإيدز أو فيروس نقص المناعة البشرية ، ولكن لا يعرفون كيف تعمل الفيروسات بشكل عام أو فيروس نقص المناعة البشرية بشكل خاص.

فيروس نقص المناعة البشرية (فيروس نقص المناعة البشرية) هو الفيروس الذي يسبب الإيدز (متلازمة نقص المناعة المكتسب) ويؤثر على حوالي 38 مليون شخص حول العالم.

الفيروس عبارة عن قطعة من DNA / RNA محاطة بغلاف بروتيني وعندما يصيب خلية ، فإنه يمر بسلسلة من الخطوات الموضحة في الشكل 1.

يتفاعل جهاز المناعة البشري بسرعة عندما يغزو الفيروس الجسم ، كما هو موضح في الشكل 2 أدناه.

راجع قسم الخلفية في الدرس ذي الصلة لمزيد من التفاصيل. يجب أن يفهم مهندسو الطب الحيوي وعلماء الأوبئة كيف يصيب الفيروس الخلايا في أجسامنا وكيف يتفاعل جهاز المناعة لدينا مع الغزو من أجل إنشاء اللقاحات والأجهزة الوقائية والإجراءات التي تحافظ على سلامتنا.

الآن بعد أن أصبح لديك فهم أفضل لكيفية إصابة أحد الفيروسات بالعدوى وكيفية عمل أجهزتنا المناعية ، ستقوم بتبادل "سوائل الجسم" مع أشخاص في صفك لمحاكاة كيفية انتشار فيروس مثل فيروس نقص المناعة البشرية!

إجراء

  1. ضع الأكواب على منضدة وضع أنابيب الاختبار في الرف. باستخدام قلم تعليم دائم ، قم بترقيم الكؤوس من 1 إلى 24 أو 28 أو 32 ، حسب حجم الفصل. يرجى قراءة المعلومات حول حجم الفصل في الخطوة 3 من قسم إجراء المحاكاة (أدناه) قبل أن تبدأ! قم بترقيم أنابيب الاختبار بنفس الطريقة. من المهم أن يكون العدد الإجمالي للأكواب وأنابيب الاختبار المستخدمة من مضاعفات أربعة.
  2. ضع كوبًا من الماء في الدورق ، وحركه في كربونات الصوديوم (المعروف أيضًا باسم صودا الغسيل) حتى يذوب تمامًا ويصبح الماء صافيًا. باختيار ثلاثة أكواب مرقمة عشوائيًا ، صب هذا المحلول فيها بحيث يمتلئ كل كوب بحوالي ربعه. صب بعضًا من المحلول المتبقي في ثلاثة من أنابيب الاختبار التي تتوافق أرقامها مع الأكواب ، بحيث يحمل كل أنبوب اختبار حوالي بوصة واحدة من المحلول.
  3. املأ الأكواب الأخرى بحوالي ربعها بالماء. املأ أنابيب الاختبار المتبقية بحوالي 2.5 سم من الماء. ضع أنابيب الاختبار في مكان ما بعيدًا عن الأنظار.
  • راجع مع الطلاب البروتينات المختلفة في أجسامنا والتي تنتجها الخلايا:
    • يتم تصنيع الهيموغلوبين في تطوير خلايا الدم الحمراء داخل نخاع العظام لدينا. يحتوي الهيموغلوبين على الحديد ، مما يمنحه تقاربًا كبيرًا للأكسجين. هذا يعني أنه عندما تمر خلايا الدم الحمراء عبر الشعيرات الدموية القريبة جدًا من الرئتين ، يمر الأكسجين من الهواء المستنشق عبر الأغشية الرقيقة إلى الشعيرات الدموية حيث يتم امتصاصه بسهولة عن طريق جزيئات الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء. يتم نقل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم من خلال الدورة الدموية ويتم إيصاله إلى الأنسجة عند الحاجة إليه. يقوم الهيموغلوبين أيضًا بتخزين الأكسجين لذلك لدينا احتياطي منه.
    • الكولاجين هو بروتين مهم آخر وهو البروتين الهيكلي الرئيسي الموجود في الأنسجة الحيوانية ، بما في ذلك الأنسجة البشرية. إنه يمنح بشرتنا مرونة وهو عنصر مهم في الأربطة والأوتار ، مما يساعد على الحفاظ على قوة المفاصل ومرونتها حتى أنه يوجد في أعيننا وأمعائنا وأجزاء أخرى من الجسم. يتم تصنيع الكولاجين في خلايا وأماكن مختلفة داخل الجسم ، لكن الخلايا الليفية هي أكثر الخلايا المنتجة للكولاجين شيوعًا في جسم الإنسان.
    • الغلوبولينات المناعية عبارة عن بروتينات يشار إليها غالبًا باسم الأجسام المضادة ويستخدمها جهاز المناعة. تصنع الخلايا البائية هذه البروتينات وترتبط بالخلايا الغازية وتدمرها كجزء من دفاعات جهاز المناعة لدينا.

    إجراء المحاكاة

    1. امنح كل طالب بطاقة فهرسة يكتب عليها اسمه. اطلب من كل طالب الحصول على كوب مُجهز ، ثم اكتب الرقم الذي يظهر على الكوب بجانب اسمه أو اسمه على بطاقة الفهرس.
    2. اشرح للطلاب أنهم سوف "يتبادلون السوائل الجسدية" مع ثلاثة طلاب آخرين ، واحدًا تلو الآخر ، باتباع إجراء معين:
      • بعد اختيار زميل في الفصل "لمشاركة" السوائل معه ، يصب أحد أفراد الزوج كل الماء من كوبه أو كوبها في كوب الشريك. ثم يقوم الشريك بسكب نصف السوائل المجمعة مرة أخرى في كوب العضو الأول. بهذه الطريقة يخلط الطلاب سائلين ، لكن في النهاية ، لكل منهما نفس الكمية التي بدأوا بها. يجب على كلا الطالبين تسجيل رقم الكوب الخاص بالشخص الذي تبادلوا السوائل معه للتو. (اشرح عملية التبادل هذه بكوبين إضافيين يحتويان على ماء الصنبور ، مع التأكيد على الحاجة إلى تسجيل أرقام الأكواب.)
      • يجب أن يجد كل طالب بعد ذلك زميلًا مختلفًا في الفصل لتبادل السوائل معه ، وتسجيل رقم الكوب المقابل لهذا التبادل الثاني.
      • يجب على كل طالب بعد ذلك العثور على طالب ثالث لتبادل السوائل معه ، وتسجيل رقم الكأس المقابل للتبادل الثالث. عند الانتهاء من جميع الطلاب ، يجب أن يشارك كل طالب السوائل مع ثلاثة طلاب آخرين بالضبط.
      1. ملاحظة: هذا الرقم ثلاثة مهم لجانب حل المشكلات في التمرين التالي. وبالتالي ، من المهم أيضًا أن يكون العدد الإجمالي للمشاركين من مضاعفات 4 ، لذلك ستعمل الفصول 24 أو 28 أو 32 بشكل مثالي. إذا لم يكن لديك عدد كافٍ من الطلاب لجعل مضاعفات الأربعة ، فمن الأفضل أن تقوم بتجنيد طلاب أو بالغين إضافيين (بما في ذلك نفسك) بدلاً من ترك أي طلاب بالخارج. يحتاج أي مجند إلى التواجد فقط للدقائق القليلة التي يستغرقها إجراء عمليات تبادل السوائل. إذا كان لديك 20 طالبًا أو أقل ، فاستخدم كوبين "مصابين" (وأنابيب اختبار) للمحاكاة ، بدلاً من ثلاثة.
      2. اطلب من الطلاب العودة إلى مقاعدهم وبطاقات الفهرسة وأكواب الماء. أخبر الطلاب ، للأسف ، أن عددًا قليلاً من الأكواب تحتوي على "سوائل جسدية" مصابة بفيروس الإيدز ، HIV ، في بداية المحاكاة. من خلال تبادل السوائل الجسدية مع أصدقائهم ، من المحتمل أن يكون العديد من الطلاب الآن "مصابين بفيروس نقص المناعة البشرية". ثم تجول في الغرفة وضع قطرة أو قطرتين من الفينول فثالين في كل كوب. تحتوي أكواب الماء التي يتحول لونها إلى اللون الوردي الفاتح على "الفيروس" ، لذا فإن كل طالب يكون ماءه ورديًا أصبح الآن "مصابًا" - ومعدًا. عادة ، سيصاب ما لا يقل عن ثلثي الفصل الدراسي بالعدوى أثناء عملية التبادل.
      1. امنح الطلاب فرصة للتعليق على نتائج "تجربتهم". ربما سيسألون من هم الأشخاص الأصليون "المصابون" ، لذا يجب أن تعيد السؤال إليهم ، وتسألهم ، "كيف يمكننا اكتشاف ذلك؟" نشير إلى أن علماء الأوبئة هم علماء وأطباء يحاولون حل مثل هذه الألغاز ، وعلم الأوبئة هو فرع من فروع الطب يهتم بأسباب الأمراض وانتشارها ومكافحتها بين السكان.
      2. توقع من الطلاب أن يدركوا قريبًا أنهم بحاجة إلى البدء بالتخلص من هؤلاء الطلاب الذين لم يصابوا بالعدوى في نهاية التجربة ، ثم حاولوا العمل بشكل عكسي من هناك. تعامل مع هذا على أنه لغز بالنسبة لهم لحلها - حاول الابتعاد عن الأشياء قدر الإمكان. امنحهم الوقت لإدراك أنهم سيحتاجون إلى التنظيم وابتكار طريقة منهجية للنظر في البيانات التي لديهم. من المحتمل أن يدركوا أنهم بحاجة إلى طالب واحد أو اثنين في السبورة لقيادة المناقشة وتسجيل المعلومات أثناء تقدمهم. بمجرد البدء ، قد يكون من السهل في البداية القضاء على الطلاب الذين لم يكن من الممكن أن يكونوا المصابين في البداية ، ولكن الأمر سيصبح بعد ذلك أكثر صعوبة. قد لا يكونوا قادرين على استنتاج الأشخاص المصابين الثلاثة الأصليين ، ولكن يجب أن يكونوا قادرين على التخلص من جميع الطلاب باستثناء 4-6 طلاب.
      3. في هذه المرحلة ، يمكنك إخبارهم أنك ، لحسن الحظ ، أخذت "عينة دم" من الجميع قبل أن يبدأوا في تداول "سوائل الجسم". قم بإنتاج رف أنابيب الاختبار ، واشرح كيف يتم ترقيمها لتتوافق مع الأكواب التي تم استخدامها. ثم اشرح أنه يمكنك اختبار وجود الفيروس باستخدام نفس المؤشر الكيميائي كما كان من قبل. اطلب من أحد الطلاب المتطوعين وضع قطرة من الفينول فثالين في كل أنبوب اختبار ، وسيتمكن الطلاب بعد ذلك من معرفة مدى قربهم من تحديد المصادر الأصلية للفيروس.

      المفردات / التعاريف

      علم الأوبئة: فرع من فروع الطب يهتم بأسباب الأمراض وانتشارها ومكافحتها بين السكان.

      تقدير

      الدراسة الاستقصائية: اطلب من الطلاب إكمال استبيان المعرفة حول الإيدز لقياس مستوى فهمهم للموضوع. إذا أكملوا هذا أثناء الدرس ، يمكنك تخطي ذلك.

      التقييم المضمن في النشاط

      ورقة عمل: راقب الطلاب وهم يكملون ورقة عمل النشاط. هل كل طالب مخطوب؟ هل هم قادرون على إظهار فهم شامل لكيفية دخول الفيروس إلى جسم الإنسان وكيف يحارب الجهاز المناعي الفيروس؟ هل يمكنهم وصف الاختلاف والعلاقة بين فيروس نقص المناعة البشرية والإيدز؟ راجع إجاباتهم لقياس مدى إتقانهم للموضوع.

      تقييم ما بعد النشاط

      تفسيرات: اطلب من الطلاب أن يشرحوا كيف كان النشاط مثالًا جيدًا على كيفية انتشار الفيروس وكيف أن عملهم الاستقصائي مشابه لما يفعله عالم الأوبئة. اطلب من الطلاب شرح نهجهم في تحديد الأشخاص المصابين الأصليين. اطلب من الطلاب استخدام ما تعلموه لوصف كيف أن الجسم عبارة عن نظام من أنظمة فرعية متفاعلة تتكون من مجموعات من الخلايا. تأكد من أنهم يستخدمون الأدلة لدعم حجتهم.

      أسئلة التحقيق

      • ما هي النسبة المئوية للفئة التي أصيبت بعد تبادل السوائل؟ ما هي النسبة المئوية للفئة التي أصيبت في الأصل قبل تبادل السوائل؟
      • لماذا عادة لا يكون من الممكن تحديد الأشخاص المصابين أصلاً بالضبط في وضع مثل هذا؟ عادةً يمكن إرجاع المصادر إلى 4-6 احتمالات ، ولكن لا يمكن تحديد الثلاثة الفعلية إلا إذا قام جميع الطلاب بتبادلاتهم الأولى في وقت واحد ، ثم قاموا جميعًا بتبادلاتهم الثانية في وقت واحد ، وأكملوا التبادلات الثالثة في وقت واحد. بدلاً من ذلك ، أثناء المحاكاة ، سيكون بعض الطلاب قد أكملوا بالفعل تبادلهم الثالث قبل أن يكمل الآخرون تبادلهم الثاني. دون معرفة بالضبط من تبادل السوائل ومتى ، يكاد يكون من المستحيل تحديد الأشخاص الثلاثة الأصليين "المصابين".

      قضايا السلامة

      يمكن أن يعمل الفينول فثالين ، حتى في الجرعات الصغيرة ، كملين. تحذير الطلاب من شرب أي من السوائل المستخدمة في هذا النشاط ، واطلب منهم غسل أيديهم في نهاية النشاط. نظف أي انسكاب جيد.

      نصائح استكشاف الأخطاء وإصلاحها

      • من الأفضل السماح للطلاب باختيار أكوابهم الخاصة من "سوائل الجسم" في بداية المحاكاة ، بدلاً من توزيعها. إذا اختار الطلاب أكوابهم بأنفسهم ، فلا يمكن اتهام المعلم بتعمد إعطاء كوب "مصاب" للطالب. لتسهيل توزيع الأكواب ، اطلب من ثلاثة أو أربعة طلاب فقط اختيار أكوابهم في المرة الواحدة.
      • عندما يحصل جميع الطلاب على أكوابهم ويكونون مستعدين لبدء تبادل السوائل ، تأكد من أنهم يقفون على أقدامهم ، وشجعهم على التجول في الغرفة وليس مجرد التبادل مع من بجانبهم. يمكنك تسهيل ذلك من خلال جعل الطلاب الذين هم أصدقاء مقربون بعيدون عن بعضهم البعض في أجزاء مختلفة من الغرفة في بداية النشاط. إذا تبادل الطلاب فقط مع أولئك الذين هم على مقربة منهم ، أو مع أصدقائهم المقربين فقط في زمرة ، فمن المرجح أن تبقى "العدوى" في مجموعة واحدة من الطلاب ولا يتم توزيعها في جميع أنحاء الفصل.

      ملحقات النشاط

      قد يكون الطلاب مهتمين بالقراءة عن دراسات الحالة الوبائية الأخرى وكيف يقوم علماء الأوبئة بعملهم. فيما يلي امتدادان محتملان لهذا النشاط:

      يحتوي مركز السيطرة على الأمراض على العديد من المقالات حول علم الأوبئة COVID-19 ، بما في ذلك كيفية تحديد موقع تفشي المرض وبيانات الحالة والمزيد حول المرض. يمكن للطلاب الغوص في جائحة عام 2020 وربط المعلومات المستفادة في هذا النشاط بكيفية انتشار COVID-19 بهذه السرعة.

      "محققو الأمراض" ، مقالة ناشيونال جيوغرافيك (يونيو 1991) تصف العمل الكلاسيكي للطبيب جون سنو في لندن لاكتشاف مصدر تفشي الكوليرا في منتصف القرن التاسع عشر. تحكي المقالة أيضًا قصة تفشي المرض بشكل أكثر معاصرة في غرب إفريقيا ، وهو أمر مثير للاهتمام بشكل خاص بسبب الدور الذي يمكن أن تلعبه الممارسات الثقافية السائدة في انتقال المرض.

      حقوق النشر

      المساهمون

      برنامج الدعم

      شكر وتقدير

      تم تطوير هذا المحتوى بواسطة برنامج MUSIC (فهم الرياضيات من خلال العلوم المتكاملة مع المناهج الدراسية) في كلية برات للهندسة بجامعة ديوك في إطار منحة مؤسسة العلوم الوطنية GK-12 رقم. DGE 0338262. ومع ذلك ، لا تمثل هذه المحتويات بالضرورة سياسات NSF ، ولا يجب أن تفترض المصادقة من قبل الحكومة الفيدرالية.


      التطور الجيني لـ SARS-CoV-2

      يوفر النطاق غير المسبوق لتسلسل جينوم SARS-CoV-2 فرصًا فريدة لتتبع تطور SARS-CoV-2 عبر الإنترنت واكتشاف ظهور وانتشار VOI و VOC 42 & # x0201344 (الشكل 2). نظرًا لتسلسل جينوم SARS-CoV-2 وما يترتب على ذلك من تحليل المعلومات الحيوية ، فقد تبين أنه بسبب آلية التدقيق اللغوي الذاتية للحمض النووي الريبي ، تُظهر فيروسات كورونا معدلات طفرة أقل من العديد من فيروسات الحمض النووي الريبي الأخرى ، مثل فيروس الإيبولا وفيروس نقص المناعة البشرية 45 & # x0201348. بالإضافة إلى ذلك ، يعكس معدلها التطوري (أي استبدال النوكليوتيدات) جزئيًا عمل إنزيمات تحرير الحمض النووي الريبي المعتمدة على المضيف (على سبيل المثال ، APOBEC). تخضع فيروسات كورونا بمعدل متوسط ​​يبلغ حوالي 1.12 & # x000d7 10 & # x022123 بدائل للنيوكليوتيدات لكل موقع سنويًا.هذا مشابه لمعدل طفرة SARS-CoV-1 من 0.8 & # x000d7 10 & # x022123 إلى 2.38 & # x000d7 10 & # x022123 ، Ebolavirus & # x02019s معدل طفرة 1.3 & # x000d7 10 & # x022123 وهو أقل من الموسمية معدل طفرة الأنفلونزا 6.7 & # x000d7 10 & # x022123 ومعدل طفرة فيروس نقص المناعة البشرية 4.4 & # x000d7 10 & # x022123 45 & # x0201347،50 & # x0201352.

      (أ) المواقع التي تم فيها اكتشاف المركبات العضوية المتطايرة و VOIs في البداية. (ب) الجدول الزمني الذي يوضح متى ظهرت المركبات العضوية المتطايرة و VOIs في البداية في بيانات التسلسل (وليس الوقت الذي تم فيه الإعلان عن المركبات العضوية المتطايرة و VOIs).

      جانب آخر مهم من تطور SARS-CoV-2 هو أن SARS-CoV-2 ، مثل العديد من فيروسات RNA الأخرى ، يمكن أن يعيش في المضيف كسرب من المتغيرات وثيقة الصلة داخل مضيف فردي ويميل إلى إعادة التركيب 53. أظهرت الدراسات الجينومية وجود مثل هذا التنوع داخل المضيف داخل المضيفين 54 & # x0201360 ، مع دراسة واحدة حددت بين 1 و 52 متغيرًا من النمط الفرداني في كل من 25 مريضًا سريريًا 54. يمكن أن يؤدي تحديد العوامل التي تشكل هذه الهياكل السكانية الفيروسية داخل المضيف إلى تعزيز فهم أفضل للتطور الفيروسي قصير المدى ، بالإضافة إلى توفير رؤى حول تكيف المضيف وتصميم الأدوية واللقاحات. على سبيل المثال ، قد يتيح الدليل على إعادة التركيب داخل المضيف 61 تقدير دور إعادة التركيب في الأصل الحيواني لـ SARS-CoV-2 14 وظهور متغيرات فيروسية جديدة 62 & # x0201364.

      على مدار السنة الأولى من الوباء ، تراكم السارس-CoV-2 تدريجيًا الطفرات وتطور إلى عدة سلالات فيروسية حيث انتشر من خلال السكان البشريين 7،65 & # x0201368. ومع ذلك ، منذ ظهور الوباء حتى سبتمبر 2020 تقريبًا ، لم يكن هناك دليل إحصائي على أن أيًا من طفرات السارس العديدة المميزة قد أدت إلى فقدان أو اكتساب الوظيفة 45 & # x0201347. على سبيل المثال ، قامت إحدى الدراسات بتحليل جميع الجينومات الـ 48454 لـ SARS-CoV-2 المتاحة من GISAID من أواخر يوليو من عام 2020 والتي تم تسلسلها في جميع أنحاء العالم وحددت 12706 طفرة ، 398 منها كانت متكررة ، ولم يرتبط أي منها بتغيير كبير. في القابلية للانتقال 69. خلال صيف عام 2020 ، أثارت طفرة D614G في بروتين S الفيروسي الانتباه لأن هذا المتغير الجديد عالميًا حل محل سلالة SARS-CoV-2 الأصلية على مستوى العالم. أشارت تحليلات علم الوراثة والأدلة السريرية إلى أنه على الرغم من أن المتغير D614G كان مرتبطًا بزيادة الحمل الفيروسي والإصابة بالعدوى 68،70 ، إلا أنه كان أيضًا أكثر عرضة لتحييد الأمصال ولم يكن مرتبطًا بأي تغيير في فعالية اللقاح أو زيادة الإمراض 71.

      تم اكتشاف أول متغير فيروسي لـ SARS-CoV-2 (VOC) للصحة العامة ، والمعروف باسم المتغير B.1.1.7 ، لأول مرة في المملكة المتحدة في سبتمبر 2020. وكشف التحليل الجينومي أن هذا المتغير B.1.1.7 كان أولاً نشأت في أواخر الصيف أو أوائل خريف 2020 ، ثم انتشرت بسرعة في العديد من البلدان ، بما في ذلك أستراليا والدنمارك وإيطاليا وأيسلندا وهولندا والآن الولايات المتحدة 72 & # x0201374. ومع ذلك ، لم يتم التعرف على الإمكانات المرضية الكاملة لهذا المتغير حتى ديسمبر 2020 72. تحتوي السلالة المتغيرة B.1.1.7 على 12 طفرة على الأقل ، بما في ذلك 2 في بروتين S: N501Y ، مما يزيد من قدرة ارتباط SARS-CoV-2 بمستقبلاته الخلوية ، ACE2 ، و P618H ، التي تجاور موقع انشقاق الفورين. في بروتين S 75 & # x0201377. ارتبطت كلتا الطفرتين بزيادة 40 & # x0201380 ٪ في قابلية انتقال هذا المتغير مقارنة بسلالات SARS-CoV-2 السابقة 72. في الآونة الأخيرة ، وجد أن المتغير B.1.1.7 مرتبط بزيادة شدة المرض وزيادة خطر الوفاة مقارنة بالمتغيرات الأخرى 78. بالإضافة إلى ذلك ، يحمل المتغير حذف & # x0039469 & # x0201370 الذي يؤدي إلى فشل الكشف عن طريق بعض الاختبارات الجزيئية SARS-CoV-2 ، والتي يمكن أن تحد من التتبع الناجح لهذه المركبات العضوية المتطايرة 79. ومع ذلك ، لا يوجد دليل حتى الآن على أن هذا البديل يقلل من فعالية اللقاح.

      تم اكتشاف المركبات العضوية المتطايرة الثانية في المملكة المتحدة ، في سبتمبر 2020 ، وتميزت بعدة طفرات ، بما في ذلك E484K في RBD لبروتين S. هذه الطفرة ، التي اكتُشف لاحقًا أنها نشأت بشكل مستقل في متغيرات فيروسية أخرى حول العالم 80 ، مرتبطة بانخفاض النشاط المعادل لأمصال النقاهة وما بعد التطعيم. تشتمل المركبات العضوية المتطايرة الإضافية المتعلقة بـ B.1.1.7 على B.1.351 ، الذي تم اكتشافه لأول مرة في جنوب إفريقيا في نوفمبر 2020 ، 81 حيث انتشر بسرعة. على الرغم من أن التقارير الأخيرة تشير إلى أن هذا البديل قد انتشر أيضًا إلى زامبيا والولايات المتحدة ، فلا يوجد دليل على أن هذه الطفرة تؤثر على شدة المرض 82. يحتوي هذا المتغير أيضًا على طفرات متعددة في بروتين S ، مثل K417N و E484K و N501Y.

      تم اكتشاف VOC الثالث ، P.1 ، في أربعة مسافرين وصلوا إلى اليابان من البرازيل في يناير 2021 83 & # x0201385. يحمل P.1 طفرات مماثلة في مجال RBD مثل B.1.351 (K417T ، E484K ، N501Y) ، والتي يمكن أن تزيد من قابلية الانتقال وتساعد الفيروس على تجنب الأجسام المضادة المعادلة. تأثير طفرة K417T غير معروف. في الآونة الأخيرة ، تم الإعلان عن متغير جيني آخر B.1.427 / B.1.429 باعتباره VOC بسبب انتشاره في الفاشية التي حدثت في كاليفورنيا. هذا المتغير يؤوي طفرة L452R في بروتين S الذي يُشتبه في أنه يمنح مقاومة الأجسام المضادة لـ SARS-CoV-2 ، على الرغم من أنه أقل حدة من طفرة E484K ، والتي ترتبط بانخفاض قابلية الفيروس بشكل كبير لتحييد الأجسام المضادة 86. يمكن العثور على القائمة الكاملة والفعلية لجميع أصوات العراق والمركبات العضوية المتطايرة على صفحة CDC الرسمية 87.

      تم تحديد بعض هذه المتغيرات لأول مرة بشكل مستقل في الأفراد الذين يعانون من نقص المناعة في بلدان مختلفة ، مما يشير إلى أن ظهورها قد يكون نتيجة لتطور متقارب يتبعه انتشار سريع. على سبيل المثال ، تم توثيق ظهور حذف & # x00394H69 / & # x00394V70 في فرد يعاني من كبت المناعة من خلال تسلسل الجينوم الفيروسي العميق في 23 نقطة زمنية أثناء مسار العدوى (101 يومًا) 64. يمكن أن تسمح الاستجابة المناعية الضعيفة للمضيف للفيروس بالتكاثر مع سيطرة قليلة أو معدومة ، مما يزيد من احتمالية حدوث الطفرات. يشير التطور المستقل لطفرة معينة في مواقع جغرافية مختلفة إلى أن هذه الطفرة قد تمنح ميزة تكيفية للفيروس ، مثل التهرب المناعي أو زيادة قابلية الانتقال ، وهو ما أكدته الدراسات السريرية. نظرًا للأهمية المحتملة للصحة العامة لهذه المركبات العضوية المتطايرة و VUIs ، فإن المراقبة العالمية لهذه المتغيرات وغيرها من المتغيرات الجديدة آخذة في التوسع ، حيث يتم الآن جمع المعلومات لجميع سلالات SARS-CoV-2 وإتاحتها عبر الإنترنت من أجل التقييم السريع لتأثيرها الوبائي واللقاح والتطور قصير المدى على أساس نقاط البيانات الفردية 7،88. من أجل الحصول على تحكم أفضل في المركبات العضوية المتطايرة الناشئة و VOI ، نصت توصية المفوضية الأوروبية المؤرخة 19 يناير 2021 على أن & # x0201call الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي يجب أن تصل إلى قدرة التسلسل على الأقل 5٪ - ويفضل 10٪ - من نتائج الاختبار الإيجابية. في معظم الدول الأعضاء ، تكون قدرة التسلسل لتحديد متغيرات SARS-CoV-2 أقل من التوصية التي حددتها المفوضية الأوروبية لتسلسل 5 & # x0201310 ٪ من العينات الإيجابية لـ SARS-CoV-2 & # x0201d (الشكل 1 د).


      13.7: نشاط - محاكاة مخبرية للعدوى الفيروسية - علم الأحياء

      كيف ينتشر مرض معدي مميت مثل أنفلونزا الطيور؟ في عام 1918 ، اجتاح فيروس الإنفلونزا العالم ، مما أسفر عن مقتل ما يقدر بنحو 30-50 مليون شخص. في خطوة مثيرة للجدل ، أعاد العلماء مؤخرًا إحياء هذا الفيروس القاتل لدراسته. اتضح أنه يشبه إلى حد كبير فيروس أنفلونزا الطيور الذي ظهر في آسيا. يأمل الباحثون في فهم هذا الفيروس شديد العدوى قبل أن يصبح قادرًا على إصابة أعداد كبيرة من الناس. في هذا النشاط ، ستقوم بنمذجة الطرق المختلفة التي تنتشر بها الفيروسات بين السكان وما يحدث إذا تم إدخال التطعيم.

      القواعد الأساسية لمحاكاة اليوم لكيفية انتشار الفيروس بين السكان:

      في كل جولة ، تحرك ببطء وهدوء وهدوء في جميع أنحاء الغرفة.

      إذا وضع شخص ما ملصقًا على ذراعك أو يدك ، فتأكد من ثباته في مكانه.

      لا تتجنب أو تبحث عن حامل الفيروس بنشاط.

      املأ جدول البيانات أدناه. بعد ذلك ، على كل محور ، ارسم خطًا لتمثيل السرعة التي تعتقد أن الفيروس سينتشر بها عبر مجموعة سكانية إذا كان هناك ناقل فيروس واحد يصيب الأشخاص (على سبيل المثال ، الجولة 1) مقابل العديد من حاملي الفيروسات (على سبيل المثال ، الجولة 2). خذ أفضل ما لديك في التخمين لأشكال هذه الخطوط.

      اكتب بعض الاختلافات بين الجولتين 1 و 2. اكتب إجاباتك على ورقة منفصلة.

      هل تقترب الجولة الأولى أو الثانية من انتشار الوباء الواقعي؟ اشرح أسبابك على ورقة منفصلة.

      املأ جدول البيانات أدناه. ثم ، على المحاور ، ارسم رسمًا بيانيًا شريطيًا لهذه البيانات. لاحظ أن الجولة الثانية تعمل كعنصر تحكم لأنه لم يتم تلقيح أي شخص.


      مختبرات قياس الطيف الضوئي بالأشعة المرئية وفوق البنفسجية

      وصول:

      سمات:

      • طيف امتصاص البروتين والحمض النووي بين 230 و 340 نانومتر.
      • قيم الامتصاصية عند 260 و 280 نانومتر والنسبة بينهما.
      • الملامح المحددة مسبقًا: البروتينات والحمض النووي وأربعة مخاليط.
      • ملامح مخصصة على أساس النسبة المقدمة لكل نوع من الجزيئات.
      • من الممكن تركيب الأطياف الناجحة لمقارنتها.

      التطبيقات:

      • بيان القيمة التحليلية لتقنية فحص تلوث الحمض النووي بالبروتينات أو العكس.

      فيروسات فيوجن

      يهتم مختبرنا بكشف آليات اندماج الغشاء عندما تدخل الفيروسات المغلفة مثل الإنفلونزا أو فيروس نقص المناعة البشرية أو الإيبولا إلى الخلايا المضيفة الخاصة بها. للقيام بذلك ، نتبع نهجًا هيكلية وبيوفيزيائية وبيولوجية خلوية مجمعة. في نهاية المطاف ، نريد أن نفهم كيف تشوه بروتينات الاندماج المحفزة أغشية أغشية الخلايا المضيفة وأغشية الخلايا بحيث تندمج في غشاء واحد وبالتالي تنقل الجينوم الفيروسي إلى الخلية. إن فهم الأسس البيولوجية الأساسية لهذه العملية سيسهل اكتشاف علاجات جديدة مضادة للفيروسات.

      على الرغم من أن هياكل المجالات القابلة للذوبان للعديد من بروتينات الاندماج الفيروسي قد تم حلها ، إلا أن آلية اندماج الغشاء لا تزال غير مفهومة جيدًا. نحن ندرس الهياكل والتفاعلات لبروتينات الاندماج الفيروسي في طبقات ثنائية الدهون. لقد توصلنا إلى نموذج مفصل من نوع "بوميرانغ محمّل بنابض" لكيفية تفاعل إنفلونزا HA مع الأغشية الفيروسية والخلوية.

      لقد حددنا بواسطة التحليل الطيفي EPR والرنين المغناطيسي النووي ، هياكل مجال اندماج HA للإنفلونزا في طبقات ثنائية الدهون عند الراحة والانصهار درجة الحموضة. لقد درسنا أيضًا العديد من المسوخات التي سمحت لنا بإنشاء ميزات هيكلية ضرورية للوظيفة المناسبة لمجالات البروتين الفيروسي المهمة هذه.

      في الآونة الأخيرة ، شاركنا في دراسات مماثلة مع مجال اندماج HIV gp41 وبالتعاون مع مختبر جوديث وايت ، مع مجال اندماج الحلقة الداخلية لفيروس الإيبولا GP2.

      لقد درسنا أيضًا كيف ترتبط جزيئات فيروس نقص المناعة البشرية وتندمج عند الحدود بين مناطق الطوافة وغير الطوافة في أغشية النموذج والأغشية الخلوية.

      تلقينا مؤخرًا منحة بحثية تنافسية متعددة الباحثين من برنامج Human Frontier Science Program (HFSP) لدراسة التغيرات في خصائص مغلفات غشاء الإنفلونزا عندما تنتقل سلالات إنفلونزا الطيور من ظروف نمو الخلايا البشرية إلى الخلايا البشرية. الباحثون الآخرون في هذا الكونسورتيوم هم مايكل فيت (جامعة برلين الحرة) ، وماركوس وينك (جامعة سنغافورة الوطنية) ، وكاي غرونوالد (جامعة أكسفورد).

      ترتبط الفيروسات الفيروسية لفيروس نقص المناعة البشرية وتندمج مع أغشية النموذج الدهني عند حواف الأطواف الدهنية مسارات الوسطاء التوافقية في اندماج الغشاء بوساطة فيروس نقص المناعة البشرية gp41
      تراكيب الببتيدات الاندماجية لفيروس الأنفلونزا في الأغشية الدهنية. هيكل حلقة اندماج فيروس الإيبولا.

      محتويات

      نموذج الكمبيوتر هو الخوارزميات والمعادلات المستخدمة لالتقاط سلوك النظام الذي يتم نمذجته. على النقيض من ذلك ، فإن محاكاة الكمبيوتر هي التشغيل الفعلي للبرنامج الذي يحتوي على هذه المعادلات أو الخوارزميات. المحاكاة ، إذن ، هي عملية تشغيل نموذج. وبالتالي ، لن يقوم المرء "ببناء محاكاة" بدلاً من ذلك ، بل يقوم "ببناء نموذج" ، ثم "تشغيل النموذج" أو "تشغيل محاكاة" بشكل مكافئ.

      تم تطوير محاكاة الكمبيوتر جنبًا إلى جنب مع النمو السريع للكمبيوتر ، بعد أول انتشار له على نطاق واسع خلال مشروع مانهاتن في الحرب العالمية الثانية لنمذجة عملية التفجير النووي. كانت محاكاة لـ 12 كرة صلبة باستخدام خوارزمية مونت كارلو. غالبًا ما تستخدم المحاكاة الحاسوبية كعنصر مساعد أو بديل لأنظمة النمذجة التي لا تكون الحلول التحليلية ذات الشكل المغلق البسيطة ممكنة لها. هناك العديد من أنواع المحاكاة الحاسوبية ، وتتمثل ميزتها المشتركة في محاولة إنشاء عينة من السيناريوهات التمثيلية لنموذج يكون فيه التعداد الكامل لجميع الحالات المحتملة للنموذج باهظًا أو مستحيلًا. [7]

      تختلف متطلبات البيانات الخارجية للمحاكاة والنماذج على نطاق واسع. بالنسبة للبعض ، قد يكون الإدخال عبارة عن عدد قليل من الأرقام (على سبيل المثال ، محاكاة شكل موجة لكهرباء التيار المتردد على سلك) ، بينما قد يتطلب البعض الآخر تيرابايت من المعلومات (مثل نماذج الطقس والمناخ).

      تختلف مصادر الإدخال أيضًا على نطاق واسع:

      • أجهزة الاستشعار والأجهزة المادية الأخرى المتصلة بالنموذج
      • تستخدم أسطح التحكم لتوجيه تقدم المحاكاة بطريقة ما
      • إدخال البيانات الحالية أو التاريخية باليد
      • القيم المستخرجة كمنتج ثانوي من عمليات أخرى
      • إخراج القيم للغرض من خلال عمليات محاكاة أو نماذج أو عمليات أخرى.

      أخيرًا ، يختلف الوقت الذي تتوفر فيه البيانات:

      • غالبًا ما يتم تضمين البيانات "الثابتة" في رمز النموذج ، إما لأن القيمة ثابتة حقًا (على سبيل المثال ، قيمة π) أو لأن المصممين يعتبرون القيمة ثابتة لجميع حالات الاهتمام
      • يمكن إدخال البيانات في المحاكاة عند بدء التشغيل ، على سبيل المثال عن طريق قراءة ملف واحد أو أكثر ، أو عن طريق قراءة البيانات من المعالج المسبق
      • يمكن توفير البيانات أثناء تشغيل المحاكاة ، على سبيل المثال عن طريق شبكة الاستشعار.

      بسبب هذا التنوع ، ولأن أنظمة المحاكاة المتنوعة بها العديد من العناصر المشتركة ، هناك عدد كبير من لغات المحاكاة المتخصصة. قد تكون Simula الأكثر شهرة (تسمى أحيانًا Simula-67 ، بعد عام 1967 عندما تم اقتراحها). هناك الآن العديد من الآخرين.

      يجب أن تكون الأنظمة التي تقبل البيانات من مصادر خارجية حذرة للغاية في معرفة ما تستقبله. في حين أنه من السهل على أجهزة الكمبيوتر قراءة القيم من النصوص أو الملفات الثنائية ، فإن الأصعب بكثير هو معرفة دقة القيم (مقارنةً بدقة ودقة القياس). غالبًا ما يتم التعبير عنها على أنها "أشرطة خطأ" ، وهو الحد الأدنى والحد الأقصى للانحراف عن نطاق القيمة الذي تقع فيه القيمة الحقيقية (من المتوقع). نظرًا لأن رياضيات الكمبيوتر الرقمية ليست مثالية ، فإن أخطاء التقريب والاقتطاع تضاعف هذا الخطأ ، لذلك من المفيد إجراء "تحليل الخطأ" [8] لتأكيد أن القيم الناتجة عن طريق المحاكاة ستظل دقيقة بشكل مفيد.

      يمكن تصنيف نماذج الكمبيوتر وفقًا لعدة أزواج مستقلة من السمات ، بما في ذلك:

        أو حتمية (وكحالة خاصة من الفوضى الحتمية) - انظر الروابط الخارجية أدناه للحصول على أمثلة من المحاكاة العشوائية مقابل المحاكاة القطعية
  • الحالة الثابتة أو الديناميكية أو المنفصلة (وكحالة خاصة مهمة من الأحداث المنفصلة أو المنفصلة أو نماذج DE) ، على سبيل المثال الأنظمة الكهربائية أو الأنظمة الهيدروليكية أو الأنظمة الميكانيكية متعددة الأجسام (الموصوفة بشكل أساسي بواسطة DAE: s) أو محاكاة الديناميكيات للمشاكل الميدانية ، على سبيل المثال CFD لمحاكاة FEM (الموصوفة بواسطة PDE: s).
  • محلية أو موزعة.
  • هناك طريقة أخرى لتصنيف النماذج وهي النظر إلى هياكل البيانات الأساسية. بالنسبة إلى عمليات المحاكاة التي تستغرق وقتًا ، هناك فئتان رئيسيتان:

    • تسمى عمليات المحاكاة التي تخزن بياناتها في شبكات منتظمة وتتطلب وصول الجار التالي فقط رموز الاستنسل. تنتمي العديد من تطبيقات CFD إلى هذه الفئة.
    • إذا لم يكن الرسم البياني الأساسي عبارة عن شبكة عادية ، فقد ينتمي النموذج إلى فئة طريقة meshfree.

    تحدد المعادلات العلاقات بين عناصر النظام النموذجي وتحاول إيجاد حالة يكون فيها النظام في حالة توازن. غالبًا ما تستخدم هذه النماذج في محاكاة الأنظمة الفيزيائية ، كحالة نمذجة أبسط قبل محاولة المحاكاة الديناميكية.

    • يتغير نموذج المحاكاة الديناميكية في نظام استجابة لإشارات الإدخال (المتغيرة عادةً).
    • العشوائية استخدام النماذج مولدات الأرقام العشوائية لنمذجة الصدفة أو الأحداث العشوائية
    • أ محاكاة حدث منفصل (DES) يدير الأحداث في الوقت المناسب. معظم عمليات محاكاة الكمبيوتر واختبار المنطق وشجرة الأخطاء من هذا النوع. في هذا النوع من المحاكاة ، يحتفظ جهاز المحاكاة بقائمة انتظار للأحداث مرتبة حسب الوقت الذي يجب أن تحدث فيه المحاكاة. يقرأ المحاكي قائمة الانتظار ويطلق أحداثًا جديدة أثناء معالجة كل حدث. ليس من المهم تنفيذ المحاكاة في الوقت الحقيقي. غالبًا ما يكون أكثر أهمية أن تكون قادرًا على الوصول إلى البيانات التي تنتجها المحاكاة واكتشاف العيوب المنطقية في التصميم أو تسلسل الأحداث.
    • أ محاكاة ديناميكية مستمرة ينفذ حلًا رقميًا للمعادلات الجبرية التفاضلية أو المعادلات التفاضلية (إما جزئية أو عادية). بشكل دوري ، يحل برنامج المحاكاة جميع المعادلات ويستخدم الأرقام لتغيير حالة المحاكاة ومخرجاتها. تشمل التطبيقات محاكيات الطيران وألعاب محاكاة البناء والإدارة ونمذجة العمليات الكيميائية ومحاكاة الدوائر الكهربائية. في الأصل ، تم تنفيذ هذه الأنواع من المحاكاة فعليًا على أجهزة الكمبيوتر التناظرية ، حيث يمكن تمثيل المعادلات التفاضلية مباشرة بواسطة مكونات كهربائية مختلفة مثل op-amp. ولكن بحلول أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، تم تشغيل معظم عمليات المحاكاة "التناظرية" على أجهزة كمبيوتر رقمية تقليدية تحاكي سلوك الكمبيوتر التناظري.
    • نوع خاص من المحاكاة المنفصلة التي لا تعتمد على نموذج مع معادلة أساسية ، ولكن يمكن تمثيلها رسميًا ، هي المحاكاة القائمة على الوكيل. في المحاكاة القائمة على الوكيل ، يتم تمثيل الكيانات الفردية (مثل الجزيئات أو الخلايا أو الأشجار أو المستهلكين) في النموذج بشكل مباشر (بدلاً من كثافتها أو تركيزها) وتمتلك حالة داخلية ومجموعة من السلوكيات أو القواعد التي تحدد كيف يتم تحديث حالة الوكيل من خطوة زمنية إلى أخرى. تعمل النماذج على شبكة من أجهزة الكمبيوتر المترابطة ، ربما عبر الإنترنت. غالبًا ما يشار إلى عمليات المحاكاة المنتشرة عبر أجهزة كمبيوتر مضيفة متعددة مثل "عمليات المحاكاة الموزعة". هناك العديد من المعايير للمحاكاة الموزعة ، بما في ذلك بروتوكول محاكاة المستوى الكلي (ALSP) ، والمحاكاة التفاعلية الموزعة (DIS) ، والهندسة المعمارية عالية المستوى (المحاكاة) (HLA) ، والعمارة التمكينية للاختبار والتدريب (TENA).

    في السابق ، كانت بيانات الإخراج من محاكاة الكمبيوتر تُعرض أحيانًا في جدول أو مصفوفة توضح كيفية تأثر البيانات بالعديد من التغييرات في معلمات المحاكاة. ارتبط استخدام تنسيق المصفوفة بالاستخدام التقليدي لمفهوم المصفوفة في النماذج الرياضية. ومع ذلك ، لاحظ علماء النفس وآخرون أن البشر يمكن أن يدركوا الاتجاهات بسرعة من خلال النظر إلى الرسوم البيانية أو حتى الصور المتحركة أو الصور المتحركة الناتجة عن البيانات ، كما هو معروض بواسطة الصور المتحركة التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر (CGI).على الرغم من أن المراقبين لم يتمكنوا بالضرورة من قراءة الأرقام أو الاقتباس من الصيغ الرياضية ، فمن خلال مراقبة مخطط الطقس المتحرك ، فقد يكونون قادرين على التنبؤ بالأحداث (و "رؤية المطر في طريقهم") أسرع بكثير من مسح جداول إحداثيات سحابة المطر. مثل هذه العروض الرسومية المكثفة ، التي تجاوزت عالم الأرقام والصيغ ، أدت أحيانًا أيضًا إلى إخراج يفتقر إلى شبكة إحداثيات أو حذف طوابع زمنية ، كما لو كان يبتعد كثيرًا عن عروض البيانات الرقمية. اليوم ، تميل نماذج التنبؤ بالطقس إلى موازنة طريقة عرض سحب المطر / الثلج المتحركة مقابل خريطة تستخدم إحداثيات رقمية وطوابع زمنية رقمية للأحداث.

    وبالمثل ، يمكن أن تحاكي عمليات المحاكاة الحاسوبية CGI لمسح CAT ، كيف يمكن أن يتقلص الورم أو يتغير خلال فترة طويلة من العلاج الطبي ، مما يعرض مرور الوقت على أنه منظر دوار لرأس الإنسان المرئي ، مع تغير الورم.

    يتم تطوير تطبيقات أخرى لمحاكاة الكمبيوتر CGI لعرض كميات كبيرة من البيانات بشكل بياني ، أثناء الحركة ، حيث تحدث التغييرات أثناء تشغيل المحاكاة.

    أمثلة عامة لأنواع محاكاة الكمبيوتر في العلوم ، المشتقة من وصف رياضي أساسي:

    • محاكاة عددية للمعادلات التفاضلية التي لا يمكن حلها تحليليًا ، والنظريات التي تتضمن أنظمة مستمرة مثل الظواهر في علم الكونيات الفيزيائي ، وديناميكيات السوائل (على سبيل المثال ، النماذج المناخية ، ونماذج ضوضاء الطرق ، ونماذج تشتت الهواء على الطريق) ، والميكانيكا المستمرة والحركية الكيميائية تقع في هذا الفئة.
    • محاكاة عشوائية ، تُستخدم عادةً للأنظمة المنفصلة حيث تحدث الأحداث بشكل احتمالي والتي لا يمكن وصفها مباشرة بالمعادلات التفاضلية (هذا هو منفصله محاكاة بالمعنى أعلاه). تشمل الظواهر في هذه الفئة الانجراف الجيني ، والكيمياء الحيوية [9] أو شبكات تنظيم الجينات التي تحتوي على أعداد صغيرة من الجزيئات. (انظر أيضًا: طريقة مونت كارلو).
    • محاكاة متعددة الجسيمات لاستجابة المواد النانوية بمقاييس متعددة للقوة المطبقة لغرض نمذجة خصائص المرونة الحرارية والديناميكية الحرارية. التقنيات المستخدمة لمثل هذه المحاكاة هي الديناميات الجزيئية ، والميكانيكا الجزيئية ، وطريقة مونت كارلو ، ووظيفة Multiscale Green.

    فيما يلي أمثلة محددة لمحاكاة الكمبيوتر:

    • عمليات محاكاة إحصائية تعتمد على تكتل عدد كبير من ملفات تعريف المدخلات ، مثل التنبؤ بدرجة حرارة توازن المياه المستقبلة ، مما يسمح بإدخال سلسلة كاملة من بيانات الأرصاد الجوية لموقع معين. تم تطوير هذه التقنية للتنبؤ بالتلوث الحراري.
    • تم استخدام المحاكاة القائمة على العوامل بشكل فعال في علم البيئة ، حيث يطلق عليها غالبًا "النمذجة الفردية" وتستخدم في المواقف التي لا يمكن فيها إهمال التباين الفردي في العوامل ، مثل ديناميكيات تجمعات السلمون والسلمون المرقط (تفترض معظم النماذج الرياضية البحتة جميع أنواع التراوت تتصرف بشكل متماثل).
    • الوقت صعد النموذج الديناميكي. يوجد في الهيدرولوجيا العديد من نماذج نقل الهيدرولوجيا مثل نماذج SWMM و DSSAM التي طورتها وكالة حماية البيئة الأمريكية للتنبؤ بجودة مياه الأنهار.
    • كما تم استخدام عمليات المحاكاة الحاسوبية لنمذجة نظريات الإدراك البشري والأداء بشكل رسمي ، على سبيل المثال ، ACT-R.
    • محاكاة الكمبيوتر باستخدام النمذجة الجزيئية لاكتشاف الأدوية. [10]
    • محاكاة الكمبيوتر لنمذجة العدوى الفيروسية في خلايا الثدييات. [9]
    • محاكاة حاسوبية لدراسة الحساسية الانتقائية للروابط بواسطة الكيمياء الميكانيكية أثناء طحن الجزيئات العضوية. [11] تُستخدم المحاكاة لمحاكاة سلوك تدفق الهواء والماء والسوائل الأخرى. يتم استخدام نماذج أحادية وثنائية وثلاثية الأبعاد. قد يحاكي النموذج أحادي البعد تأثيرات المطرقة المائية في الأنبوب. يمكن استخدام نموذج ثنائي الأبعاد لمحاكاة قوى السحب على المقطع العرضي لجناح الطائرة. قد تقدر المحاكاة ثلاثية الأبعاد متطلبات التدفئة والتبريد لمبنى كبير.
    • يعد فهم النظرية الجزيئية للديناميكا الحرارية الإحصائية أمرًا أساسيًا لتقدير الحلول الجزيئية. يسمح تطوير نظرية التوزيع المحتمل (PDT) بتبسيط هذا الموضوع المعقد إلى العروض التقديمية الواقعية للنظرية الجزيئية.

    تشمل عمليات المحاكاة الحاسوبية البارزة ، والمثيرة للجدل في بعض الأحيان ، المستخدمة في العلوم ما يلي: Donella Meadows 'World3 المستخدم في حدود النموو Daisyworld لجيمس لوفلوك وتوماس راي تييرا.

    في العلوم الاجتماعية ، تعد محاكاة الكمبيوتر جزءًا لا يتجزأ من الزوايا الخمس للتحليل التي تعززها منهجية ترشيح البيانات ، [12] والتي تشمل أيضًا الأساليب النوعية والكمية ، ومراجعات الأدبيات (بما في ذلك الأبحاث العلمية) ، والمقابلات مع الخبراء ، والتي يشكل امتدادا لتثليث البيانات. بالطبع ، على غرار أي طريقة علمية أخرى ، يعد التكرار جزءًا مهمًا من النمذجة الحسابية [13]

    تُستخدم عمليات المحاكاة الحاسوبية في مجموعة متنوعة من السياقات العملية ، مثل:

    • تحليل تشتت ملوثات الهواء باستخدام نمذجة التشتت الجوي
    • تصميم أنظمة معقدة مثل الطائرات وكذلك الأنظمة اللوجستية.
    • تصميم حواجز الضوضاء للتأثير على تقليل ضوضاء الطرق
    • نمذجة أداء التطبيق [14] لتدريب الطيارين
    • محاكاة الدوائر الكهربائية
    • محاكاة أجهزة الكمبيوتر الأخرى هو محاكاة.
    • التنبؤ بالأسعار في الأسواق المالية (على سبيل المثال Adaptive Modeler)
    • سلوك الهياكل (مثل المباني والأجزاء الصناعية) تحت الضغط وظروف أخرى
    • تصميم العمليات الصناعية ، مثل مصانع المعالجة الكيميائية والدراسات التنظيمية لهندسة البترول لنمذجة الخزان الجوفي
    • أدوات محاكاة هندسة العمليات. لتصميم الروبوتات وخوارزميات التحكم في الروبوتات التي تحاكي الأنماط الديناميكية للتنمية الحضرية والاستجابات لسياسات استخدام الأراضي والنقل في المناطق الحضرية. لتخطيط أو إعادة تصميم أجزاء من شبكة الشوارع من التقاطعات المفردة عبر المدن إلى شبكة الطرق السريعة الوطنية إلى تخطيط وتصميم وتشغيل نظام النقل. راجع مقالة أكثر تفصيلاً عن المحاكاة في النقل.
    • تصادم السيارات النمذجة لاختبار آليات السلامة في طرازات السيارات الجديدة. في الزراعة ، عبر أطر برامج مخصصة (مثل BioMA و OMS3 و APSIM)

    تعتمد الموثوقية والثقة التي يضعها الأشخاص في عمليات المحاكاة الحاسوبية على صلاحية نموذج المحاكاة ، وبالتالي فإن التحقق والتحقق من الصحة لهما أهمية حاسمة في تطوير عمليات المحاكاة الحاسوبية. جانب آخر مهم لمحاكاة الكمبيوتر هو إمكانية تكرار النتائج ، مما يعني أن نموذج المحاكاة يجب ألا يوفر إجابة مختلفة لكل عملية تنفيذ. على الرغم من أن هذا قد يبدو واضحًا ، إلا أن هذه نقطة اهتمام خاصة في عمليات المحاكاة العشوائية ، حيث يجب أن تكون الأرقام العشوائية في الواقع أرقامًا شبه عشوائية. استثناء من التكاثر هو محاكاة الإنسان في الحلقة مثل محاكاة الطيران وألعاب الكمبيوتر. هنا الإنسان هو جزء من المحاكاة وبالتالي يؤثر على النتيجة بطريقة يصعب ، إن لم يكن من المستحيل ، إعادة إنتاجها بالضبط.

    يستفيد مصنعو السيارات من محاكاة الكمبيوتر لاختبار ميزات السلامة في التصميمات الجديدة. من خلال بناء نسخة من السيارة في بيئة محاكاة فيزيائية ، يمكنهم توفير مئات الآلاف من الدولارات التي قد تكون مطلوبة لبناء نموذج أولي فريد واختباره. يمكن للمهندسين المرور عبر أجزاء المحاكاة بالمللي ثانية في كل مرة لتحديد الضغوط الدقيقة التي يتم وضعها على كل قسم من النموذج الأولي. [15]

    يمكن استخدام رسومات الكمبيوتر لعرض نتائج محاكاة الكمبيوتر. يمكن استخدام الرسوم المتحركة لتجربة محاكاة في الوقت الفعلي ، على سبيل المثال ، في محاكاة التدريب. في بعض الحالات ، قد تكون الرسوم المتحركة مفيدة أيضًا في أسرع من الوقت الحقيقي أو حتى أبطأ من أوضاع الوقت الحقيقي. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون الرسوم المتحركة الأسرع من الوقت الفعلي مفيدة في تصور تراكم قوائم الانتظار في محاكاة إخلاء البشر للمبنى. علاوة على ذلك ، غالبًا ما يتم تجميع نتائج المحاكاة في صور ثابتة باستخدام طرق مختلفة للتخيل العلمي.

    في تصحيح الأخطاء ، يمكن لمحاكاة تنفيذ برنامج قيد الاختبار (بدلاً من التنفيذ محليًا) اكتشاف أخطاء أكثر بكثير مما يمكن للجهاز نفسه اكتشافه ، وفي الوقت نفسه ، تسجيل معلومات تصحيح الأخطاء المفيدة مثل تتبع التعليمات وتعديلات الذاكرة وعدد التعليمات. يمكن لهذه التقنية أيضًا اكتشاف تجاوز سعة المخزن المؤقت والأخطاء المماثلة "التي يصعب اكتشافها" بالإضافة إلى إنتاج معلومات الأداء وبيانات الضبط.

    على الرغم من تجاهلها أحيانًا في عمليات المحاكاة الحاسوبية ، إلا أنه من المهم جدًا إجراء تحليل الحساسية لضمان فهم دقة النتائج بشكل صحيح. على سبيل المثال ، يتضمن تحليل المخاطر الاحتمالية للعوامل التي تحدد نجاح برنامج استكشاف حقول النفط تجميع عينات من مجموعة متنوعة من التوزيعات الإحصائية باستخدام طريقة مونت كارلو. على سبيل المثال ، إذا كان أحد المعلمات الرئيسية (على سبيل المثال ، النسبة الصافية للطبقات الحاملة للنفط) معروفًا برقم واحد مهم فقط ، فقد لا تكون نتيجة المحاكاة أكثر دقة من رقم واحد مهم ، على الرغم من أنها قد ( بشكل مضلل) يتم تقديمه على أنه يحتوي على أربعة أرقام معنوية.

    تحرير تقنيات المعايرة النموذجية

    يجب استخدام الخطوات الثلاث التالية لإنتاج نماذج محاكاة دقيقة: المعايرة والتحقق والتحقق. تعتبر عمليات المحاكاة الحاسوبية جيدة في تصوير السيناريوهات النظرية ومقارنتها ، ولكن من أجل وضع نماذج دقيقة لدراسات الحالة الفعلية ، يجب أن تتطابق مع ما يحدث بالفعل اليوم. يجب إنشاء نموذج أساسي ومعايرته بحيث يتطابق مع المنطقة قيد الدراسة. يجب بعد ذلك التحقق من النموذج الذي تمت معايرته للتأكد من أن النموذج يعمل كما هو متوقع بناءً على المدخلات. بمجرد التحقق من النموذج ، فإن الخطوة الأخيرة هي التحقق من صحة النموذج من خلال مقارنة المخرجات بالبيانات التاريخية من منطقة الدراسة. يمكن القيام بذلك باستخدام التقنيات الإحصائية والتأكد من قيمة مربعة R مناسبة. ما لم يتم استخدام هذه التقنيات ، فإن نموذج المحاكاة الذي تم إنشاؤه سينتج عنه نتائج غير دقيقة ولن يكون أداة تنبؤ مفيدة.

    يتم تحقيق معايرة النموذج من خلال ضبط أي معلمات متاحة لضبط كيفية عمل النموذج ومحاكاة العملية. على سبيل المثال ، في محاكاة حركة المرور ، تتضمن المعلمات النموذجية مسافة التطلع إلى الأمام ، وحساسية تتبع السيارة ، ومقدار التفريغ ، ووقت بدء التشغيل الضائع. تؤثر هذه المعلمات على سلوك السائق ، مثل الوقت الذي يستغرقه السائق لتغيير الحارات والوقت الذي يستغرقه ، ومقدار المسافة التي يتركها السائق بين سيارته والسيارة التي أمامه ، ومدى سرعة بدء السائق في التسارع عبر التقاطع. تعديل هذه المعلمات له تأثير مباشر على حجم حركة المرور التي يمكن أن تعبر من خلال شبكة الطرق النموذجية عن طريق جعل السائقين أكثر أو أقل عدوانية. هذه أمثلة على معلمات المعايرة التي يمكن ضبطها لتتناسب مع الخصائص الملاحظة في الحقل في موقع الدراسة. تحتوي معظم نماذج المرور على قيم افتراضية نموذجية ولكنها قد تحتاج إلى تعديل لتتناسب بشكل أفضل مع سلوك السائق في الموقع المحدد الذي تتم دراسته.

    يتحقق التحقق من النموذج من خلال الحصول على بيانات المخرجات من النموذج ومقارنتها بما هو متوقع من بيانات الإدخال. على سبيل المثال ، في محاكاة حركة المرور ، يمكن التحقق من حجم حركة المرور للتأكد من أن حجم النقل الفعلي في النموذج قريب بشكل معقول من إدخال أحجام المرور في النموذج. عشرة بالمائة هي عتبة نموذجية تُستخدم في محاكاة حركة المرور لتحديد ما إذا كانت أحجام المخرجات قريبة بشكل معقول من أحجام الإدخال. تتعامل نماذج المحاكاة مع مدخلات النموذج بطرق مختلفة ، لذا فإن حركة المرور التي تدخل الشبكة ، على سبيل المثال ، قد تصل أو لا تصل إلى وجهتها المرغوبة. بالإضافة إلى ذلك ، قد لا تتمكن حركة المرور التي تريد الدخول إلى الشبكة ، في حالة وجود ازدحام. هذا هو السبب في أن التحقق من النموذج هو جزء مهم جدًا من عملية النمذجة.

    الخطوة الأخيرة هي التحقق من صحة النموذج من خلال مقارنة النتائج مع ما هو متوقع بناءً على البيانات التاريخية من منطقة الدراسة. من الناحية المثالية ، يجب أن ينتج النموذج نتائج مماثلة لما حدث تاريخيًا. يتم التحقق من ذلك عادةً من خلال اقتباس إحصاء R التربيع من الملاءمة. يقيس هذا الإحصاء جزء التباين الذي يمثله النموذج. لا تعني القيمة العالية لمربع R بالضرورة أن النموذج يناسب البيانات جيدًا. أداة أخرى تستخدم للتحقق من صحة النماذج هي تحليل الرسوم المتبقية. إذا كانت قيم مخرجات النموذج تختلف اختلافًا جذريًا عن القيم التاريخية ، فربما يعني ذلك وجود خطأ في النموذج. قبل استخدام النموذج كقاعدة لإنتاج نماذج إضافية ، من المهم التحقق من السيناريوهات المختلفة للتأكد من دقة كل نموذج. إذا كانت المخرجات لا تتطابق بشكل معقول مع القيم التاريخية أثناء عملية التحقق ، فيجب مراجعة النموذج وتحديثه لتحقيق نتائج أكثر تماشياً مع التوقعات. إنها عملية تكرارية تساعد على إنتاج نماذج أكثر واقعية.

    يتطلب التحقق من نماذج محاكاة حركة المرور مقارنة حركة المرور المقدرة بواسطة النموذج بحركة المرور المرصودة على الطرق وأنظمة النقل. المقارنات الأولية مخصصة لتقاطعات الرحلة بين الأرباع أو القطاعات أو مجالات الاهتمام الكبيرة الأخرى. تتمثل الخطوة التالية في مقارنة حركة المرور المقدرة بواسطة النماذج بإحصاءات حركة المرور ، بما في ذلك عدد الركاب العابرين ، وعبور الحواجز المفتعلة في منطقة الدراسة. تسمى هذه عادةً خطوط الشاشة ، والخطوط المقطوعة ، وخطوط الطوق وقد تكون حواجز مادية وهمية أو فعلية. تحيط خطوط كوردون بمناطق معينة مثل المنطقة التجارية المركزية في المدينة أو غيرها من مراكز الأنشطة الرئيسية. عادة ما يتم التحقق من صحة تقديرات الركاب العابرين من خلال مقارنتها بالرعاية الفعلية التي تعبر خطوط الطوق حول المنطقة التجارية المركزية.

    يمكن أن تتسبب ثلاثة مصادر للخطأ في ضعف الارتباط أثناء المعايرة: خطأ الإدخال وخطأ النموذج وخطأ المعلمة. بشكل عام ، يمكن تعديل خطأ الإدخال وخطأ المعلمة بسهولة بواسطة المستخدم. ومع ذلك ، فإن خطأ النموذج ناتج عن المنهجية المستخدمة في النموذج وقد لا يكون من السهل إصلاحه. تُبنى نماذج المحاكاة عادةً باستخدام عدة نظريات نمذجة مختلفة يمكن أن تنتج نتائج متضاربة. بعض النماذج أكثر عمومية بينما البعض الآخر أكثر تفصيلاً. إذا حدث خطأ في النموذج نتيجة لذلك ، فقد يكون من الضروري تعديل منهجية النموذج لجعل النتائج أكثر اتساقًا.

    من أجل إنتاج نماذج جيدة يمكن استخدامها لإنتاج نتائج واقعية ، فهذه هي الخطوات الضرورية التي يجب اتخاذها لضمان عمل نماذج المحاكاة بشكل صحيح. يمكن استخدام نماذج المحاكاة كأداة للتحقق من النظريات الهندسية ، لكنها صالحة فقط إذا تمت معايرتها بشكل صحيح. بمجرد الحصول على تقديرات مرضية للمعلمات لجميع النماذج ، يجب فحص النماذج للتأكد من أنها تؤدي الوظائف المقصودة بشكل مناسب. تثبت عملية التحقق مصداقية النموذج من خلال إظهار قدرته على تكرار الواقع. تؤكد أهمية التحقق من صحة النموذج على الحاجة إلى التخطيط الدقيق والشمولية والدقة لبرنامج جمع بيانات الإدخال الذي له هذا الغرض. يجب بذل الجهود لضمان توافق البيانات المجمعة مع القيم المتوقعة. على سبيل المثال ، في تحليل حركة المرور ، من المعتاد أن يقوم مهندس المرور بزيارة الموقع للتحقق من عدد الزيارات والتعرف على أنماط حركة المرور في المنطقة. لن تكون النماذج والتنبؤات الناتجة أفضل من البيانات المستخدمة لتقدير النموذج والتحقق من صحته.


    شاهد الفيديو: محاضرة فيروسات Diagnosis of virus infection (شهر اكتوبر 2022).