생물학 및 의학과 정보, 전자, 기계 공학 간의 학제적 연계분야에 대한 최근연구 동향을 조명하고, 최신 연구기법과 응용 예를 중심으로 바이오정보전자 복합시스템에 대한 설계, 해석, 개발 능력을 배양한다.

실제 생화학/생물학 분야의 분석대상은 작게는 저분자 생리활성물질에서, 생체고분자(단백질, 핵산, 탄수화물, 지방산 등), 세포, 동물 등으로 다양하며, 대상물질과 분석목적에 따라 분석 방법도 매우 다양하다. “생물분석 입문” 과목은 유사하면서도 서로 다른 학문적 배경을 가진 8~9명의 교수님들이 참여하며, “생물학/생화학 연구에 사용되는 다양한 분석방법의 원리 및 응용”을 주제로 총 14 번의 강의와 2번의 시험으로 구성될 것이다.

‘기술산업화와 벤처창업’은 학생들에게 BT, IT, NT 첨단 융합기술의 상업화와 기술집약형 중소기업 및 벤처사업의 창업에 관련된 이론 및 실무를 교육한다.

생물학과 공학의 융합분야의 이해와 학제적 기술습득을 위해 공학도들에게 필요한 생물학적 기초지식을 제공한다

일반 유전학의 기법 및 원리, 인체 유전학의 일반원리, 게놈수준에서의 유전학 등을 다루며, 생체기능 수행의 핵심요소인 단백질의 구조 및 기능, 분리 및 정제, 합성법, 구조결정법 등을 이해하고, 이를 단백질의 기능해석 및 기능설계 등에 응용할 수 있는 지식을 제공한다.

과학과 공학의 융합분야의 이해와 학제적 기술습득을 위해 과학도들에게 필요한 공학적 기초지식을 제공하고 정보전자 기초기술을 교육한다.

생명공학 기술을 기반으로 기존의 약물과는 다른 개념의 질병 치료/진단 기술인 바이오의약학의 과학적인 지식과 공학적인 기술을 익힌다.

본 과목은 다양한 뇌 기능을 동역학적인 관점에서 기술하고 대뇌모델링에 대한 이론적 접근을 시도한다. 비선형 동역학, 정보이론 등을 이용해 대뇌의 동역학을 기술하는 방법을 배운다.

‘Methods in Neuroscience'는 대학원 학생들에게 신경세포와 대뇌 활동을 측정하고 그것을 통해 우리가 신경과학적 해석을 도출하는 과정을 가르치는 과목이다.

뇌의 작용기작을 이해하고 이를 뇌의 정보처리의 원리에 관한 계산적 이론적 이해에 적용하는 것을 목적으로한다. 전반부는 cellular neurophysiology와 systems neurophysiology를 다루고, 후반부는 신경계에서 일어나는 정보처리에 관한 이론을 공부한다.

인간의 인지사고과정을 바탕으로 기계나 로봇, 제품, 서비스 등을 설계하고 디자인하는 과정을 가르치는 과목이다. 먼저 인간의 인식, 학습, 기억, 감정, 동기, 공감, 의사결정 등 사고과정을 학습한 후, 이를 바탕으로 한 디자인 기법, 설계 과정을 학습한다. 아울러, 이를 실제로 적용해 보는 프로젝트를 통해 cognitive design을 실습한다.

유전자의 전사, 번역, 상호작용 과정과 유전자 연구를 위한 분자 생물학 실험 기법을 소개하고, 서열, 구조, 모티프와 같은 고전적인 바이오 데이터 처리 및 cDNA, SNP, 2D PAGE/MALDI, Pathway와 같은 기능 분석을 위한 바이오 데이터 처리 기법을 익힌다.

서열 검색, 다중 서열 정렬, 구조 검색, 모티프 검색, mRNA 발현 데이터 분석, 단백질 발현 데이터 분석, 대사 경로 분석, 신호 경로 분석, 조절 경로 분석 등에 필요한 소프트웨어의 동작 원리와 활용 기법을 익히고, 각종 바이오 데이터베이스에 대한 검색을 실습한다.

컴퓨터 하드웨어, 운영체제, 데이터베이스, 분산처리 등 현대 컴퓨팅 기술의 특성, 강점 및 약점을 근본적인 관점에서 깊이 있게 이해한다. 이러한 이해를 바탕으로 컴퓨팅 기술에 기반을 둔 바이오 정보 전자 시스템의 특성에 대한 통찰력을 습득하고, 아울러 바이오 기반의 새로운 컴퓨팅 패러다임에 대한 창의적 아이디어를 토론한다.

본 교과목에서는 유전자, 단백질, 대사물질 등의 복잡한 상호작용에 의한 생명현상을 시스템차원에서 분석하고 이해하는 새로운 개념과 방법을 소개한다. 특히 세포내 다양한 조절네트워크의 동역학 메커니즘을 융합적 방식으로 탐구한다.

유전체학 및 단백체학을 위한 정보처리 기법을 이해한다. 유전체학을 위한 다양한 실험기법의 원리를 이해하고 유전자 발굴, 비교 유전체 연구, 유전자 발현 분석 등을 위해 필요한 정보처리 기법을 다룬다. 아울러, 단백질 발현 분석, 단백질 상호 작용 분석 및 가상 세포 시뮬레이션을 위한 컴퓨팅 기법을 소개한다.

의료진단에 사용되는 다양한 생체영상 신호들의 처리와 가시화에 대하여 공부한다. 생체영상의 획득 원리, 신호의 처리, 가시화 방법, image fusion and registration, 3차원 가시화, 가상현실을 이용한 치료계획 및 수술 시뮬레이션 등의 이론과 응용분야에 대하여 소개한다.

바이오 신호처리를 위한 고급 디지털 신호처리 기법을 다룬다. 먼저 신호의 검출과 Wavelet, 시간-주파수 복합표현 등 디지털신호처리 해석기법을 다룬 후, FIR/IIR 디지털 필터의 설계를 강의한다. 또한, Wiener, Kalman, Eigen, LMS 적응필터의 설계 및 바이오 신호처리에의 응용을 살펴본다.

본 강의는 바이오포토닉스 기초지식 이해 및 최신 응용 연구에 관하여 소개하고자 한다. 기하 및 파동광학, 광섬유, 광반도체소자, 바이오 포토닉 재료등의 기초지식 학습을 통해 최신 바이오 포토닉 센싱 기술 및 바이오 이미징 관련 기술을 이해한다.

신경회로망의 이론과 응용, 구현 기술을 다룬다. 신경회로망 학습의 2가지 기본이 되는 자율학습 Hebb의 법칙과 지도학습 오차역전파 법칙을 설명하고, 이로부터 각종 신경회로망 모델의 구조와 학습법칙을 설명한다. 각 신경회로망 모델의 주요 응용과 신경회로망의 특징을 살린 hardware 구현을 포함한다.

바이오메카트로닉스 시스템의 이해와 분석에 필요한 기전공학적 기초지식을 제공하며, 기계시스템과 전자시스템간의 상사 및 기전복합시스템의 모델링, 그리고 첨단 바이오 및 의료검진 장비의 시스템적인 구성과 동작원리를 중심으로 생명공학과 의료산업에의 응용에 관해 소개한다.

MEMS 기술을 이용한 극미세 트랜스듀서의 관심 물리량과 동작원리에 따른 분류 및 주요 성능 특성을 소개한다. 극미세 센서와 액추에이터의 구조, 소재 및 동작원리를 이해하고, 실험을 통하여 이들의 동작특성을 측정하고 분석함으로써, 바이오 계측 및 관련 응용시스템 구성에 필요한 극미세 트랜스듀서의 선정과 공학적 활용 능력을 배양한다.

세포 속에 존재하는 자기조립 나노 물질 - 예, DNA, cell cytoskeletal protein (eg. microtubules, and actin) - 의 구조와 상호작용 (van der Waals, electrostatics, etc)에 대해 소개하고, 바이오물질의 나노 구조를 연구하는 실험적 방법 (가속기 x-선/ 중성자 산란, 전자현미경, 원자현미경, etc)에 대해 배우게 된다.

대사공학은 세포의 대사회로를 인위적으로 조작하여 대사 특성을 우리가 원하는 방향으로 바꾸는 일련의 이론과 기술을 다루는 분야이다. 본 강의에서는 대사공학의 기본 전략과 그 실질적 응용 예들에 관하여 논한다. 그리고 최근 속속 밝혀지는 게놈 염기서열로부터 대사회로의 구축, 분석 및 최적화 방안에 대하여 살펴본다.

본 과목은 뇌 및 신경계에 대한 신경과적, 정신과적 질환들을 소개하고 질환들에 대한 과학적 이해와 질환 치료 및 재활에서의 공학적 지식 이용에 대해 다룬다.

뇌의 기억 시스템에 중점을 두고 fMRI 등을 이용한 인간행동 연구, 전기생리학 및 분자세포 생물학적 접근과 결합된 동물행동 연구를 바탕으로 학습과 기억에 대한 기본 개념을 소개한다.

방대한 바이오 데이터로부터 유용한 패턴 혹은 규칙성을 찾기 위한 데이터 마이닝 기법을 이해한다. 분류(classification), 군집화(clustering), 연관규칙발견(association rule discovery)과 같은 대표적인 데이터 마이닝 작업의 원리를 익히고 데이터 마이닝 시스템을 이용한 숙제를 통해 실습한다.

서열 및 구조 간 유사성 판단, mRNA 발현 분석 및 단백질 발현 분석 등 바이오 정보처리에 광범위하게 적용되는 통계적 기법을 익힌다. 확률 분포, 추정, 가설 검증, 회귀분석, 주성분 분석과 같은 통계적 기법을 바이오 정보처리와 연계하여 깊이 있게 다룬다.

생체 메커니즘을 모사하고 표현하는 지능 시스템의 원리와 응용 방법을 다룬다. 유전자 알고리즘, 진화 연산, 퍼지 컴퓨팅, 신경 회로망과 같은 지능 시스템의 원리를 이해하고, 새로운 형태의 컴퓨팅 패러다임에 대한 창의적인 아이디어를 도출한다.

바이오 데이터베이스 구축을 위한 시스템 구조 설계 및 데이터베이스 설계 기법을 논한다. 클라이언트-서버 및 웹 기반 시스템 구조에 대해 살펴보고, 개념적 설계, 논리적 설계, 물리적 설계로 구성되는 데이터베이스 설계 기법과 바이오 데이터베이스 통합 기술을 이해한다.

음의 전파 및 산란 등 음향학의 근간이 되는 개념을 다룬 후, 인간의 청각시스템을 인지과학, 음향학 및 신호처리 관점에서 다룬다. 비선형, 시간적응, 마스킹(masking) 등 청각과 관련된 다양한 인지실험자료를 분석하고, 이를 바탕으로 수학적 청각모델을 제시한다. 또한, 이의 정보이론과의 관계를 검토하고, 실세계 음성인식에의 응용을 다룬다.

인간의 시각시스템을 인지과학 및 신호처리 관점에서 다룬다. 시각과 관련된 다양한 인지실험자료를 분석하고, 이를 바탕으로 수학적 시각모델을 제시한다. 또한, 이의 정보이론과의 관계를 검토하고, 실세계 영상인식 및 추적에의 응용을 다룬다.

MRI 영상의 기본적인 원리부터 MRI를 이용한 다양한 영상기법들, 혈관 조영술, 확산강조 및 확산텐서 영상, 관류강조 영상, 기능성 자기공명영상(fMRI) 등을 소개하고 이러한 영상 기법들을 실제 MRI 장비에 구현 가능하도록 학생들이 직접 pulse sequence program을 짜보도록 한다.

나노입자 및 물질의 생성과 제어, 그리고 나노구조체의 가공공정을 소개하고, 가공 및 전후처리 공정조건에 따른 극미세 소재의 구조와 물성, 구조체의 거동특성, 그리고 이들의 안정성, 재현성 및 신뢰성에 관해 토의한다.

극미세 영역에서의 물리현상과 나노기전복합시스템에서 발생하는 공학적 문제를 다룬다. 나노기전복합시스템(NEMS)과 마이크로기전복합시스템(MEMS)의 해석과 설계, 소재와 제조공정, 성능시험과 분석 등에 필요한 학제적 기술기반을 제공하며, 관련 최근 연구동향과 응용사례를 소개한다. 개별 프로젝트를 수행하여 결과 보고서를 작성하고 이를 발표한다.

효소, 항체, 미생물, 동물세포, DNA와 같은 생체물질의 분자인식 기능을 이용한 바이오센서, 바이오칩 등의 생물전자소자의 구성 및 동작원리를 이해하고, 생명공학, 정밀화학, 의료산업 분야의 응용 예를 중심으로 최신 연구동향을 토의한다.

생체 모방 공학은 인간이 만든 프로세스, 물질, 장치 또는 자연을 모방하는 시스템을 의미한다. 이러한 생체모방공학의 아이디어는 바이오/의공 학에도 다양하게 응용 가능한 기술이다. 본 교과목에서는 이러한 생체모방공학의 접근방식을 활용하여 기능성 생물 플랫폼, 생체 재료, 장치, 새로운 bioprocesses의 개발, 나아가 인간의 질병을 이해하기 인체장기모방을 위한 공학적 기술개발 및 그 활용성에 대하여 논의할 것이다.

‘계산세포생물학’은 학생들에게 세포생물학 지식을 바탕으로 한 모델링 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 복잡계로서의 생물학 시스템의 동적 특성을 이해하고 시스템 생물학의 새로운 패러다임을 제시한다.

‘세포신호전달네트워크’는 학생들에게 다양한 생체 현상을 분자세포생물학 수준의 네트워크로 이해함으로써 복잡계로서의 생물학 시스템의 동적 특성을 이해하고 질병 치료를 위한 조절 기전에 대해 교육한다.

본 강의는 사람의 고위인지기능의 생물학적 기반과 원리의 최신 지견을 다룬다. 또한 Project를 통해 가설 제시 및 방법론과 해석하는 과정을 이해한다.

DNA 칩 이미지 혹은 전기 영동 이미지와 같은 바이오 실험 이미지에 대한 패턴 인식 기법을 다룬다. 결정론적, 통계적, 구문적 패턴 인식 기술의 기본 이론을 익히고, 바이오 실험 이미지 인식을 위해 고려해야 할 특성 추출 및 노이즈 처리 문제를 이해한다.

신진대사, 신호전달, 조절과 같은 생체 프로세스를 네트워크로 표현하고 상호 작용 및 특성을 분석할 수 있는 기법을 탐구한다. 그래프, 오토마타, 페트리네트를 포함한 정형화 모델링 도구에 대한 이해를 넓히고, 대사, 신호, 조절과 같은 생체 프로세스를 이산 사건, 연속 사건과 같은 형태로 표현하여 시뮬레이션하고 분석할 수 있는 기법을 익힌다.

컴퓨터 그래픽스의 기본 개념을 이해하고, mRNA, 단백질과 같은 생체 분자 및 각종 생체 기관을 2차원 및 3차원으로 모델링하고 표현하는 기법을 익힌다. 분자 수준의 생체 현상을 가시화 하기 위한 과학적 가시화 기법을 다루며, 대표적인 바이오 정보 그래픽스 시스템 사례를 살펴본다. 대상 바이오 데이터 및 프로세스를 정형적으로 명세하고 표현하는 데이터 모델로부터 다양한 가시화 기술 등을 소개하고 생체 현상을 가시적으로 모사하는 기법을 설명한다.

신경보철, 뇌-기계 접속, 그리고 미세신경시스템 등에서 사용되는 기본 원리, 이론 그리고 기술들을 다양한 관점(공학, 생물학, 의학)에서 살펴보고 신경공학 분야에 대한 심화학습을 하는 것을 목적으로 한다.

극미세 생체 물질과 반응에 관한 기계, 재료, 물리, 화학, 생물학적 분석을 통해 극미세 에너지의 변환 및 물질 전달, 그리고 관련 소자 및 거동특성을 이해한다. 극미세 바이오 물질의 High Throughput 분석과 처리를 위한 Bio-MEMS 소자 및 NEMS (Micro/Nano Electro Mechanical Systems) 개발사례 및 관련 과학기술적 현안을 토의한다.

나노 및 마이크로 가공공정 장비의 구조와 원리를 설명하고, 가공공정 실습을 통해 나노/마이크로 구조체의 가공공정에 관한 경험을 습득한다. 물질 및 박막의 형성과 제거, 접합과 패키징, 그리고 표면개질 및 전후처리 공정 등을 소개하고, 극미세 소자의 공정설계, 제조공정 및 성능시험에 관한 프로젝트를 수행하고 그 결과를 분석하여 발표한다.

생체내 적용가능한 나노입자의 특성과 제조방법에 대해서 전반적으로 배우고 나아가 실제 임상 적용될 수 있는 그들의 특성에 대해서 집중적으로 소개하여 이를 바탕으로 학생들이 질병(특히, 암, 심혈관질환, 뇌질환) 진단, 치료, 및 예방에 적용 가능한 나노기술에 대해서 이해하고 그들의 미래에 대해서 토론한다.

바이오정보전자분야의 최근 연구동향, 신규 연구분야 및 관련 첨단 신기술에 대한 소개와 융합기술에 관한 심층 토의를 전개한다. 바이오정보, 바이오전자, 바이오MEMS 분야의 최신 동향을 다루기 때문에 개설 시점에 따라 강의 주제와 내용이 달라질 수 있으며 관련 주제를 특강 부제로 사용한다.

바이오정보전자분야의 최근 연구동향, 신규 연구분야 및 관련 첨단 신기술에 대한 소개와 융합기술에 관한 심층 토의를 전개한다. 바이오정보, 바이오전자, 바이오MEMS 분야의 최신 동향을 다루기 때문에 개설 시점에 따라 강의 주제와 내용이 달라질 수 있으며 관련 주제를 특강 부제로 사용한다.

바이오정보전자분야의 최근 연구동향, 신규 연구분야 및 관련 첨단 신기술에 대한 소개와 융합기술에 관한 심층 토의를 전개한다. 바이오정보, 바이오전자, 바이오MEMS 분야의 최신 동향을 다루기 때문에 개설 시점에 따라 강의 주제와 내용이 달라질 수 있으며 관련 주제를 특강 부제로 사용한다.

‘Leadership & Communication'은 박사과정 대학원들에게 과학적 글쓰기와 말하기를 교육하고 우리 사회를 이끌어갈 리더로서의 소양을 교육하는 교과목이다.

석사/박사 과정 학생들이 매 학기 자신의 연구성과를 발표하고 함께 논의해 봄으로써 다양한 분야에 대한 이해를 넓히고 타 분야 학생들과 교수들로부터 자신의 연구에 대한 조언을 들을 수 있는 시간이다.