After Erasmus

Nie wiem o co ten cały hałas z depresją po Erasmusie. Odpoczywam po całym roku dość intensywnej pracy i cieszę się, że jestem tu gdzie jestem. 

Warto było wyjechać, poznać nowe otoczenie, ludzi, uczelnię, sposób nauczania, sprawdzić własne możliwość. Nabrać też pewności i pewnej świadomość, że w zasadzie można być wszędzie. Spakować się, wyjechać choćby jutro i żyć gdzie indziej. W końcu skoro raz się sprawdziło i okazało się, że można to teraz nie ma już obaw, że coś może pójść nie tak. Nawet jeśli, można to naprawić.

Tym optymistycznym akcentem zamykam blog :-)

Physical Modeling of Complex Systems

Nadchodzi czas kiedy biologia musi się zmierzyć z fizyką. Ostatecznie wszystko sprowadza się do fizyki i matematyki. Kiedy nie wystarczają już diagramy, malunki i potok słów a potrzeba konkretów, tam do głosu dochodzi matematyka. O tym traktował ten przedmiot. Budowanie modeli systemów złożonych jakimi niewątpliwie są wszelkiej maści układy biologiczne. 

Co tydzień porcja zadań do rozwiązania, to niewątpliwie pochłaniało mnóstwo czasu, szczególnie że były to symulacje. Świeże, chyba nieznane mi podejście do rozwiązywania układów równań różniczkowych {możliwe, że przespałem wykład z analizy matematycznej}. W każdym razie analizy rozwiązania bez samego rozwiązywania układu wydaje się kuszącym pomysłem. Często nie ma innego wyjścia.

Ciekawym zagadnieniem było poszukiwanie motywów w gene regulatory networks, szczególnie z punktu widzenia zastosowania wiedzy z teorii grafów. Pokrótce można powiedzieć, że układ oddziałujących genów sprowadza się do pewnego grafu skierowanego. W takich sieciach poszukuję się motywów, które występują częściej niż takie same motywy w grafach losowych. Wykład szanownej prof. Balińskiej był niezwykle pomocny {choćby ze względu na zasób pojęciowy}.
Z punktu widzenia informatycznego, to poszukiwanie podgrafów o zadanej strukturze, w całym grafie. Macierz A, grafy K4 i takie tam. Eh, przypomniały się stare dobre czasy i... algorytmy.

Egzamin był w formie prezentacji (przynajmniej przed termin). Dostaliśmy kilka artykułów i mieliśmy omówić temat. Mnie przypadło zagadnienie dotyczące dyfuzji opisanej przez Fishera i Kolmogorov. 

• http://krajniak.info/tmp/presentation_1.pdf
• http://www.weizmann.ac.il/mcb/UriAlon/ 

Scanning Probe Microscopy

Kurs ten obejmował dwie techniki SPM: Scanning Tunneling Microscopy i Scanning Force Microscopy i został podzielony na trzy części. Część pierwsza obejmowała omówienie podstawowych składników STM i SFM z omówienie szczegółowo potencjalnych problemów na jakie można się natknąć przy pomiarach i jak je ewentualnie rozwiązywać. Dodatkowo podane zostały podstawy teoretyczne wraz z modelami matematycznymi.

Druga część to szczegółowe omówienie SFM na podstawie dwóch przeglądowych artykułów:

• Advances in atomic force microscopy, Franz J. Giessibl
• Atomic force microscopy and spectroscopy, Yongho Seo, Wonho Jhe

Oprócz tego omówiono różne modyfikacje SFM, t.j.: MFM – MRFM – EFM – KPFM – LFM or FFM – AFAM – CAFM – TUNA.  

Ciekawym pomysłem jest spięcie SFM z MRI. W artykule jaki został nam przedstawiony, osiągnięto rozdzielczość 90 nm [1][2]. SFM wraz z ESR daje również możliwość obserwacji pojedynczych spinów [3] z niezwykłą precyzją. Warto przeczytać ten artykuł. Szczególnie interesujący jest sam sposób połączenia oscylacji dźwigni (cantilever) z oscylacją pola elektromagnetycznego.

Ostatnia część to kilka godzin zajęć praktycznych w laboratorium, gdzie można było zobaczyć jak się takie pomiary przeprowadza, jak przygotowuję się próbki etc.
Egzamin jak zwykle ustny, po jednym z każdej części. 

Nanobiology

Kurs został podzielony na trzy części. Część pierwsza traktowała o metodach obserwacji układów biologicznych w skali nano. W zasadzie była to skrócona wersja wykładu Advanced Fluorescence and Fluorescence Microscopy.

Zajęcia prowadzone były przez tego samego wykładowcę, także można było mieć pewność, że informacje jakie przekazuje mają nie więcej niż rok. Zawiodłem się na laboratorium z tego przedmiotu. Ok, nauczyłem się analizować dane z eksperymentów FRAP, FRET, FCS i SPT ale mogłoby to być zrobione w bardziej rozwijającej formie. W każdym razie, obsługa programu IgorPro nie stanowi już tak dużej zagadki.

Druga część poświęcona była w głównej mierze nanomedycynie. Mam wrażenie, że silniki molekularne to jest konik tego uniwersytetu, bo oczywiście pojawiło się i to. Po dwóch kursach wiem o nich wszystko. Było też standardowo o nowych rodzajach Drug Delivery Systems, czyli znany mi temat.

Natomiast temat dotyczący Nanobodies, to już była nowość dla mnie. Wcześniej nigdy o tym nie słyszałem, nie pamiętam również żebym czytał o tym. Koncepcja wydaje się ciekawa z aplikacyjnego punktu widzenia. Oczywiście moja wiedza z mechanizmów działania układu immunologicznego była znikoma i nadal taka jest (co nie co trzeba było się podszkolić, żeby chociaż wiedzieć, konceptualnie, o czym jest wykład). 

Egzamin był zabawny. Cały kurs poświęcony nanomedycynie, a na egzaminie przyszło mi zaproponować zastąpienie pestycydów innym środkiem (nie GMO), który działałby równie skutecznie. Środek/technika miała bazować na nanotechnologii. Nagle trzeba sobie uświadomić co to są pestycydy i ruszyć wyobraźnie bo nic innego nie pozostało. 

So that's all.

Ostatni dzisiaj egzamin. Nie mam jeszcze wyników, pewnie będą na początku lipca.

Ot zrealizowane w tym semestrze przedmioty (może pokuszę się je opisać w najbliższym czasie):  

• Nanobiology
• Chemistry at Nanometre Scale
• Micro- and Nanofluidics
• Computional Methods in Solid State Physics
• Scanning Probe Microscopy
• Magnetic Resonance
• Physical Modelling of Complex Systems

Daje to 32 ECTS i 249h zajęć.
Dodatkowo seria wykładów Lecture of Nanoscience i wykłady z Bioinformatyki.

Nieźle się wymęczyłem, oczywiście na własne życzenia bo pewnie wcale nie trzeba było wybierać tych wszystkich przedmiotów. Zastanawiające ile z tego zdam a ile będę musiał jeszcze w sierpniu poprawiać. W każdym razie 11/07 wyjeżdżam, przynajmniej na jakiś czas (oby dłuższy niż 1mc), z Leuven.

Czy warto było, to się okaże w przyszłości. Na pewno dużo się można było nauczyć i nauczyło, druga sprawa to przydatność tej wiedzy, informacji i umiejętności w dalszym etapie.

Computational Methods in Solid State Physics

Interesujący kurs z chemii kwantowej. Nie jest to cały materiał dotyczący chemii kwantowej znana z podręcznika Lucjana Pieli, natomiast podręcznik ten w zasadzie jest wystarczający, żeby opanować materiał potrzebny na ten wykład. Oczywiście pozostaje kwestia uczenia się z podręcznika w wersji polskiej do wykładu prowadzonego po angielsku. Zauważyłem, że akurat w tym przypadku nie było to przeszkodą. W gruncie rzeczy wykład prowadzony był bardzo dobrze. Krok po kroku omówiona została metoda Hartree-Fock i DFT z wyprowadzeniami i przykładami.

Część laboratoryjna polegała na wyznaczeniu struktury pasmowej NaCl i Grafenu. Można było zapoznać się z pakietem SIESTA a także poznać od kuchni jak takie obliczenia się przeprowadza. Rezultatem miał być raport, który należało przedstawić podczas egzaminu.

Czas trwania

28h

ECTS

3

Poziom trudności

Advanced

Sylabus  

Pamiętaj o dniach wolnych

Przyjeżdżając tu warto ustawić sobie w Google Calendar kalendarz z belgijskimi Świętami. Jeśli jeszcze nie używasz Google Calendar, to polecam zacząć. Zdecydowanie ułatwia tworzenie planu zajęć i sprawdzanie czy przypadkiem przedmiot A nie zaczyna się w trakcie trwania innego przedmiotu.
Część wolnych dni związanych z katolickimi świętami pokrywa się z tymi polskimi. Czasami jednak można się zdziwić, jak np. w poniedziałek po Zielonych Świątkach, który to jest tutaj wolny. Oczywiście sklepy, punkty usługowe są zamknięte przez cały dzień, także warto się na to wcześniej przygotować. Generalnie to większość sklepów jest zamknięta w niedzielę. W zasadzie jedynym wyjątkiem w Leuven jest Carrefour Express, notabene zamknięty w sobotę.

Idee chemii kwantowej / Mechanika kwantowa

Krótka notka na temat książki jaką ostatnio studiuję z uporem lepszej sprawy. Ma to swoje uzasadnienie w postaci przedmiotu Computional Methods in Solid State Physics. Książka Idee chemii kwantowej (L.Piela) napisana w niezwykle fascynujący sposób, skromnie napiszę, że jest przykładem tego jak książki akademickie powinny wyglądać. Starannie przygotowana, każdy rozdział rozpoczyna się od tego co trzeba wiedzieć z rozdziałów poprzednich i załączników Wszelkie formuły są szczegółowo objaśnione, również w przypisach. Co ciekawe układ książki nie jest liniowy. Na początku zawarte jest drzewo z różnymi  rozgałęzieniami z którego można sobie wybrać interesującą nas ścieżkę i podążać nią, omijając mniej interesujące dla nas zagadnienia. Zdecydowanie polecam dla studiujących różne aspekty chemii kwantowej. Poznawanie świata chemii kwantowej z użyciem tego podręcznika jest pasjonujące.

Drugi podręcznik jaki ostatnio często gości na moim stanowczo za małym stole to Mechanika kwantowa (R. Shankar). Klasyczny podręcznik z jakiego miałem już okazję korzystać podczas wykładu z Podstaw fizyki kwantowej i Mechaniki kwantowej. Ten podręcznik wprowadza nas w mechanikę kwantową, można powiedzieć na czystym fizycznym poziomie, bez szczególnego nastawienia na aspekt stosowalności. Również polecam, szczególnie dla ludzi z zacięciem teoretycznym. 

Nanostructured Bio-Macromolecules

Nano bio macro... prawda, że brzmi dziwnie. Najobszerniejszy kurs jaki miałem w zeszłym semestrze. Traktował chyba o wszystkim co możliwe z dziedziny bio nano struktur, jakkolwiek to brzmi.

Kiedy elektronika spotyka się z biologią

Kolejny wykład w ramach serii wykładów Lecture on nanotechnology. Kilka słów o tych wykładach. Jest to seria wykładów poświęcona różnym aspektom nanotechnologii. Co roku zmienia się plan tychże wykładów a także główne nastawienie. W tym roku dominującym aspektem jest integracja biologii i elektroniki a także grafen. Także można powiedzieć, że miałem szczęście. Wykłady są transmitowane do czterech uniwersytetów w czasie rzeczywistym z pełną interakcją, także każde z audytoriów może zadawać bezpośrednio pytania. 

Wracając do wykładu, traktował o wykorzystaniu układów scalonych do monitorowania układów biologicznych, zarówno na poziomie pojedynczych komórek jak i większych elementów takich jak fragmenty tkanek.

iCare! Do you?

Celem projektu iCare jest zachęcenie studentów do pomocy ludziom zarówno z najbliższego otoczenia jak i z bardzo odległych zakątków Ziemi. W ciągu czterech dni można wziąć udział w różnych przedsięwzięciach, takich jak: wysprzątanie ogrodów, auli wykładowych, wprowadzenie dokumentów naukowych do bazy danych, skanowanie zdjęć w KADOC, przeprowadzenie sesji fotograficzną budynków jednego z wydziałów, pomoc w uporządkowaniu biblioteki wydziału teologicznego. Każde z tych zadań jest wycenione a pieniądze zebrane w ten sposób mają zasilić fundusz na rzecz odbudowy szkoły na Haiti, która została zniszczonej podczas zeszłorocznego trzęsienia ziemi. Idea szczytna.

Jako fan wszelkich form digitalizacji zasobów,  zgłosiłem się do skanowania dokumentów w KADOC. Skanowałem zdjęcia pochodzące ze starych albumów, część z nich miała ponad 100 lat. Także trochę czasu spędziłem na oglądaniu zamiast na pracy, oglądając jak wyglądały dawniej szkoły, budynki w Leuven. Natrafiłem też na stare listy pisane gdzieś z misji katolickiej w Indiach. Interesujące, lubię grzebać w starych dokumentach, oglądać stare zdjęcia. Szkoda, że rok temu nie miałem pod ręką w domu takiego urządzenia, szybciej przeniósłbym do komputera domowe archiwum. W każdym razie czasami można coś zrobić dla otoczenia, przy okazji nauczyć i poznać coś nowego.

Mesoscopic Physics

Wykład w swojej treści zawierał materiał ze Wstęp do fizyki układów mezoskopowych prowadzony na moim uniwersytecie przez znakomitego prof. Józefa Barnasia.

Meso (greek) means ‘’in-between’’

Przedstawiono czym są układy mezoskopowe, jak je definiować i czym opisywać. Oczywiście fizyka kwantowa w tle a raczej na pierwszym miejscu. Pokazano fenomen transportu batalistycznego w układach heterozłącza. Omówiono odmienne zachowanie materiałów w tej skali, między innymi kwantyzacje przewodnictwa (znana formuła Landauera).

Czas trwania

28h

ECTS

3

Poziom trudności

advanced

Form egzaminu

close book

Sylabus

Kolejną częścią były układy zbudowane na grafenie. W zeszłym roku przyznano nagrodę Nobla za " groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene". Grafen ma w przyszłości zastąpić krzem w układach elektronicznych, choć jak donosi IBM, są problemy między innymi z brakiem dostatecznej kontroli nad przerwą energetyczną, właściwie nad brakiem tejże w grafenie. Tym samym brakuje elementu, który obecnie jest wykorzystywany, mianowicie sterowania przepływem elektronów przez strukturę, zamykaniem bądź otwieraniem zaworu (potocznie obrazując). Można jednak zastanowić na układami hybrydowymi.

Determination of Biomolecular Structures

Celem kursu jest przegląd z dwóch głównych metod określania struktury biomolekuł: spektroskopii NMR i dyfrakcji rentgenowskiej.

Czas trwania

36h

ECTS

6

Poziom trudności

advanced

Form egzaminu

open book

Sylabus

Pierwsza część traktowała o technice NMR. Przedstawiono możliwości i ograniczenia spektroskopii NMR jako techniki badania makrocząsteczek biologicznych. Technika ta jest coraz bardziej zaangażowany w badania cząsteczek, takich jak białka i kwasy nukleinowe. Wykład rozpoczynał się od podstawowych informacji na temat NMR, zaprezentowano 1D,następnie omówiono tryb 2D i 3D. Omówiono kilka typów dwuwymiarowej spektroskopii NMR, tj. COSY, NOESY, TOCSY, HETCOR, HMQC, TROSY. Następnie zaprezentowano na konkretnych przykładach wykorzystanie tej techniki do rozwiązania struktury DNA, RNA a także białek.

Druga część omawiała technikę dyfrakcji rentgenowskiej. Wykład składał się z dwóch części. Pierwsza omawiała podstawowe zagadnienia z krystalografii, druga natomiast przedstawiała typowe metody otrzymywania krystalizacji białek. Następnie omówiono budowę dyfraktometrów, typy lamp rentgenowskich. Ostatnia fragment zawierał omówienie metod rozwiązywania struktury i otrzymania mapy gęstości elektronowej.

Egzamin składał się z dwóch części. Pierwsza dotyczyła spektroskopii NMR, należało omówić artykuł jaki wcześniej się wybrało. Zaprezentować metodę, omówić wady i zalety w danym przypadku, następnie odpowiedzieć na dodatkowe pytania z kursu. Druga część dotyczyła XRD w takiej samej formule.

Computational Physics: Advanced Monte Carlo Methods

Kolejny interesujący kurs. Właściwie moje pierwsze spotkanie z praktyczną implementacją symulacji wykorzystujących metodę Monte Carlo.

• Czas trwania: 20h
• ECTS: 3
• Poziom trudności: Basic
• Form egzaminu: open book
• Sylabus

Wykład to wprowadzenie do metody Monte Carlo, algorytmu Metropolis, algorytmów klastrowych. Przedstawiono model Isinga, wprowadzono pojęcie czasu autokorelacji. Pokazano również model Lotki-Voltera, Brusselator które to modele mogą opisywać przebieg reakcji chemicznych itp. 

Zadania polegały na implementacji algorytmów w wybranym przez siebie środowisku, przedstawieniu i interpretacji rezultatów obliczeń. Moje pierwsze poważniejsze zetknięcie z Matlab'em. Środowisko jakoś mnie nie zachwyciło dlatego teraz mam zamiar korzystać z Python i pakietu numpy.
Rozszerzeniem kursu jest Physical Modelling of Complex Systems. 

Egzamin polegał na zaprezentowaniu wyników z ćwiczeń jakie się zrealizowało. Trzeba było omówić zarówno otrzymane wyniki jak i kod programu a także odpowiedzieć na dodatkowe pytania z teorii.

Advanced Fluorescence and Fluorescence Microscopy. From Single Molecules to Biological Systems

Zdecydowanie najciekawszy kurs w jakim miałem przyjemność uczestniczyć. Wykład traktuję o wykorzystaniu mikroskopii fluorescencyjnej do obserwacji i badania zachowań wewnątrz układów biologicznych, choć nie tylko.

Nowy krok w nowy rok

Oczywiście nie ma jeszcze wyników. Wydział Science nadal chyba jeszcze przelicza wszystko. Cóż, wiele to nie zmieni. Sesja poprawkowa jest dopiero w sierpniu.
W nowym semestrze wybrałem do tej pory 6 przedmiotów:

• Nanobiology
• Chemistry at Nanometre Scale
• Micro- and Nanofluidics
• Computional Methods in Solid State Physics
• Scanning Probe Microscopy
• Magnetic Resonance
• Physical Modelling of Complex Systems

Daję to 32 ECTS i 249h zajęć. 

Dodatkowo przyglądam się takim kursom:

• ICT Service Managment
• Development of Software Products

Odwiedziłem też wykład z  International and European Patent Law, wstęp do prawa patentowego był bardzo interesujący, ale wykład ogólnie zbyt trudny jak dla kogoś kto nie ma profesjonalnego pojęcia o prawie.

Semiconductor devices

Czekając na wyniki egzaminów i układając plan, postanowiłem opisać opisać przedmioty w jakich miałem większą bądź mniejszą przyjemność uczestniczyć. Wybierając przedmioty musiałem niestety kierować się listą przedmiotów jakie miałem na moim kierunku studiów w Polsce. Nie było to zbyt przyjemne, szczególnie jeśli chciałoby się poznać coś nowego z biologii i chemii a tymczasem na karku tkwiły takie rzeczy jak Fizyka teoretyczna, Fizyka ciała stałego czy Fizyka kwantowa. Oczywiście wszystko to jest interesujące bla bla bla, historia sztuki również. Nie umiem uczyć się czegoś co mnie z miejsca nudzi, a półprzewodniki i cała elektronika jest czymś co mnie nudzi. Fizyka jaka za nią stoi jest ciekawa ale całe inżynierskie opakowanie już mniej. W każdym razie ostatecznie skończyłem z listą 8 przedmiotów, jak już napisałem mniej lub bardziej interesujących.

Semiconductor devices

• Czas trwania: 28h (wykład+ćwiczenia)
• ECTS: 3
• Poziom trudności: introductory
• Forma egzaminu: open book

Przedmiot prowadzony przez dwie osoby, Groeseneken Guido i Heremans Paul. Pierwszy z nich jest dodatkowo szefem programu EMM NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY, drugi z nich to typowy profesor tego uniwersytetu.

Sesja sesja

Jeśli dobrze policzyłem to jest to 14 sesja egzaminacyjna. Tym razem bardzo osobliwa, zupełnie nieprzewidywalna.

Aspekt społeczny w przebiegu studiów jest równie istotny. Możliwość spojrzenia na pytania z zeszłych lat, dopytania się ludzi o to czego wymagają. Wszystko to bardzo ułatwia. W gruncie rzeczy to studia na politechnice były dobrze zorganizowane. Było forum, gdzie od razu wymienialiśmy się informacjami. Te opracowania Spike bez których Telefonia IP, sieci komputerowe i inne przedmioty nie byłyby tak łatwe. Pojawiające się kawałki slajdów, notatek, sprawozdań, projekty. Podejrzewam, że bez forum Galileo nauka byłaby dużo trudniejsza.

Na UAM wszystko było dużo mniej zorganizowane. Dopiero pod koniec 2 roku udało się wdrożyć wspólnego email. Wymiana materiałami odbywała się w formię bardziej spersonalizowanej ;-).

Let's start the game... będzie fajnie :-) Nabrałem pewnej świadomości, która pozwala mi znowu wrócić do tego podejścia, które miałem we wczesnych latach nauki (jakoś na początku PP). W końcu studia to nie wszystko :-)