Компартментно-кластерный подход в исследованиях явления синергизма биологических динамических систем

• Автор: Устименко, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Сургут
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ИЗУЧЕНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1. Понятие биологических динамических систем и их

описание в многомерных фазовых пространствах

состояний

1.2. Классическая трактовка понятия «синергетика»,

сформулированная Г. Хакеным, и современные методы, используемые в этом направлении науки
ГЛАВА 2. НОВЫЕ МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЧНОГО ИЛИ ПОЛНОГО СИНЕРГИЗМА В ДИНАМИКЕ ПОВЕДЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ГЛАВА 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СИНЕРГИЗМА В

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

Идентификация синергизма в нервно-мышечной системе млекопитающих
Идентификация синергизма системе человека на Севере
в кардиореспираторнои
ГЛАВА 4 КОМПАРТМЕНТНО-КЛАСТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОВЕДЕНИЯ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В МНОГОМЕРНОМ ФАЗОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ СОСТОЯНИЙ
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
1. Б ДС Биологические динамические системы
2. ККП Компартментно кластерный подход
3. ККТБ Компартментно кластерная теория биосистем
4. ДС Динамические системы
5. ВСОЧ Вектор состояния организма человека
6. ФСО Функциональные системы организма
7. КРС Кардиореспираторная система
8. НМС Нервно-мышечная система
9. ММ Математические модели
ю.ДУ Дифференциальные уравнения
11.ФП Фазовая плоскость (или пространство)
12. ОТ Особая точка
13. АС Автоколебательные системы
14.ПЦ Предельный цикл
15.ВУД Внешний управляющий драйв
16.ФС Функциональная система
17.ПП Параметры порядка
18.Р Русла
19.КС Компартментная система
20.БСУ Биологическая система управления
21.ЦНС Центральная нервная система
22.ДЕ Двигательные единицы
23.АЦП Аналого — цифровой преобразователь
24.ЦАП Цифро - аналоговый преобразователь
25.ВУВ Внешнее управляющее воздействие
26.ММ Математические модели
27.ММР Метод минимальной реализации
28.ЧЯ Черный ящик
29.РУ Разностные уравнения
30.СР Стационарны режим
31.ТП Точки покоя
32.РТФ Рабочее ферромагнитное тело
ЗЗ.ВСБС Вектор состояния биологической системы
34.ЧСС Частота сердечных сокращений
35.ТХС Теория хаоса и синергетики
36.ФПС Фазовое пространство состояний
37.МНК Метод наименьших квадратов
38.КА Квазиаттрактор
39.ЭМП Электромагнитное поле
40.ВСР Вариабельность сердечного ритма
41.ЦВП Целеброваскулярная патология

ВВЕДЕНИЕ
XX век был веком специализации науки, системного анализа, разделения общей изучаемой картины на множество отдельных фрагментов. За предыдущее столетие был выполнен огромный объем исследований (созданы теории, модели, формализованный аппарат, накоплен опыт), что уже сейчас позволяет более просто и эффективно анализировать и решать многие крупные научно-технические задачи. XXI век на наш взгляд будет веком возврата к целостности, к всестороннему осмыслению общих проблем [124]. При этом ключевыми становятся технологии своеобразной системной интеграции, системного синтеза. Последние, с одной стороны, должны позволять принимать решения, создавать технологии на основе нескольких дисциплин и имеющегося опыта, выделять главное в изучаемой ситуации. С другой стороны, они должны выявлять те фрагменты нашего незнания, которые необходимо заполнить при решении данной конкретной задачи. В ходе развития нелинейной науки мы уже научилась выделять ключевые переменные, ведущие процессы, параметры порядка, выделить ряд общих свойств сложных нелинейных систем. Таким образом, у синергетики в интерпретации научной школы Г. Хакена есть серьезные основания надеяться на успех в изучении не только природных и технических систем, но и в создании теоретической базы при изучении различных живых систем в биологии.
Синергетический подход в изучении функциональных систем организма человека привел к разработке компартментно - кластерного подхода в изучении различных динамических систем, в том числе биологических динамических систем, которые базируются на принципах иерархичности и независимости работы целого от состояния его отдельных единиц. Работы таких российских ученых как Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов, Д.С. Чернавский, С.П. Курдюмов,
В.М. Еськов показали целесообразность использования методов теории хаоса и синергетики в описании не только технических и природных систем, но и в описании различных биологических динамических систем на уровне организма человека и животных.

концов приближаются к аттракторам. Самый простой тип аттрактора -неподвижная точка. Такой аттрактор соответствует поведению маятника при наличии трения, маятник всегда приходит в одно и то же положение покоя независимо от того, как он начал колебаться. Более сложный аттрактор -предельный цикл, который имеет форму замкнутой петли в фазовом пространстве, описывая устойчивые колебания, такие, как движение маятника в часах или биение сердца. Сложному колебанию, или квазипериодическому движению, соответствует аттрактор в форме тора (см. рис. 6). Все эти три аттрактора предсказуемы: их поведение можно прогнозировать с любой точностью. Хаотические аттракторы соответствуют непредсказуемому движению и имеют более сложную геометрическую форму. Обнаруженный Лоренцем аттрактор, называемый теперь его именем, стал первым примером хаотического, или странного, аттрактора [23].
Локализация системы в малой области фазового пространства, достигнутая путем измерения, дает определенное количество информации об этой системе. Чем точнее измерение, тем больше знает наблюдатель о состоянии системы. И наоборот, чем больше область фазового пространства, тем меньше уверенности у наблюдателя. Поскольку в нехаотической системе близко расположенные точки остаются близкими в процессе эволюции, часть информации, полученной измерением, сохраняется во времени. Такие системы предсказуемы: начальное измерение содержит информацию, которой можно воспользоваться для прогноза будущего поведения. Иначе говоря, предсказуемые динамические системы не особенно чувствительны к ошибкам измерения.
Хаотические (странные) аттракторы действуют как своего рода насос, «подкачивающий» микроскопические флуктуации в макроскопическое проявление. Поэтому никакого точного решения, никакого кратчайшего пути для прогноза будущего быть не может. Через некоторое время любая неопределенность, возникшая при начальном измерении, покрывает весь аттрактор, лишая возможности делать какие бы то ни было предсказания: между прошлым и будущим уже нет никакой причинной связи.