аталог
ѕорталус
 рупнейша€ база публикаций

Ѕ»ќЋќ√»я есть новые публикации за сегодн€ \\ 20.09.17

—»ћ»Ћя–Ќџ≈ ‘”Ќ ÷»» ¬ «јƒј„ј’ ”ѕ–ј¬Ћ≈Ќ»я —ќ—“ќяЌ»≈ћ Ѕ»ќЋќ√»„≈— »’ ќЅЏ≈ “ќ¬

ƒата публикации: 09 сент€бр€ 2015
јвтор: ¬. ¬.  јћј »Ќ, ¬. ¬. ћј Ћј ќ¬
ѕубликатор: јлександр ѕавлович Ўиманский
–убрика: Ѕ»ќЋќ√»я
»сточник: (c) http://portalus.ru
Ќомер публикации: є1441796732 / ∆алобы? ќшибка? ¬ыделите проблемный текст и нажмите CTRL+ENTER!


¬. ¬.  јћј »Ќ, ¬. ¬. ћј Ћј ќ¬, (c)

найти другие работы автора

”правление состо€нием биологической системы сводитс€ в конечном счете к созданию условий, в которых управл€емый объект вырабатывает свойственный ему специфический продукт с заданными контролируемыми параметрами. “аким продуктом может быть не только множество веществ, получаемых во всем мире на многочисленных биотехнологических лини€х. ¬ определенном смысле "здоровье" - как "состо€ние полного физического , духовного и социального благополучи€" [1], также может рассматриватьс€ как "продукт" жизнеде€тельности организма человека, свободного от болезней. ¬ управл€емом процессе любое отклонение от заданных выходных параметров должно включать соответствующие регул€торы, действие которых призвано оптимизировать ситуацию. “ак, в насто€щее врем€ хорошо известны биорегул€торы состо€ни€ организма человека, выполненные на основе тех или иных органов и тканей животного происхождени€ (органопрепараты). Ќа этом основано, например, производство и применение лекарственных препаратов цитаминов [2]. ’арактерно, что наибольший терапевтический эффект наблюдаетс€, когда препарат дл€ лечени€ того или иного органа человека произведен из материала аналогичного органа животного.

ћеханизм указанного эффекта неизвестен. ќстаетс€ предположить наличие у функционально подобных органов некоего регулирующего свойства, которое, переход€ с препаратом от донора к реципиенту, способно нормализовать состо€ние последнего. ¬ этом случае допустима аналоги€ с обработкой сигналов при управлении любой (в том числе и биологической) системой. «десь роль полезного управл€ющего сигнала играет упом€нутое выше свойство, независимо от его конкретной природы. ќднако из теории управлени€ известно, что любой полезный сигнал всегда сопровождаетс€ помехой. ¬ нашем случае факторы, искажающие действи€ полезного сигнала, могут быть св€заны с особенност€ми сырь€ животного происхождени€, из которого производ€тс€ органопрепараты. ¬опрос целесообразности и безопасности использовани€ подобного сырь€ дл€ производства медикаментозных средств особенно актуален в насто€щее врем€, в услови€х роста неизвестных заболеваний среди скота, зоовирусов, мутаций, перенасыще-

стр. 176

ни€ их гормональными пищевыми добавками, использующимис€ в животноводстве.

ƒл€ устранени€ негативных эффектов, св€занных с применением сырь€ животного происхождени€, предложено в производстве органопрепаратов использовать выращенные персональные белки (¬ѕЅ) - продукт, полученный техникой культивировани€ клеток, вз€тых биопсией из того или иного органа пациента с тем, чтобы выращенна€ биомасса послужила сырьем дл€ производства персонифицированных биорегул€торов, предназначенных дл€ употреблени€ только данным пациентом [3].

Ќечто подобное происходит в живой природе, когда при заболевании используетс€ лечебный эффект голодани€. ѕри полном и абсолютном голодании, жизнь организма поддерживаетс€ только за счет постепенного расходовани€ собственных тканей, потребление которых и может, отчасти, обуславливать лечебный эффект.

¬озвраща€сь к ¬ѕЅ - способу получени€ сырь€ дл€ персонифицированных органопрепаратов, отметим, что широкое распространение клеточных культур и возникающие новые аспекты их применени€, в том числе иде€ применени€ ¬ѕЅ, в определенной мере обусловлены бурным прогрессом техники культивировани€ и по€влением большого числа различных клеточных линий. »нтерес специалистов к работе с культивированными клетками основан на возникновении новых экспериментальных приемов с использованием моноклеточных антител. Ѕез большого преувеличени€ можно сказать, что все ведущие биологические и медицинские научные центры передовых стран сейчас усиленно развивают исследовани€, проводимые на клеточных культурах человека.

¬виду относительной дороговизны техники культивировани€, доступность применени€ ¬ѕЅ-препаратов во многом определ€етс€ "чувствительностью" организма пациента, т.е. возможностью малым количеством препарата добиватьс€ нужного лечебного результата, что требует максимально эффективного и устойчивого биоуправлени€.

Ёффективное управление состо€нием биологических объектов может осуществл€тьс€ прежде всего адаптивными системами управлени€, построенными по замкнутой схеме с применением внешних обратных св€зей (ќ—). ¬ замкнутой системе управлени€ («—”) (см. рис.1) реализуетс€ принцип управлени€ по отклонению, когда регулируема€ величина ’ (заданный уровень целевой функции) сравниваетс€ с задающим воздействием ’ о и определ€етс€ отклонением е, в зависимости от которого на объект подаетс€ регулирующее воздействие м , уменьшающее это отклонение.

 

–ис. 1

стр. 177

—хема замкнутой системы автоматического управлени€: X о (t) - задающее воздействие, X(t) - регулируема€ величина, E(t) - отклонением (ошибка); - возмущающее воздействие приложенное к объекту; - регулирующее воздействие; – - регул€тор; ќ - объект.

ѕри исследовании биологических систем важно учитывать динамику их развити€. Ѕиологический объект тем устойчивее, чем быстрее реагирует на возмущающее отклонение от нормы.

’арактерной особенностью современного этапа теории управлени€ €вл€етс€ не только выработка оптимальных в смысле поставленной цели систем, но и оптимальных методов исследовани€.

ќднако реализаци€ такого подхода требует самой полной информации об объекте и действующих на него сигналах. Ќевозможность или сложность ее получени€ в реальных услови€х привела к по€влению адаптивных систем управлени€ объектами, параметры которых не известны. ¬ них, на основе оценок параметров объекта, настраиваютс€ параметры регул€тора так, что со временем вс€ система управлени€ начинает функционировать оптимально. Ётот вид управлени€ по существу объедин€ет методологию оптимального управлени€ и некоторые методы системного моделировани€, в частности методы идентификации. ќптимизаци€ алгоритмов моделировани€, естественно, приводит к оптимальным адаптивным системам управлени€, что требует соблюдени€ некоторых точных предположений и ограничений. Ёти предположени€ обычно выполн€ютс€ лишь приближенно, в результате чего оптимальные алгоритмы и системы станов€тс€ избыточно чувствительными, нестабильными и могут не только потер€ть свои свойства, но и стать неработоспособными [4].

¬ том случае, когда требуетс€, высока€ чувствительность к управл€ющему воздействию, избежать нестабильности и обеспечить работоспособность биологической системы можно путем учета доступной априорной информации, основанной на биометрических наблюдени€х и замерах. Ёта информаци€, даже самого общего характера, зачастую позвол€ет обеспечить стабильность адаптивных алгоритмов при высокой чувствительности управл€емого биологического объекта.

ѕолучение такого рода априорной информации возможно при учете и формализации так называемых симил€рных свойств биологических объектов, основанных на использовании преобразовани€ вида:

 

где ’' - нова€, а ’ - стара€ координаты; U(t) - действительное число >0; ј - параметр характеризующий начальное состо€ние Ѕќ.

—имил€рность (от английского similar - похожий) - свойство живых систем создавать в процессе жизнеде€тельности пространственно-временные структуры с "похожими" элементами (так называемыми выделенными признаками - ¬ѕ), локализованными в соответствующих участках объекта, характерные размеры которых образуют геометриче-

стр. 178

скую прогрессию с показателем равным U(t). ¬ частном случае U может быть величиной посто€нной.

ѕримером наличи€ у биообъекта симил€рности может служить фрагмент стебл€ растени€, схематически показанный на рис. 2. «десь ростовые признаки (Bѕ i ) локализованы на участках, размеры которых а i образуют геометрическую прогрессию с показателем U = 0,62

 

Ћюба€ наблюдаема€ структура Ѕќ образована имеющимис€ в наличии выделенными признаками ¬ѕ, веро€тность реализации которых Y i в соответствующих област€х X i равна: Y i (x i ) = 1.

‘ункции, описывающие €вление симил€рности, устанавливают зависимость координаты ’ участка биологического объекта (Ѕќ) с веро€тностью ”(х) обнаружени€ на нем выделенного признака (¬ѕ) и обладают следующими свойствами:

- область определени€ -

- область изменени€ -

Y(х) имеет n экстремальных значений Y = 1 в точках X i таких, что отрезки X 1 ; (’ 2 - X 1 ); (’ 3 - X 2 )...(X n - X n-1 ) образуют геометрическую прогрессию с показателем U.

ќдной из функций, удовлетвор€ющих с хорошей точностью перечисленным выше услови€м симил€рности, €вл€етс€, например:

 

где ’ - координата участка Ѕќ, L - характерный размер Ѕќ, - область локализации ¬ѕ

√рафик такой симил€рной функции Y(x) дл€ U<1 показан на рис.3.

 

–ис. 3

стр. 179

„астным случаем симил€рности €вл€етс€ симметри€ - равномерное (при U = 1) распределение одинаковых пространственно-временных выделенных признаков биологического объекта.

 рива€, описывающа€ динамику любой биологической системы, имеет три принципиально различных этапа: развитие, гомеостаз, и деградаци€ (см. рис.4).

 

–ис.4.

Q(t) -характерный параметр жизнеде€тельности системы:

I - развитие; II - гомеостаз; III - деградаци€

— точки зрени€ теории симметрии, гомеостаз €вл€етс€ процессом, имеющим трансл€ционную симметрию относительно переноса во времени (“ - симметрию). ƒействительно, при гомеостазе

 

¬ то врем€ как, например, на I этапе, развитие имеет симил€рный характер, так как описываетс€ соответствующей симил€рной функцией.

Ќа рис.4 показаны I и II этапы развити€ биологического объекта. «начени€ Y t = 1 и Y Q = 1 в соответствующих точках графиков характеризуют достоверность (т.е. веро€тность = 1) по€влени€ соответствующих величин Q i при измерении этого параметра в моменты времени t i , отсто€щие друг от друга на равные промежутки времени ¬еличины t c и t r соответствуют началу I (симил€рного) и II (гомеостатического) этапов развити€ биологической системы.

 

¬ показанном на рис. 5 случае наблюдаетс€ нарушение “- симметрии и ее переход в так называемую продольную симил€рность (вдоль оси времени) при t, стрем€щимс€ к нулю.

стр. 180

ќднако есть основани€ полагать, что определенные управл€ющие воздействи€, нарушающие “-симметрию гомеостаза, могут приводить к по€влению так называемую поперечной или вырожденной симил€рности, св€занной, например, с различной степенью поглощени€ собственных органов и тканей при ограничении питани€ (голодании) некоторых биологических объектов, (рис. 6).

 

“аким образом, разработка основ теории симил€рных функций, применительно к управлению биологическими объектами, позвол€ет учитывать дополнительную информацию об объекте управлени€ и создать высокочувствительные к заданному воздействию и в то же врем€ и устойчивые биологические системы, основанные, в частности, на использовании в качестве элемента адаптивной обратной св€зи выращенных персональных белков (¬ѕЅ).

1. ћедицинска€ Ёнциклопеди€. ћ., 1991. —. 220.

2. –уководство по применению цитаминов. –екомендовано √ќ –јЌ от 14.06.1996г. Ќ»» питани€ –јЌ (√иг. с. N 72-÷√—-313 от 31.07.1997г.).

3.  амакин ¬.¬., ћаклаков ¬.¬. и др. —пособ индивидуального подбора оптимального питани€ человека. ѕатент N 2162297 от 27.01.2001 г.

4. ѕрангишвши ».¬. и др. —истемные законы и закономерности в электродинамике, природе и обществе. ћ., 2001. —. 21

ќпубликовано 09 сент€бр€ 2015 года




© Portalus.ru, возможно немассовое копирование материалов при условии обратной индексируемой гиперссылки на ѕорталус.
¬аше мнение?