Анализ категорной диаграммы адаптационного контура биоинструментальной информационно-измерительной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ категорной диаграммы адаптационного контура биоинструментальной информационно-измерительной системы

В.Ю. Наумов, Ю.П. Муха

Аннотация

В статье проведен анализ адаптационного контура, который представляет собой интегральный уровень управления гемопоэтической системы организма, направленный на оптимальное поддержание метаболизма организма в целом. Указано, что для сложных измерительных задач целесообразно использовать принципы построения измерительных систем, сформулированные в терминах системных функций с использованием фрактально-категориального подхода. Сделан вывод, что функторные и категорные отображения делают анализ регуляции процесса кроветворения более полным и наглядным, а возможность дальнейшей декомпозиции позволяет исследователю проводить более детальное исследование, наглядно отображает процессы адаптации организма при внешних воздействиях и естественным образом способствует построению автоматизированных измерительных систем, для которых рассматриваемый адаптационный контур является моделью биопреобразователя информации о процессах кроветворения , входящего в состав биоинструментальной измерительной системы.

Ключевые слова: структурно-аналитический метод, информационно-измерительная система, информационные потоки, гемопоэтическая система, категорная диаграмма, функторы, адаптационный контур, биоинструментальная информационно-измерительная система, управляющий сигнал, измерения.

Введение

Авторами в статье [1] было показано, что построение математической модели при оценке функционального состояния человека без использования системного подхода является весьма громоздкой задачей, так как многоуровневые обратные связи имеют сложное аналитическое представление. И поскольку организм человека в трудах по физиологии рассматривается как сложная динамическая система, взаимодействующая с внешней средой, целесообразно изучение связи элементов внешней среды, биологического объекта и используемых измерительных средств в рамках единого системного похода. Таким образом, анализ и синтез измерительных систем в рамках такого направления является актуальным для изучения сложных биологических систем [2-11].

Постановка задачи

измерительный автоматизированный адаптационный контур

В статье [1] авторы привели категорную диаграмму адаптационного контура, который представляет собой интегральный уровень управления гемопоэтической системы организма, направленный на оптимальное поддержание метаболизма организма в целом, в которой были приняты следующие обозначения: Q - пространство внешних воздействий, X - пространство уровней управления, I - пространство внутренней среды организма, F - множество форменных элементов крови, R, Y, Z, W, S - функторные отображения из категории в категорию; морфизмы между объектами категорий представлены стрелками с малыми греческими буквами, при этом нижний индекс морфизма указывает направление, с которого начинается информационный поток, верхний - обозначает порядковый номер информационного потока с объекта

Рассмотрим функторное отображение R категории внешних воздействий на объекты уровней управления: отображение , сопоставляющее каждому объекту из категории объект из ; отображение .

В рассматриваемом случае происходит отображение объекта в объекты категории , которое можно представить в виде: .

Данное отображение характеризует адаптационную реакцию уровней управления кроветворной функциональной системы на множество внешних воздействий.

Анализ модели адаптационного контура

Рассмотрим функторное отображение Y категории управления кроветворной системой на категорию МФЭК: отображение , сопоставляющее каждому объекту из объект из , где l, j - индексы, однозначно определяющие объект; отображение .

В рамках рассматриваемой модели адаптивного контура вышеопределенный функтор осуществляет отображение объектов в моноид F: . То есть, отражает организменный уровень воздействия на МФЭК (множество форменных элементов крови), - межклеточный уровень воздействия, - геномно-ядерный уровень воздействия, а - отражает баланс организменного, межклеточного и геномно-ядерного воздействий на МФЭК.

Изменение МФЭК приводит к изменению состояния внутренней среды организма, что можно представить функторным отображением S моноида F в категорию I: отображение , сопоставляющее каждому объекту объект из ; отображение . То есть происходит отображение всей категории , одного объекта, в категорию , которое можно представить в виде: .

В соответствии с законами нормальной физиологии, организменный уровень управления действует на МФЭК как непосредственно, так и через стимуляцию желез внутренней секреции, имеющих как симпатическую так и парасимпатическую иннервацию и отвечающих за гемопоэзиндуцирующее микроокружение. То есть осуществляется функторное отображение Z объекта на объект категории : отображение , сопоставляющее каждому объекту объект из ; отображение .

В соответствии с законами нормальной физиологии осуществляются отображения, описывающие иннервационное управление, которое описывает отображение Z объекта на объект категории : отображение , сопоставляющее каждому объекту объект из ; отображение .

Это отображение характеризует баланс симпатических и парасимпатических воздействий, направленных на изменение метаболического состояния организма в целом:

Гомоморфное отображение категории внутренней среды организма представляет собой отображение всех параметров состояния организма в рецепторные отклики, затем информация от множества рецепторов передается в нервную систему, тем самым, замыкая адаптивный контур: отображение , сопоставляющее каждому объекту из объект в ; отображение .

Функторное отображение множества рецепторных откликов из категории в категорию представим в виде: .

Таким образом, последовательными отображениями можно по реакции МФЭК проследить и оценить входное воздействие внешней среды, описать степень напряженности адаптационных процессов кроветворной системы организма и соответствующее функциональное состояние. Многопараметрическое входное воздействие воздействует на уровни управления кроветворной системой, в частности организменный уровень, который в зависимости от интенсивности воздействия формирует управляющий сигнал и осуществляет выбор пути управления, то есть выполняет также и коммутативную функцию. Управляющее воздействие распространяется по нескольким подконтурам адаптации и преобразуется в МФЭК.

Заключение

Таким образом, функторные и категорные отображения делают анализ регуляции процесса кроветворения более полным и наглядным, а возможность дальнейшей декомпозиции позволяет исследователю проводить более детальное исследование, наглядно отображает процессы адаптации организма при внешних воздействиях и естественным образом способствует построению автоматизированных измерительных систем, для которых рассматриваемый адаптационный контур является моделью биопреобразователя информации о процессах кроветворения, входящего в состав биоинструментальной измерительной системы.

Литература

1. Наумов В.Ю., Муха Ю.П., Авдеюк О.А., Шевчук В.П., Авдеюк Д.Н. Структурная модель адаптационных контуров биоинструментальной информационно-измерительной системы // Инженерный вестник Дона, 2017, № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4391.

2. Муха Ю. П., Авдеюк О.А., Королева И.Ю. Алгебраическая теория синтеза сложных систем. Волгоград: ВолгГТУ, 2003. 320с.

3. Муха Ю.П., Наумов В.Ю. Синтез категорной модели информационных потоков биоинструментальной ИИС при гематологических измерениях // Биомедицинская радиоэлектроника. 2010. № 6. C. 38 - 42.

4. Baez J., Dolan J. Higher dimensional algebra and topological quantum field theory // Meth. Phys, 1995. V. 36. pp. 60-105.

5. Акулов Л.Г., Будко Р.Ю., Вишневецкий В.Ю., Ледяева В.С. Структурное проектирование измерительных систем для исследования биопотенциалов// Инженерный вестник Дона, 2012, № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1476

6. Муха Ю.П., Авдеюк О.А., Акулов Л.Г., Бугров А.В., Наумов В.Ю., Мухин В.М. Биоинструментальные информационно-измерительные системы. Москва: Радиотехника, 2015. 309 с.

7. Судаков К.В. Общая теория функциональных систем . Москва: Медкнига, 1984. 224 с.

8. Рябоконь А.С. Моделирование при разработке ультразвукового мобильного монитора скорости кровотока// Инженерный вестник Дона, 2012, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/907

9. Наумов В.Ю., Муха Ю.П. Биоинструментальная измерительная система в гематологических исследованиях // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2010. № 4. C. 27 - 32.

10. Муха Ю.П., Королева И.Ю., Наумов В.Ю., Акулов Л.Г. Свойства фрактально-категорной модели динамической схемы физиологической функциональной системы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 11. C. 61 - 65.

11. Schneppenheim R. Current aspects of diagnosis and treatment. 2008. 88 p.

1. Naumov V.Yu., Muha Yu.P., Avdeyuk O.A., SHevchuk V.P., Avdeyuk D.N. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2017. № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4391

2. Muкha Yu. P., Avdeyuk O.A., Koroleva I.YU. Algebraicheskaya teoriya sinteza slozhnyh system [An algebraic theory of synthesis of complex systems]. Volgograd: VolgGTU, 2003. 320 p.

3. Mukha Yu.P., Naumov V.Yu. Biomedicinskaya radioehlektronika (Rus). 2010. № 6. pp. 38 - 42.

4. Baez J., Dolan J. Meth. Phys, 1995. V. 36. pp. 60-105.

5. Akulov L.G., Budko R.YU., Vishneveckij V.YU., Ledyaeva V.S. Inћenernyj vestnik Dona (Rus). 2012. № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine /archive /n4p2y2012/1476

6. Mukha Yu.P., Avdeyuk O.A., Akulov L.G., Bugrov A.V., Naumov V.Yu., Muhin V.M. Bioinstrumental'nye informacionno-izmeritel'nye sistemy [Bioinstrumentation information-measuring system]. Moskva: Radiotekhnika, 2015. 309 p.

7. Sudakov K.V. Obshchaya teoriya funkcional'nyh system [The General theory of functional systems]. Moskva: Medkniga, 1984. 224 p.

8. Ryabokon' A.S. Inћenernyj vestnik Dona (Rus). 2012. V. 3 URL: URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/907

9. Naumov V.Yu., Mukha Yu.P. Millimetrovye volny v biologii i medicine (Rus). 2010. № 4. pp. 27 - 32.

10. Mukha Yu.P., Koroleva I.Yu., Naumov V.Yu., Akulov L.G. Biomedicinskaya radioehlektronika (Rus). 2012. № 11. pp. 61 - 65.

11. Schneppenheim R. Current aspects of diagnosis and treatment. 2008. 88 p.

Размещено на Allbest.ru