1.Визначте суть та основні задачі методу моделювання при синтезі біотехнічних систем ергатичного типу.

Основной метод синтеза БТС–Э - моделирование. Его сложность обуславливается необходимостью построения иерархической многоуровне- вой модели с различными «решающими способностями», зависящими от конкретных задач исследования. В процессе анализа и синтеза системы приходится иметь дело с моделированием на четырех уровнях разрешения: 1. Тканевом (моделирование процессов метаболизма при определении энергозатрат организма человека в процессе его деятельности); 2. Органном (бионические исследования органов восприятия для оптимального сопряжения их с техническими элементами информационных каналов); 3. Организменном (исследование поведения оператора в процессе управления динамическими объектами); 4. Популяционном (разработка методов управления популяциями БО для организации их целенаправленного поведения).

Наиболее перспективным является метод поэтапного моделирования, позволяющий синтезировать сложные БТС с учётом различных свойств человеческого организма в условиях воздействия нестационарной ВнС. Сущность метода состоит в использовании смешанных моделей - система в технической части и процесс управления воспроизводится математической моделью, реализуемой на ЭВМ, а оператор исследуется как БО в реальном виде, будучи включённым в общий контур управления. Эффективность пользования метода предопределяется последователь- ной корректировкой модели на различных этапах её создания в результате постепенной оптимизации психофизиологического портрета человека- оператора и характеристик системы «человек-машина» в целом. Основные задачи поэтапного моделирования относительно синтеза БТС–Э следующие: 1. Согласование характеристик управляемого процесса с показателями организма человека-оператора как управляющего звена системы (этап «управленческого» согласования). 2. Согласование потоков информации, поступающих к оператору от техни- ческих элементов системы, с пропускной способностью, для его нормаль- ной работы в заданном временном режиме (этап «информационного» согласования). 3. Разработка требований к психофизиологическому портрету оператора для БТС–Э, сравнение его на моделирующем комплексе с портретом 76 реального оператора и выдача рекомендаций, по организации ЛФП, согласующего характеристики человека-оператора и машины. 4. Комплексные модели исследования с реальным человеком-оператором (при необходимости с включением ЛФП). 5. Корректировка структуры системы и технических характеристик её элементов. 6. Разработка рекомендаций по профессиональному отбору, обучению, тренировке операторов для обслуживания систем данного класса. Техническая реализация метода поэтапного моделирования воплоща- ется в тренажно-моделирующие комплексы

2. Охарактеризуйте особливості температурних режимів роботи апаратури біотехнічної системи.

В организме поддерживается постоянная Тº тела, не изменяющаяся при изменениях ВнС. Это постоянство Тº обеспе- чивает необходимую скорость обменных процессов и позволяет организму существовать в неблагоприятных условиях ВнС. Оно обусловлено работой системы терморегуляции, представляющей собой пример замкнутой биологической системы регулирования. Основной переносчик тепла – кровь. Передача тепла внутри организма происходит конвекцией – кровообраще- нием, поскольку теплопроводность тканей мала. Существует много регулирующих воздействий, оказывающих влияние на Тº тела. Так, теплопродукция определяется процессами окисления в мышцах и внутренних органах, на теплоотдачу влияет изменение величины поверхности тела, учащённое дыхание, потоотделение, изменение интен- 41 сивности кровотока. Конвекцией удаляется 15% тепла путём нагревания молекул воздуха, соприкасающихся с поверхностью тела; 25% теплоотвода - испарением влаги на коже, ~ 60% тепла удаляется в результате излучения. Минимальная теплопродукция организма составляет 1600…1800 ккал/сутки и может увеличиваться во много раз (до 14000 ккал) при интенсивной мышечной деятельности. Организм имеет несколько измерительных элементов. Один из них находится в гипоталамусе и омывается кровью из внутренних областей тела. В нём находятся нервные образования – терморецепторы, расположенные рядом с центрами терморегуляции. Нагревание их выше нормы приводит к усилению теплоотдачи, повышению интенсивности кровотока и уменьшению теплопродукции. Сравнивающее и измерительное устройства объединены в одно целое, поэтому центры терморегуляции выдают сигнал когда Тº ВтС отклонилась от нормы, которая определяется системой более высокого уровня в иерархической структуре управления в виде целевой функции для системы терморегуляции. Сигналы управления подсистемами, регулирующими теплоотдачу (органы дыхания, потовые железы, сосуды кожи и т.д.), передаются через систему двигательных нервов и ВНС. Они вызывают расширение/сужение кожных сосудов, регулируют потоотделение и тонус мышц. Другой тип термочувствительных элементов – терморецепторы (холодовые, тепловые), расположены на наружном кожном покрове и связаны с центром терморе- гуляции. Они реагируют на абсолютное значение и знак внешней Тº, скорость её изменения. Механизмы регуляции приводятся в действие уже через несколько секунд от начала Т°-возмущения, пока оно не достигает «сердцевины» организма. При быстрых таких возмущениях возможна интенсивная регуляция. В качестве КПЭ выступает Т° ВтС организма. Эффекторные воздействия производят подсистемы, включённые одновременно в другие ФС: систему двигательных нервов, дыхания, крово- 42 обращения и т.д. Эффективность работы системы терморегуляции зависит от эффективности других систем. При сильных воздействиях на организм, эффект зависимости её работы от других систем может проявляться в виде доминирующих и конкурентных отношений. Например, интенсивная физическая работа и жаркая погода могут вызвать резкое падение АД (коллапс). Известны явления перенастройки заданной величины Т° тела в течение суток с +36,5°С в ранние утренние часы до +37,5°С в поздние вечерние, нарушение качества терморегуляции воздействием на ЦНС (самогипноз, алкоголь) и т.д. Это характеризует сложность алгоритмов управления в живых системах