15

Тема 1. Введение. Системный подход к изучению объектов живой и неживой природы.

1. Введение.

2. Системный подход к изучению объектов живой и неживой природы: основные задачи теории систем; основные определения и понятия системного анализа; понятие системы, способы описания систем, определение системы, классификация и свойства систем, системный анализ и системный синтез.

3. Основные функциональные характеристики сложных систем.

Введение

Возникновение теории БТС связано с разработкой автоматизированных систем искусственного кровообращения и дыхания, систем замещения утраченных функций гемодиализа, созданием биоуправляемых протезов конечностей (50-е, 60-е г.г.). Затем в 70-е годы стали разрабатываться различные обучающие системы и системы управления целенаправленным поведением животных организмов. Значительные достижения в области медицинских, биологических и технических наук за последние десятилетия стимулируют появление новых биотехнологий и новых технологий приборостроения. В связи с этим повысилась необходимость в специалистах, занимающихся проектированием, установкой и обслуживанием данной техники. Для успешного функционирования данных систем необходимо адекватно сопрягать биологические и технические элементы в единую систему, называемую биотехнической системой. Для этого, во-первых, необходимо знать особенности строения и функционирования биологического объекта (данные знания вы уже получили в курсе биологии человека и животных, анатомии и физиологии человека). При этом биологический организм является сложным объектом, отдельные элементы которого сложным образом взаимосвязаны между собой. И характер данных взаимосвязей не поддается точному математическому описанию. Когда мы имеем дело с любым сложноорганизованным объектом, то для его исследования обычно применяется системный подход.

С системами мы встречается практически во всех областях нашей жизни. В естественных и общественных науках, в технике, экономике, политике и т. д. Самые первые понятия о системе мы получаем на уроках математики. Это алгебраические системы. Затем мы встречаем их в биологии, когда проходим различные функциональные системы живого организма человека и животных, а также системы более широкого уровня/охвата/ это различные биологические сообщества (популяции организмов, биогеоценоз и т.д.). Понятие «система» также встречается на уроках истории и географии «социалистическая система», «капиталистическая система» и т.д. Очень часто в наши дни стало встречаться выражение «геополитические системы, которое связано с территориальными отношениями между различными государствами.

Далее необходимо остановится на названии данной дисциплины, и рассмотреть каждый термин, входящий в его состав. Наиболее важным на наш взгляд является слово “система”, поскольку оно указывает на существование и взаимодействие различных компонентов, подчиненное изначально заданной цели. Именно в этом целенаправленном взаимодействии и заключается суть функционирования БТС. Назначением данной системы является обеспечение слаженного функционирования каждого из данных компонентов. В слове “биотехнический” дается пояснение, что данные системы должны обязательно иметь биологические и технические звенья. При этом, в различных БТС можно выделить главный (управляющий) и подчиненный (управляемый) объект, независимо от его природы. Примером систем, где управляемым объектом является биообъект, являются медицинские БТС, примером систем где управляемым является технический компонент, являются системы применяемые в управлении транспортными средствами и промышленный оборудованием (авиация, космические полеты, станки с программным управлением и т.д.). Более подробно на этом остановимся в разделе, посвященном классификации БТС.

Необходимость применения системного подхода для анализа и проектирования данных систем. Для успешного функционирования данных систем необходимо адекватно сопрягать биологические и технические элементы в единую функциональную систему. Для этого необходимо знать особенности строения и функционирования биологических объектов. При этом биологический организм является объектом, отдельные элементы которого сложным образом взаимосвязаны между собой, и характер данных взаимосвязей не поддается точному математическому описанию. Когда мы имеем дело с любым сложноорганизованным объектом, то для его исследования обычно применяется системный подход.