3.3 Обоснование соответствия тематики проекта научному приоритету

В соответствии с конвенцией о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении [13] при уничтожении химического оружия первостепенное внимание уделяется обеспечению безопасности людей и защите окружающей среды. Наивысший приоритет обеспечению безопасности, персонала, населения и защите окружающей среды должен отдаваться также в соответствии с Федеральным законом от 2 мая 1997 г. № 76-ФЗ «Об уничтожении химического оружия» и федеральной программой «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации» (утв. Постановлением Правительства РФ от 21 марта 1996 г. № 305).

Новый ответ на эти вызовы предлагает наш научный проект. В нем будет научно обосновано новое направление исследований профилактики и диагностики канцерогенных новообразований связанных с воздействием условий труда в химическом производстве на организм работника в результате его профессиональной деятельности, и предложен новый подход к контролю возникновения таких новообразований. Мы хотим указать новые пути, новые подходы и новые методы решения научных проблем профилактики, диагностики и контроля возникновения канцерогенных новообразований на основе знания, извлекаемого методами физики открытых систем из больших массивов гетерогенных эмпирических данных об канцерогенных заболеваниях.

Область знания, к которой относится проект: Биология, математика, информатика и науки о системах.

Методологические и теоретические основания проекта: физика открытых систем (далее кратко – ФОС).

Технологическая база проекта: технологии ФОС, Web2.0 – технологии, облачные технологии (Cloud computing).

• ФОС – новая посткибернетическая парадигма системологии, предложившая методологию, метатехнологию, конструктивную теорию, информационные и когнитивные технологии познания, научного понимания, рационального объяснения и эксплуатации научно достоверного знания об открытых природных, общественных и антропогенных системах [7-8].

ФОС основана на принципах системности и холизма. ФОС исследует открытые системы в их естественных масштабах и реальной сложности. ФОС преодолевает фундаментальные барьеры сложности познания открытых систем [1, 9-11].

Комплекс проблем профилактики, диагностики и контроля возникновения канцерогенных новообразований в рамках предлагаемого нами подхода будет подвергнут глубинному исследованию методами ФОС при следующих допущениях:

1. Каждое канцерогенное заболевание рассматривается как открытая система (далее используется понятие «Канцерогенная Система») в ее естественном масштабе и реальной сложности. Познание, научное понимание, рациональное объяснение состояний, глобального поведения и эмерджентных свойств этой системы осуществляется в целом, в единстве природных, социальных и антропогенных процессов, формирующих феномен «Канцерогенная Система»;

2. Каждая Канцерогенная Система должна быть исходно задана ее эмпирическим описанием. Формирование исходного эмпирического описания Канцерогенной Системы производится в два этапа:

Первый этап: формирование исходной системы эмпирических данных, наиболее полно отражающей жизнедеятельность Канцерогенной Системы в изменяющейся окружающей среде.

Второй этап: построение исходного эмпирического описания Канцерогенной Системы в актуальных состояниях на базе исходной системы эмпирических данных.

3. Система эмпирических данных об Канцерогенной Системе создается из Больших Данных (международный термин – Big Data), включающих большие массивы гетерогенных эмпирических данных от разных источников:

• данные, характеризующие множественные этиологические и патогенетические характеристики болезни;

• данные мониторингов общего физического состояния работников;

• данные о техногенных катастрофах, в которых участвовал работник;

• данные об условиях труда на рабочем месте;

• и др.

4. Исходное эмпирическое описание Канцерогенной Системы должно представлять ее в актуальных состояниях и при этом отвечать трем условиям:

• обоснованному выбору единого носителя системы;

• унифицированному полному описанию каждого актуального состояния системы в показателях (типы шкал  любые количественные, число показателей – сотни, тысячи, десятки тысяч);

• представительности исходного описания системы в состояниях (от 200 до 500, или более состояний).

ФОС использует только эмпирические описания Канцерогенных Систем, и ничего, кроме этого. На базе эмпирических описаний ФОС получает завершенное научно достоверное онтологическое, аксиологическое и праксиологическое знание об Канцерогенных Системах [2-3, 12].

Научный метод и компьютерные технологии ФОС являются мощным средством преодоления сложности открытых систем. ФОС как методология, теория и технология системного исследования обладает большим аналитическим и вычислительным превосходством перед другими методами продвинутой системной аналитики, применяемыми в настоящее время.

ФОС разработана в России научной группой консорциума «Институт стратегических разработок» (Санкт-Петербург) и СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Авторы ФОС являются участниками предлагаемого проекта.

Идеи ФОС, ее подходы, методы и технологии испытаны в разных областях знания, в числе которых:

• безопасность (химическая, радиационная, социальная) (В. Агеев, А. Арасланов, Т.Качанова и др. Системный анализ влияния условий труда на состояние здоровья персонала опасного химического производства // Труды IV Международной конференции «Параллельные вычисления и задачи управления» (PACO’08). М.: ИПУ РАН, 2008. С. 1–22; В. Агеев, А. Арасланов, Т.Качанова и др. Генерация системного знания по проблемам социальной напряженности в регионах России // Научно-технические ведомости СПбГПУ, №2-1 (147) 2012. С. 300–308);

• системная биология, геномика, вычислительная токсикология, медицина, здравоохранение, экология человека и территорий (V. Ageev, B. Fomin, O. Fomin, et al., “Physics of open systems: A new approach to use genomics data in risk assessment”, in: The Continuum of Health Risk Assessments, InTech (2012), pp. 135-160; V. Ageev, T. Kachanova, L. Kopylev, et al.,”Physics of open systems: Effects of the impact of chemical stressors on differential gene expression”// Cybernetics and Systems Analysis, volume 50, issue 2, March 2014, pp. 218-227)

Предлагаемые в проекте новое направление исследований и новые подходы к решению приоритетной задачи «Анализ факторов, характеризующих воздействие условий труда в химическом производстве на организм работника в результате его профессиональной деятельности» и ключевой проблемы «Моделирования биосистем на континууме от воздействия токсиканта до проявления заболевания» на основе ФОС являются перспективными для научного приоритета «Генерация научных реконструкций состояний людей, профессиональная деятельность которых связана с опасностью канцерогенного эффекта химического воздействия». Проект должен привести к результатам высокого научного и социального значения, среди которых главными являются:

1. Преодоление сложности, познание, научное понимание, рациональное объяснение открытых Канцерогенных Систем;

2. Извлечение полного завершенного научно достоверного онтологического, аксиологического и праксиологического знания об Канцерогенных Системах из Больших Данных;

3. Реальная возможность освоения огромных объемов эмпирических данных, накопленных медицинской наукой, социальными и региональными органами управления, путем преобразования этих данных в достоверное научное знание о профилактике, диагностике и контроле возникновения канцерогенных новообразований;

4. Планирование в опоре на знание неизбыточных мониторингов низкой ресурсоемкости с ничтожным риском получения неадекватных эмпирических описаний Канцерогенных Систем.

5. Автоматический самоконтроль и корректировка процессов формирования Больших Данных в реальном времени, кардинальное усиление «интеллекта» и продуктивности мониторингов Канцерогенных Систем.

6. Новое направление, новые подходы и новые методы решения приоритетных задач и ключевых проблем научного приоритета.

7. Научно обоснованное решение на основе знания приоритетной задачи профилактики канцерогенных новообразований, доведенное до инновационного предложения на создание инновационного продукта «Автоматический анализатор вероятности возникновения канцерогенного новообразования с целью его предупреждения».

8. Научно обоснованное решение на основе достоверного знания приоритетной задачи диагностики канцерогенных новообразований, доведенное до инновационного предложения на создание инновационного продукта «Автоматический анализатор вероятности возникновения канцерогенного новообразования с целью его предупреждения».

9. Научно обоснованное решение на основе достоверного знания ключевой проблемы контроля распространения канцерогенных новообразований, доведенное до инновационного предложения на создание инновационного продукта «Автоматический анализатор вероятности возникновения канцерогенного новообразования с целью его предупреждения».

Предлагаемый проект способен обеспечить достижение названных результатов на фундаментальном научном и мировом технологическом уровнях путем решения следующих задач:

Задача 1. Сбор из разных источников эмпирических данных об Канцерогенных Системах, интеграция, систематизация собранных данных, формирование Больших Данных, охватывающих все доступные для измерения и/или наблюдения аспекты жизнедеятельности Канцерогенных систем в условиях изменяющейся среды.

Задача 2. Преобразование методами ФОС Больших Данных Канцерогенных Систем в эмпирические описания Канцерогенных Систем.

Задача 3. Обеспечение высокого качества исходных эмпирических описаний Канцерогенных Систем: 3.1. Автоматическая генерация заданий на улучшение Больших Данных на основе знания. 3.2. Автоматическая генерация планов проведения неизбыточных мониторингов низкой ресурсоемкости с ничтожным риском получения неадекватных эмпирических описаний Канцерогенных Систем.

Задача 5. Разработка нового подхода и нового метода решения приоритетной задачи профилактики возникновения новообразования на базе онтологического, аксиологогического и праксиологического знания об Канцерогенной Системе этого новообразования.

Задача 6. Разработка нового подхода и нового метода решения приоритетной задачи диагностики новообразования на базе онтологического, аксилогогического и праксиологического знания об Канцерогенной Системе этого новообразования.

Задача 7. Разработка нового подхода и нового метода решения ключевой проблемы контроля возникновения новообразования на базе онтологического, аксилогогического и праксиологического знания об Канцерогенной Системе этого новообразования.