Биотехнические системы и технологии (Семенова ФИБС БТС 11 семестр) / Лекции 1-6

БТС аналитического назначения (БТС-А)

•Ориентированы на изучение биоматериалов, извлеченных из живого организма. Эти вещества либо непосредственно связаны с функционированием организмов, т.е. являются продуктам жизнедеятельности (вещества из внутренней среды организма), либо являются внешними по отношению к организму, но способствующими поддержанию в нем физиологических процессов (материалы из окружающей организм среды).

БТС аналитического назначения (БТС-А)

Задачи:

•Анализ химического состава биопробы;

•Определение концентрации компонентов в биопробе;

•Изучение структурного состояния самого широкого спектра компонентов, содержащегося в разнообразных биоматериалах.

БТС управления поведением целостного организма и популяции БО (БТС-У)

•Анализ и управление состоянием осуществляется по отношению к ЧО

Применение:

•При изучении некоторых фундаментальных вопросов моделирования двигательных мотиваций, функциональных расстройств двигательной сферы;

•Решение прикладных задач: повышение работоспособности операторов путем оптимизации параметров их состояния и эмоциональных проявлений, сопровождающих двигательные реакции, при разработках алгоритмов управления роботамиманипуляторами с ИИ, устройств дистанционного управления движением животных и т.д.

БТС эргатического типа (БТС-Э)

•Человек как управляющее звено формирует цели управления и отвечают за качество и надежность функционирования технической части системы (пилот самолета, капитан корабля и т.д.). При проектировании и оценке функционирования БТС-Э следует учитывать, что ЧО, обладая интеллектом, способен решать задачи, неподвластные техническим системам, способен совершать фатальные ошибки в силу имеющихся психофизиологических ограничений (усталость, психоэмоциональная неуравновешенность и перенапряжение, мотивация к выполнению трудовой деятельности, физиологические нарушения и т.д.). Такие особенности человека способны, с одной стороны, придавать комплексу человек-машина уникальные свойства, которые не могут быть реализованы отдельной, хотя и сверхсложной технической системой, а, с другой стороны, могут стать причиной разрушения целостной БТС и даже приводить к катастрофическим последствиям.

БТС эргатического типа (БТС-Э)

Повышение надежности работы человеческого звена:

•Совершенствование информационного канала, обеспечивающего человека информацией о состоянии технической системы;

•Создание рациональных механизмов управление технической системой (рычаги, переключатели, сенсорные панели т д.);

•Специальная подготовка ЧО с использованием специальных обучающих программ, технических тренажерных средств и т.д.;

•Рациональное сочетание режимов труда и отдыха, включая специальные методики и средства релаксации;

•Использование специальных ТС для оценки и управления состоянием ЧО и т.д.

Особенности синтеза БТС

•Отличительной особенностью БТС любых типов и назначений является наличие человека, во многом определяющего свойства и надежность функционирования этих систем. Наличие человека создает определенную специфику синтеза БТС, требуя учета как особенностей взаимодействия человека с технической частью и окружающей средой, так и процессов его непрерывной адаптации с внешним окружением и на уровне внутренних подсистем. Работа адаптационных механизмов обеспечивает высокую функциональную надежность живых систем, но возможность «срыва» процессов адаптации может привести и к фатальным последствиям.

Особенности синтеза БТС

•Наличие живых систем в общей структуре БТС формирует их специфическое отличие от других типов систем. Их особые свойства определены наличием в структуре биологических элементов разной сложности, которые отличаются:

•Недетерминированностью, с точки зрения однообразности связей между входами и выходами системы, исключающей возможность их исследования методами «черного ящика»;

•Значительной нелинейностью, не позволяющей прямое использование классических методов теории автоматического регулирования, разработанных в основном для линейных систем;

•Многосвязностью, затрудняющей постановку «чистого» эксперимента на изолированном органе или системе, а также создающей большие сложности при построении структуры функциональных моделей живого организма.