Экзаменационные вопросы Моделирование БТС

	Тема 1. Основные понятия в теории моделирования.
	Понятие модели. Объекты, цели и задачи моделирования. Классификация методов моделирования.
	Связь моделирования с различными науками. Компьютерные и математические модели. Регрессионные, имитационные, качественные модели.
	Принципы системного подхода в моделировании. Система как объект исследования. Классификация систем. Способы и методология описания систем.
	Принципы имитационного моделирования и примеры моделей. Понятие адекватности модели. Обобщенный алгоритм построения модели. Цель моделирования. Постановка задачи.
	Построение концептуальной модели. Формализация содержательной части модели. Основные этапы моделирования.
	Алгоритмизация процессов функционирования моделируемой системы. Оптимизация структуры. Расчет параметров модели. Принятие решений по результатам модели.
	Тема 2. Специфика моделирования живых систем.
	История первых моделей в биологии. Современная классификация моделей биологических процессов.
	Специфика моделирования живых систем. Биологический объект моделирования и его свойства. Понятие биологической модели.
	Условия подобия двух объектов. Константы подобия. Сходственные параметры математических моделей.
	Построение функциональных зависимостей, связывающих масштабы сходственных параметров с размерами тела животных и человека. Процедура переноса.
	Пример экстраполяции результатов комбинированного воздействия факторов среды с экспериментальных животных на человека.
	Рассмотрение организма с позиций системного анализа. Принципы организации управления, действующие в биологических системах. Примеры управляющих структур БТС.
	Функциональные системы организма. Структурная схема, функции, связи.
	Модели кровообращения.
	Модели дыхания.
	Модели терморегуляции.
	Схема потоков информации и энергии в организме.
	Особенности биологических систем и их моделирования. Классификация БТС.
	БТС медицинского назначения. Схема получения информации. Структурная схема измерительно-информационной БТС-M.
	Биотехнические системы эргатического типа (БТС – Э). Схема тренажерно-моделирующего комплекса.
	Биотехнические системы управления (БТС-У). Схема экстракорпорального искусственного органа. Интракорпоральный искусственный орган. Биотехнический организм.
	Методы управления в БТС-У. Децентрализованное управление. Управление с пульта универсального процессора. Объединенное управление в центральном процессоре
	БТС гемодиализ. Структура аппарата для гемодиализа.
	Моделирование диагностических систем. Компьютерная система диагностики.
	БТС лабораторной диагностики.
	Общие принципы моделирования в генетике.
	БТС индивидуальной защиты физиологических функций.
	Модели виброакустического воздействия на организм человека.
	БТС аудиометрии.
	БТС доплерометрии
	Гомеостаз и регуляция параметров жизнеобеспечения в организме. Иерархия целей в биологической системе. Модель внешнего контура активного управления и внутреннего механизма пассивного управления в метаболической системе
	Модель пассивной регуляции темпа поступления кислорода в ткани.
	Общая схема механизма регулирования темпа поступления кислорода в ткани.
	Тема 3. Общая методология построения математических моделей.
	Общая методология построения математических моделей. Подобие, общие аналогии.
	Теория эксперимента. Классификация подобий. Теорема Ньютона-Бертрана.
	p-теорема. Коэффициент подобия. Необходимые и достаточные условия подобия объектов.
	Квазиподобие, эквивалентное подобие, алгоритмическое подобие, кибернетическое подобие. Примеры. Методы определения коэффициентов подобия.
	Принцип максимального правдоподобия математических моделей. Уравнение правдоподобия. Этапы метода:
	Сущность планирования эксперимента. Математический аспект.
	Формальная классификация моделей. Стохастические модели. Параметрические и непараметрические модели.
	Детерминированные модели. Непрерывные и дискретные модели.
	Модели процессов управления. Замкнутые и незамкнутые контуры.
	Модели, приводящие к одному дифференциальному уравнению. Понятие решения одного автономного дифференциального уравнения.
	Линейные и нелинейные модели. Свойства и примеры БТС.
	Содержательные и формальные модели. Свойства и примеры БТС.
	Регрессионные модели. Имитационные модели. Примеры БТС.
	Качественные модели. Важнейшие качественные свойства БТС.
	Неограниченный рост. Экспоненциальный рост. Автокатализ. Модель Мальтуса.
	Ограниченный рост. Уравнение Ферхюльста
	Множество Мандельброта. Автоподобие.
	Ограничения по субстрату. Модели Моно и Михаэлиса-Ментен.
	Базовая модель взаимодействия. Конкуренция. Отбор. Модель Вольтерра
	Классические модели Лотки и Вольтерра
	Стационарное состояние (состояние равновесия). Устойчивость состояния равновесия. Методы оценки устойчивости. Решение линейного дифференциального уравнения.
	Непрерывные модели: экспоненциальный рост, логистический рост, модели с наименьшей критической численностью. Модели с неперекрывающимися поколениями. Дискретное логистическое уравнение. Диаграмма и лестница Ламерея.
	Типы решений при разных значениях параметра: монотонные и затухающие решения, циклы, квазистохастическое поведение, вспышки численности. Матричные модели популяций. Влияние запаздывания. Вероятностные модели.
	Модели, описываемые системами двух автономных дифференциальных уравнений. Фазовая плоскость. Фазовый портрет. Метод изоклин. Главные изоклины.
	Устойчивость стационарного состояния. Линейные системы. Типы особых точек: УЗЕЛ, СЕДЛО, ФОКУС, ЦЕНТР.
	Волны жизни.
	Общие понятия теории множеств. Свойства множеств. Формальный язык описания выражений. Пример модели БТС
	Кортежи. Представление множеств обобщёнными кодами. Обобщённый код. Элементарный код.
	Декартово произведение множеств.
	Теория отношений. Основные понятия и определения. Основные свойства отношений
	Понятие об исчислении высказываний. Алфавит. Определение формул
	Определение правил вывода. Система основных тавтологий (законов) исчисления высказываний
	Метод дедуктивного логического вывода
	Методика индуктивного логического вывода
	Представление высказываний и отношений обобщенными кодами
	Логические функции. Определения и формы представления логических функций
	Алгоритмы и алгоритмические процессы. Основные понятия и определения. Математические модели алгоритмических процессов
	Показатели качества алгоритмов и алгоритмических процессов.
	Тема 4. Колебания в биологических системах.
	Понятие автоколебаний. Изображение автоколебательной системы на фазовой плоскости. Предельные циклы. Условия существования предельных циклов. Рождение предельного цикла.
	Бифуркация Андронова-Хопфа. Мягкое и жесткое возбуждение колебаний.
	Автоволны и диссипативные структуры. Модель брюсселятор. Примеры автоколебательных моделей процессов в живых системах.
	Колебания в темновых процессах фотосинтеза. Реакция Белоусова-Жаботинского
	Модели математической биологии. Общие положения теории нервной проводимости. Система Ходжкина-Хаксли.
	Тема 5. Моделирование динамических систем. Модели биологических сообществ.
	Основные понятия теории динамических систем. Предельные множества. Аттракторы. Странные аттракторы.
	Динамический хаос. Линейный анализ устойчивости траекторий. Диссипативные системы. Устойчивость хаотических решений. Размерность странных аттракторов.
	Стационарные состояния и динамические режимы в сообществе из трех видов.
	Тема 7. Объектно-ориентированное моделирование.
	Обьектно-классификационное моделирование сложных систем. Использование технологии объектно-ориентированного моделирования. Пространство идентификаторов объектов.
	Состояние объекта. Пространство состояний объекта.
	Моделирование отношений между объектами и классами объектов
	Теоретико-множественная модель класса объектов.
	Тема 8. Пакеты визуального моделирования.
	Классификация инструментальных средств моделирования информационных систем
	Локальные, поддерживающие один-два типа моделей и методов. Малые интегрированные средства моделирования, поддерживающие несколько типов моделей и методов
	Средние интегрированные средства моделирования, поддерживающие от 4 до 10-15 типов моделей и методов. Крупные интегрированные средства моделирования, поддерживающие более 15 типов моделей и методов
	Основные подходы, реализованные в инструментах моделирования сложных систем. Классификация.
	Пакеты, использующие язык блочного моделирования. Примеры
	Пакеты, использующие язык физического моделирования. Примеры
	Пакеты, использующие язык физического моделирования. Примеры
	Инструменты функционального моделирования сложных систем. Примеры