生物系統(tǒng)建模與仿真課件

生物系統(tǒng)建模與仿真●生物控制論概述●基本概念●仿真示例生物控制論生物控制論是應(yīng)用控制論的理論和方法研究生物體的學(xué)科其主要研究對象是生物系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制及信息處理問題,是系統(tǒng)的、動態(tài)的、定量的研究生物體的重要工具。生物控制論是一個廣大的領(lǐng)域,本課程結(jié)合生物醫(yī)學(xué)問題的典型實例運用控制理論的基本概念理論和方法進(jìn)行分析,使同學(xué)掌握生物控制論的基本內(nèi)容,樹立從整體和綜合角度研究生物醫(yī)學(xué)問題和建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的觀點。同時對于如何將怎樣把信息科學(xué),數(shù)理科學(xué)和生命科學(xué)(主要是神經(jīng)科學(xué))融合起來進(jìn)行研究,特別是其中的基于生物學(xué)實驗基礎(chǔ)之上的建模和計算機(jī)仿真方法有一個入門性的了解。生物系統(tǒng)的顯著特點●非線性需要●時變性系統(tǒng)的(整體的)●緊耦合動態(tài)的定量的●多層次進(jìn)行研究生物控制論的發(fā)展概況●控制論的產(chǎn)生《控制論一關(guān)于在動物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》Cyberneticsorcontrolandcommunicationintheanimalandmachine-N.Wiener,1948WhatisbiologicalCybernetics?Cybernetics(舵手,govern生物控制論的主要目的在于建立能反映人體和動物功能的模型和理論,而且這種模型和理論中的邏輯原理和有機(jī)體本身中起作用的邏輯原理是相同的。它也試圖建立和生物系統(tǒng)有同樣的物理與生物化學(xué)成份的模型。它是少數(shù)能真正地稱之為邊緣科學(xué)的學(xué)科之一。無論對生物學(xué)還是醫(yī)學(xué)來說,生物控制論都給了它們以一種新的、普遍適用的、能充分發(fā)揮數(shù)學(xué)威力的語言”我們研究生物這種復(fù)雜系統(tǒng)的工具就是去測量與此系統(tǒng)有關(guān)的某些量,并研究這些量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。這就是說生物控制論是以生物體中的控制和信息過程(即信息的接收、傳遞、存儲、反饋和處理的過程)作為研究對象目的是構(gòu)造生物體中控制和信息過程的模型。因此,我們又可認(rèn)為把控制論用于生物科學(xué)中去就是生物控制論生物控制論的學(xué)科地位生物科學(xué):心理學(xué)、生理學(xué)、行為學(xué)、腦科學(xué)、思維科學(xué)信息科學(xué):信息論、生物信息學(xué)、全信息論系統(tǒng)科學(xué):系統(tǒng)學(xué)、控制論、生物控制論、大系統(tǒng)控制論.生物科學(xué)信息科學(xué)[多學(xué)科協(xié)同系統(tǒng)科學(xué)生物控制論的研究內(nèi)容●從系統(tǒng)的、定量的、動態(tài)的角度定量化研究生物系統(tǒng)●生物反饋系統(tǒng)的定量的和動態(tài)的研究●生物系統(tǒng)辨識●神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究●感覺系統(tǒng)中信息傳遞、編碼和加工等過程的模型和分析●神經(jīng)控制論生物控制論的研究內(nèi)容●神經(jīng)系統(tǒng)信息加工的模型與模擬中國自動化學(xué)生物系統(tǒng)中的非線性問題會生物控制論與生物醫(yī)學(xué)工●生物系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控程專業(yè)委員會●生物醫(yī)學(xué)信號與圖象處理理解大腦的工作原理●視覺信息的編碼、表達(dá)和加工●不同的腦功能狀態(tài)下的模型與仿真問題●動態(tài)腦模型以及學(xué)習(xí)、記憶與決策●意識產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)生物控制論的研究方法●