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(duì)象是生物系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制及信息處理問(wèn)題,是系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的、定量的研究生物體的重要工具。生物控制論是一個(gè)廣大的領(lǐng)域,本課程結(jié)合生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題的典型實(shí)例運(yùn)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(shù)立從整體和綜合角度研究生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題和建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的觀點(diǎn)。同時(shí)對(duì)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(lái)進(jìn)行研究,特別是其中的基于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的建模和計(jì)算機(jī)仿真方法有一個(gè)入門性的了解。生物系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)●非線性需要●時(shí)變性系統(tǒng)的(整體的)●緊耦合動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(wú)論對(duì)生物學(xué)還是醫(yī)學(xué)來(lái)說(shuō),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(yǔ)言”我們研究生物這種復(fù)雜系統(tǒng)的工具就是去測(cè)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(shuō)生物控制論是以生物體中的控制和信息過(guò)程(即信息的接收、傳遞、存儲(chǔ)、反饋和處理的過(guò)程)作為研究對(duì)象目的是構(gòu)造生物體中控制和信息過(guò)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?jī)?nèi)容●從系統(tǒng)的、定量的、動(dòng)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(dòng)態(tài)的研究●生物系統(tǒng)辨識(shí)●神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究●感覺(jué)系統(tǒng)中信息傳遞、編碼和加工等過(guò)程的模型和分析●神經(jīng)控制論生物控制論的研究?jī)?nèi)容●神經(jīng)系統(tǒng)信息加工的模型與模擬中國(guó)自動(dòng)化學(xué)生物系統(tǒng)中的非線性問(wèn)題會(huì)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(huì)●生物醫(yī)學(xué)信號(hào)與圖象處理理解大腦的工作原理●視覺(jué)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(wèn)題●動(dòng)態(tài)腦模型以及學(xué)習(xí)、記憶與決策●意識(shí)產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)生物控制論的研究方法●