Biocybernetyka. Metodologiczne podstawy dla inżynierii biomedycznej

• Druk: Warszawa, 2013
• Autor: Ryszard Tadeusiewicz
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Interdyscyplinarny podręcznik dla studentów i wykładowców kierunku inżynieria medyczna, przedstawiający osiągnięcia i metodologię biocybernetyki - technologii w służbie nauk przyrodniczych i medycyny. Dzięki nowoczesnej technice biologia pozyskuje nowe narzędzia badawcze (np. mikroskop elektronowy lub tomograf) i terapeutyczne. Technika z kolei wykorzystuje rozwiązania podpatrzone w organizmach żywych do rozwiązywania zadań inżynierskich. Inżynieria medyczna to już codzienność, a lekarz, aby skutecznie wykonywać swoją pracę, potrzebuje zaplecza w postaci nowej generacji sprzętu oraz kadry specjalistów umiejących go zaprojektować, obsłużyć i serwisować. W podręczniku ujęto m.in. następujące zagadnienia: - modele cybernetyczne i ich zastosowania, - metody tworzenia modeli biocybernetycznych, - biocybernetyczne modele prostych systemów biologicznych, - modelowanie systemów dynamicznych, - modelowanie systemu nerwowego i narządów zmysłów. Ponadto czytelnik znajdzie w niej praktyczne wskazówki i odniesienia do programów symulacyjnych zanurzonych w środowisku MATLAB i pozwalających na empiryczną eksplorację przedstawionych modeli na własnym komputerze. Książka oparta jest na bogatym doświadczeniu naukowym i dydaktycznym autora. W obszarze mniej lub bardziej związanym z problematyką proponowanej książki autor opublikował łącznie ponad 50 książek i blisko 1000 publikacji naukowych. W związku z tym prace autora są szeroko znane i często wykorzystywane we wszystkich ośrodkach naukowych w Polsce.
Każdy, kto chce tę dziedzinę [inżynierię medyczną] poważnie studiować i przyczyniać się do jej przyszłych sukcesów - powinien poznać przynajmniej podstawy biocybernetyki. Temu celowi służy właśnie ta książka. (Ze
Wstępu autora)

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Biologia i przyroda
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Informatyka
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-17499-6
• ISBN druku: 978-83-01-17376-0
• Liczba stron: 236

Wstęp                                        	11

1. Modele formalne, ich znaczenie i zastosowanie    	23

1.1. Pojęcie modelu formalnego i jego zasadnicze cechy     	23
1.2. Korzystanie z modelu formalnego   	28
1.3. Schematy blokowe jako wygodny sposób prezentacji modeli formalnych    	35
1.4. Sposoby wykorzystania modeli w biologii, inżynierii biomedycznej i innych dziedzinach                            	48
1.5. Rola modelu biocybernetycznego w diagnostyce medycznej     	50
1.6. Rola modelu biocybernetycznego w terapii  	52
1.7. Rola modelu biocybernetycznego w kontroli procesu leczenia  	55
1.8. Rola modelu biocybernetycznego w prognozowaniu skutków leczenia      	56
1.9. Stosowanie modeli w nauce i sukcesy poznawcze odnoszone dzięki ich użyciu       	57
1.10. Modele formalne w biologii     	62

2. Metodyka tworzenia modeli biocybernetycznych   	66

2.1. Różnorodność modeli biocybernetycznych i jednorodność metodyki ich tworzenia oraz wykorzystywania    	66
2.2. Opis postępowania przy budowie modelu biocybernetycznego    	69
2.2.1. Zbieranie danych  	69
2.2.2. Formalizacja i wybór odpowiedniego kształtu modelu   	72
2.2.3. Metody przeprowadzania identyfikacji modeli   	75
2.2.4. Identyfikacja czynna                      	76
2.2.5. Identyfikacja bierna i problem linearyzacji    	80
2.2.6. Programowanie modelu symulacyjnego          	88
2.2.7. Eksperymenty symulacyjne     	98
2.3. Ograniczenia modelowania    	103

3. Przykłady najprostszych modeli systemów biocybernetycznych   	108

3.1. Model kości      	108
3.1.1. Opis obiektu, założenia upraszczające i model formalny    	108
3.1.2. Badania modelu i wnioski wyciągane na jego podstawie    	112
3.1.3. Symulacja komputerowa modelu           	117
3.2. Modele mięśni    	122
3.2.1. Opis obiektu, założenia upraszczające i model formalny    	122
3.2.2. Badania modelu i wnioski wyciągane na jego podstawie    	129
3.2.3. Symulacja komputerowa modelu             	131
3.3. Uwagi końcowe                            	134

4. Metodyka tworzenia modeli złożonych systemów biocybernetycznych   	135

4.1. Modele systemów dynamicznych                 	135
4.2. Model nieleczonego raka jako model dynamiczny typu 1      	138
4.3. Przejście od modeli obiektów składowych do modelu złożonego systemu   	142
4.4. Przykład modelu złożonego systemu dynamicznego   	149
4.5. Modele dynamiczne typu 2 – leczenie raka    	154

5. Obiekty biocybernetyczne ze sprzężeniem zwrotnym   	159

5.1. Struktura i ogólne właściwości obiektów ze sprzężeniem zwrotnym 	159
5.2. Dynamika procesów w systemie ze sprzężeniem zwrotnym oraz rozróżnienie systemów ze sprzężeniem dodatnim lub ujemnym   	164
5.3. Typowe przebiegi sygnałów w systemach ze sprzężeniem zwrotnym  170
5.4. Problem stabilności w systemach ze sprzężeniem zwrotnym    	175
5.5. Przykłady biocybernetycznych modeli systemów ze sprzężeniem zwrotnym       	181
5.5.1. Model tarczycy    	181
5.5.2. Model metabolizmu węglowodanów    	182
5.5.3. Model formalny sprzężenia zwrotnego w układzie sterowania mięśni     	195

6. Modele systemu nerwowego i narządów zmysłów      	209

6.1. Szczególna potrzeba modelowania systemu nerwowego i narządów zmysłów                        	209
6.2. Inteligencja jako emergencja    	213
6.3. Model pojedynczej komórki nerwowej    	218
6.4. Model odruchu warunkowego      	221
6.5. Model prostego narządu zmysłu    	225

Bibliografia    	232