biofyzika zkouška 2

Využívá především matematického popisu studovaných pochodů

• Experimentální kybernetika – zkoumá informační a řídící mechanismy v konkrétních případech za využití simulace nebo metod modelování

• Aplikovaná kybernetika – využití kybernetického přístupu při projekci a analýze v daných specializovaných oborech a odvětvích

• Technická kybernetika

• Biokybernetika

• Společenská kybernetika

• Biokybernetika – využívá kybernetiky ke zkoumání živých systémů

Analýza a modelování regulačních a řídících systémů živého organismu za fyziologických i patologických podmínek

Patologický proces – narušení regulačních mechanismů živého systému

Terapie = kompenzace narušení regulačních mechanismů

Základní pojmy

• Kybernetické systémy – soubor prvků, mezi kterými existují určitá souvstažnost

• Kybernetický systém je zjednodušeným vyjádřením objektivní skutečnosti

• Podle vztahu mezi prvky dělíme systémy:

1. Statické – obsahuje pasivní prvky, které se navzájem neovlivňují

2. Dynamické – obsahuje aktivní prvky (existuje u nich vstup a výstup) , které jsou ve vzájemných funkčních vztazích

-Vazby:

• Kybernetické systémy

1. Absolutně uzavřené – interakce s okolím vůbec neexistuje

2. Relativně uzavřené – omezená interakce s okolím

3. Otevřené systémy – neomezená interakce s okolím

• Vlivy okolí působící na systém = vstup; vliv systému na okolí = výstup

• Závislost výstupní veličiny na změnách hodnotách veličiny vstupní = statická charakteristika systému

1. Lineární systémy – statická charakteristika je přímka

2. Nelineární systémy – statická charakteristika je křivka nebo lomená čára

• Časový průběh změn výstupní veličiny určuje chování systému

1. Spojité – plynulá změna v čase

2. Nespojité – změna není plynulá, např. skoková

Dynamické systémy

• Mnohočetná interakce s okolím

• Transformace – množina přechodu stavů vstupních veličin do stavů výstupních veličin

  • Jednoznačná: jeden vstup = jeden výstup

  • Víceznačná: alespoň jeden vstup = více výstupů

    • Nahodilá

    • Determinovaná

• Transformace – základním typem je zesílení nebo zeslabení vstupních hodnot; dále také zpoždění průběhu, propustnost, deformace…

• Transformace v biologických systémech

  • Zesilování je důležitý typ transformace také např. při smyslovém vnímání

  • Zeslabování – udržení homeostázy

  • Průběh výstupních veličin má zpravidla oproti vstupním veličinám určité zpoždění – v biologickém systému zapříčiněný např. kvůli transportu signálních molekul

• Vztahy mezi vstupními a výstupními veličinami nemusí být rigidní – adaptace a učení; u biologických systémů ovlivněno růstem, vývojem a stárnutím

28. Informace, informační teorie, informační systém, řízení a regulace.

Informace

• Teorie informace – C. E. Shannon, W. Weaver

• Informace = údaj o procesech probíhajících v systému i jeho okolí

• Informace je údajem jak o vztazích mezi systémy, tak i mezi prvky jednoho systému

• Teorie informace využívá principy teorie pravděpodobnosti

• Teorie pravděpodobnosti se zabývá studiem náhodných jevů = jevů, které mohou, ale nemusí v daných podmínkách nastat

• Četnost jevu je dána podílem případů, kdy daný jev skutečně nastal, ku celkovému počtu možností, kdy mohl nastat

• Při dostatečně velkém počtu pokusů získáme střední hodnotu četnosti pozorovaného jevu a tato vyjadřuje její pravděpodobnost P(A)

• Čím více pozorování daného jevu je, tím je pravděpodobnost přesnější

• Pravděpodobnost nabývá hodnot od 0 do 1

• Je-li pravděpodobnost rovna nule, sledovaný jev je nemožný

• Je-li pravděpodobnost rovna jedné, je daná událost jistá

• Informační entropie