CC BY
7FIZYKA I MATEMATYKA | ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ОПЕРАТОРА СИСТЕМ НЕПРИРЫВНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЙ
ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА
Аралова Н.И.
кандидат технических наук Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины, Киев
АННОТАЦИЯ
Для исследования надежности работы оператора системы непрерывного взаимодействия предлагается модель цепи со слабым звеном. Обосновывается, что слабым звеном есть функциональная система дыхания и система психофизиологических функций. Построены модели краткосрочной и среднесрочной адаптации. Для исследования влияния температурных колебаний вводится уравнение изменений температуры в коже. Описывается итерационная процедура предложенного математического обеспечения.
ABSTRACT
A model of the chain with a weak link was used to study the reliability of the operator of the system of continuous interaction. The fact, that the functional respiratory system and the system of psycho-physiological functions are weak links, is proved. Models of the short and medium adaptation are desribed. To study the impact of temperature fluctuations, the equation of temperature alteration in the skin inputed. Description of the iterative procedure of the proposed mathematical software is provided.
Ключевые слова: надежность функционирования организма, математическая модель функциональной системы дыхания, модель цепи со слабым звеном, среднесрочная адаптация, краткосрочная адаптация.
Keywords: reliability of the function of the organism, the mathematical model of the functional respiratory system, model of the chain with a weak link, medium-term accommodation, short-term adaptation.
Постановка проблемы. Одним из направлений решения проблемы отбора и распределения кадров при работе в различных экстремальных условиях является разработка и усовершенствование новых методов и критериев оценки успешности профессиональной деятельности человека. Постановка проблемы профессионального отбора обусловлена вопросами надежности функционирования организма и обеспечения безопасности жизнедеятельности.
Работа операторов, управляющих движением объекта, имеет характерные особенности, которые обусловлены значительной скоростью передвижения объектов, внезапным возникновением критических ситуаций, значительной вероятностью изменения параметров окружающей среды и т.д. К тому же они зависят от таких факторов как ускорение, изменение давления, температуры, вибрации, колебания, шум и т.д. Кроме того, операторы в определенных условиях должны работать в специальном снаряжении и находиться в малогабаритных помещениях. В частности это касается летчиков и водителей военного транспорта.
Анализ исследований и публикаций. Инженерная психология отдельно выделяет системы непрерывного взаимодействия, к которым принадлежат системы типа «человек-автомобиль» [1]. Применяя системный подход, инженерная психология использует для исследования надежности работы операторов систем непрерывного взаимодействия широкий арсенал методов и конкретных методик, разработанных как в психологии труда, так и в смежных отраслях знаний (физиологии, кибернетике, математике и т.д.). При этом учитывается специфика работы оператора, но недостаточно внимания уделяется способности организма оператора приспособиться к
разнообразным внутренним и внешним возмущениям. Человек-оператор - сложная система, которая функционирует в другой сложной системе - «человек-машина-окружающая среда», которая, в свою очередь, состоит из различных подсистем со своими взаимоотношениями и связями. Природные свойства нервной системы, способности, черты характера, уровень развития когнитивной, эмоцонально-коммуникативной и регуляторной сфер, готовность к деятельности - все это свойства различного порядка и их необходимо учитывать при решении проблем, связанных с надежностью работы водителей военного транспорта и летчиков при различных возмущающих воздействиях потому, что их ошибки могут не только не решить поставленную задачу, но и стоить жизни не только им одним. Очевидно, что подобные виды работ требуют собранности и выносливости, возможности быстрого восстановления. В настоящее время при исследовании операторского труда основное внимание уделяется психофизиологическим аспектам. При большинстве исследований регистрируются ЭЭГ, ЭКГ, КРР и дыхание [2]. В ряде работ показано, что повышение эмоциональной напряженности оператора приводит к увеличению амплитуды высокочастотных ритмов, частоты сердечных сокращений, частоты дыхания. В частности, в работе [2] отмечаются существенные сдвиги таких показателей как пульс, частота дыхания, величина кожной температуры, локального потоотделения и т.д., но безотносительно температурных колебаний в окружающей среде. В работе [3] отмечалось, что наиболее информативными показателями тренированности летчиков являются частота сердечных сокращений, величина резервного внимания летчиков, объем легочной вентиляции, зажим ручек управления. В работе [4], с целью эффективной оценки степени рабо-
тоспособности оператора, были предложены комплексные методы, включающие оценивание качества здоровья, включая интегральную оценку [5]; специальных операторских способностей на определенный момент времени; трудоспособности в экстремальных условиях окружающей среды; восстановления после утомления; скрытых функциональных резервов; способности адаптироваться к новым условиям и повышенным нагрузкам и т.д.
Также важным информативным методом исследования психофизиологических функций человека-оператора является исследование параметров нейродинамического уровня, описанные в работе [4]. В работе [6] описываются результаты применения для исследования психофизиологических функций методов исследования параметров ней-родинамического уровня, параметров нейропсихического уровня, личностной специфики. Авторами [4] отмечается, что в случае незначительного недостатка кислорода в первую очередь, как и при других негативных влияниях нарушается внутреннее торможение.
Применяя системный поход автор [1] подразделяет существующие методы исследования операторского труда на психологические, физические и математические.
Психологические методы используются для психологического анализа деятельности оператора в реальных или лабораторных условиях, анализа влияния различных психологических факторов на результаты операторской деятельности.
Физиологические методы используются при изучении функционального состояния человека. Анализ данных физиологического обследования дает возможность определить как и какой ценой осуществляется текущая и экстремальная деятельность организма оператора.
Математические методы используются для статистической обработки результатов, поиска закономерностей, построения моделей деятельности оператора. Модели подразделяются на физические, математические и имитационные.
При физическом моделировании изучается деятельность оператора в лабораторных условиях с помощью специального оборудования - тренажеров, стендов, макетов, экспериментальных объектов. Математическое моделирование исследует деятельность оператора с помощью математических моделей, отображающих реальный процесс. При этом есть определенные ограничения, касающиеся применения полученных результатов. Имитационное моделирование осуществляется на математических моделях, отображающих деятельность человека в динамике его работы при разнообразных внешних и внутренних возмущениях.
Полностью очевидно, что сама система непрерывного взаимодействия предъявляет повышенные требования к состоянию здоровья и физической подготовке операторов, надежности их работы при различных внутренних и внешних возмущениях, в частности при резких температурных колебаниях. При этом существенным моментом является необходимость прогнозирования надежности функционирования конкретного индивидуума при различных возмущающих воздействиях. Объективная сложность получения экспериментальных данных о ме-
ханизмах регуляции различных функциональных систем может быть в какой-то степени компенсирована за счет проведения численных экспериментов с математическими моделями, описывающими поведение этих систем при различных внешних и внутренних возмущениях.
Постановка задачи . В данной статье предлагается подход для оценки надежности работы операторов систем непрерывного взаимодействия с применением методов теории надежности и использованием математического моделирования функциональных систем организма человека.
Изложение основного материала. Анализируя задачи теории надежности сложных систем [7] и методы их решения [8] применительно к организму человека, можно утверждать, что все они правильно описывают процессы, протекающие в популяции, в обществе, для оценки надежности коллективных действий, однако, применение этих методов к оценке параметров (характеристик) надежности конкретных субъектов связано с определенными ограничениями, [9].
Живая система является сложной динамической системой и поэтому на нее распространяются общие закономерности поведения и надежности функционирования сложных систем. В самом деле, в живых системах можно четко определить три стадии изменения функции опасно-
Я (I)
сти отказа 4 ' :
• случайных (неслучайных) отказов, связанных с пороками организма, врожденными патологиями;
• эффективной работы. На этой стадии все физиологические системы организма функционируют нормально, без патологий. Уровень надежности работы целостного организма зависит от особенностей психофизиологической системы организма и поставленных целей. Также среднее время безотказной работы зависит от условий, в которых осуществляется жизнедеятельность человека. Потому важной является задача оценки надежности функционирования живой системы при экстремальных возмущениях внутренней и внешней среды;
• риска невыполнения (отказа от) работы при старении организма или развитии патологий в физиологических системах.
Таким образом, можно утверждать, что модели теории надежности могут быть применены для оценки надежности функционирования целостного организма на жизненном цикле. В работе [9] предложена модель отказов для живой системы. В этой модели - событие, состоящее в том, что система работает безотказно (поддерживает живучесть и выполняет предписанные функции) а - события, состоящие в безотказном выполнении своих функций подсистемами и функция надежности определяется соотношением
п
я = ПЯ
1 =1
Для зависимых последовательных подсистем также используется модель «слабейшего звена» Модель «слабейшего звена» может быть применена для расчета надежности не только целостной системы, но и отдельных
подсистем.
Предположим, что прочность отдельного звена задается путем распределения вероятностей. Пусть совокупность прочностей звеньев обладает плотностью и соответствующей функцией распределения такой, что
ь
Р ( ь )-Р ( а ) = | / ( х )0с
а
Представляет вероятность нахождения прочности звена между и (Ь > а).
Аналогично, пусть напряжение на зве-
но характеризуется плотностью £ (у) и
функцией распределения
а (а)-а (с ) = |* (у >у
G (У)
R = J g ( y )[1 - F ( y )] dy
так, что
Если ввести дополнительные случайные величины -прочность звена, - примененные усилия, напряжение, то
Р ( X < х ) = Р ( х)
р (у < у ) = а (у)
Надежность звена определяется как вероятность того, что звено не разорвется
Если теперь рассмотреть цепь, состоящую из звенев, то можно считать, что ее прочность равняется
прочности самого слабого звена, т.е. прочность Уп п
- звенной цепи равняется минимуму из , / = 1, п. В теории надежности [8] показано, что для любого значения напряжения приложенного к цепи з плотностью
вероятности £ (у) , вероятность того, что прочность Уп превысит усилие (напряжение) У будет составлять
ад
К =| £ (х )[1 - Р (х)] ах
Следовательно, надежность цепи из п звеньев равняется К . Рассматривая модель надежности целостного организма как модель цепи, можно считать, что «слабейшим звеном» в ней является функциональная система дыхания, а в случае работы в условиях резких температурных колебаний система терморегуляции, так как неэффективное выполнение этим подсистемами основных функций приводит к отказу от работы. Поскольку работоспособность организма во многом зависит от того, насколько надежно и при этом эффективно выполняется основная функция системы дыхания и кровообращения (слабое звено), то в дальнейшем будем рассматривать именно эту систему. Вы-
ходные характеристики функциональной системы дыхания будем определять количественно, исходя из основной функции - своевременной и адекватной доставки кислорода тканям работающих органов и вывода из организма отработанного углекислого газа.
Можно считать, что свою функцию система выполняет успешно, если напряжения кислород (ра02) и углекислого газа (раС02) и в тканях ((р( 02 и р{ С02 соответственно) находятся в заданных пределах:
РГ02 < ра02 < рГ02,
рГС02 < раС02 < рГС02
?
ртт 02 < рч02 < ртах 02, ртт С02 < рчс02 < р;»щ
Минимальные значения напряжений кислорода и углекислого газа в крови и тканях определяют диапазон пороговых значений, преодоление которых в меньшую сторону ведет к развитию патологий в системе крови и тканевого обмена, максимальное они принимают в состоянии основного обмена.
В работе [9] обосновано, что структурно-функциональную схему системы дыхания для определения ее надежности следует представить в виде последовательной цепи, где в качестве отдельных элементов рассматриваются подсистемы внешнего дыхания, легочного кровообращения, сердечной деятельности и сосудистой системы, системы регуляции и системы крови.
Как известно, одной из главных задач теории надежности сложных систем [8] является разработка методов установления режимов и выбора характеристик, обеспечивающих оптимальную надежность, разработка оптимальных методов поиска нарушений, установления причин их возникновения и т.д. Для решения этих задач теория надежности использует результаты физических и химических процессов, лежащих в основе явлений, связанных с потерей качества. Те же самые задачи относятся к основным в физиологии спорта, труда и отдыха. Выяснению природы механизмов организма, обеспечивающих достаточно надежный уровень работы всех его функциональных систем и организма в целом способствуют исследования на математических моделях в частности функциональной системы дыхания [10-13] для создания которых современная физиология располагает достаточным объемом знаний о процессах дыхания и кровообращения. Анализ этих моделей позволяет установить основные закономерности протекания процесса дыхания, роль регуляторных механизмов в обеспечении и поддержании основной функции системы дыхания при самых различных условиях жизнедеятельности человека, установить важнейшие свойства изучаемого процесса.
В частности, давно известно об устойчивости организма человека и его функциональной системы дыхания к внутренним и внешним возмущениям. Математическое моделирования основной функции системы дыхания
c
не только подтвердило эти свойства, а и раскрыло механизмы его проявления. Свойство устойчивости процесса дыхания и кровообращения является очень важным при обеспечении надежности функциональной системы дыхания. Обладая этим свойством, процесс обеспечения транспорта кислорода и вывода отработанного углекислого газа при кратковременном или постоянно действующем внутреннем или внешнем возмущении входит в область относительного равновесия, при котором скорость доставки кислорода (вывода углекислого газа) равна скорости его потребления (образования). То есть происходит краткосрочная или среднесрочная адаптация организма к возмущению [9].
Построение модели краткосрочной адаптации. Математическая модель ФСД дает исследователю возможность проанализировать кислородные и углекислотные режимы организма в динамике при различных уровнях функциональной нагрузки и при различных условиях окружающей среды; сформировать такие режимы системы внешнего дыхания, которые способствуют увеличению запасов кислорода в организме и, тем самым, повышают ресурс сердечной мышцы при регуляции гипоксических состояний, которые возникают при сочетанном воздействии гипо-барической гипоксии и гиперметаболической гипоксии; спрогнозировать состояние организма при различных внешних и внутренних возмущениях. Процесс дыхания при котором происходит транспорт и массообмен респираторных газов рассматривается как управляемая динамическая система, которая описывается системой дифференциальных уравнений и алгебраических соотношений [9]. Управляемыми параметрами являются вентиляция , системный кровоток и локальные кровотоки , ., т.е. исполнительными органами регуляции являются сердечная и дыхательные мышцы, гладкие мышцы сосудов.
Обычно действующие на систему дыхания возмущения подразделяются на внутренние и внешние. Количественно обменные процессы в органах и тканях характеризуются
скоростью потребления кислорода ^¡ 02 , ] = 1, т , и
выделения углекислого газа ^ С02 , ] = 1, т . Роль краткосрочной адаптации состоит в выведении возмущенной динамической системы транспорта и массобмена респираторных газов в некоторое устойчивое для сформированных условий жизнедеятельности организма стационарное состояние [14].
Зададим: - начальное состояние системы: PRPO,
Т„ +T
, pRpCO2, PAO2 , PACO2 характеризующими парциальные давления кислорода и углекислого газа в дыхательных путях и альвеолярном пространстве, pLCO2
, PLCCO2 , PaO2 , PaCO2 , Pc°O2 , PcfO2 , Pt]O2 ,
ptCO2 , j = 1, m , PvO2 , PvCO2, характеризующими напряжения кислорода и углекислого газа в крови легочных капилляров, артериальной крови, тканях, смешанной венозной крови в момент времени начала действия возмущения; области изменения параметров управления:
V- <V<V
mm max
Q ■ < Q < Q
i-min ^ -s-'max
QCj min < QCj < QCmaj = 1 m m
Z QCj < Q
j=i
(i)
терминальное множество состояний, обусловленное соотношениями:
GtjO2- qt]O\ <stjO2>j =1 m
GtCO2 - qtCO2 <st CO2, j = 1, m
st o2 st co2 j=rm
где , , достаточно малые
положительные величины. Решением задачи краткосрочной адаптации, сформулированной таким образом, будет
любой набор значений управляющих параметров V , Q
, QC , j = 1, m из уравнения (1), т.к. именно эти параметры через некоторое время переведут возмущенную систему, характеризующуюся условиями (2). При этом степень недостатка кислорода или накопления углекислого газа будут достоверными. Представим задачу краткосрочной адаптации как задачу оптимальной саморегуляции. Предположим, что оптимальным является набор параметров управления V , Q, QC , j = 1, m из уравнения (1) обеспечивающих на траекториях движения возмущенной динамической системы минимум функционала
2
1 = J Р(Gtj°2 -%O2) +Р2£Ätj (GtCO2 + qtjCO2)
dr
ао2^>о 2
где 2 - соответственно потоки кис-
лорода и углекислого газа через капиллярно- тканевой
барьер; д(02,д^0 2 - скорость утилизации
кислорода и образования углекислого газа в -том тканевом регионе; р1 и р2 коэффициенты чувствительности организма к недостатку кислорода и избытку углекислого
газа соответственно; Л{ - коэффициенты, характеризующие жизненную значимость каждого органа или региона, их морфо-функциональные особенности. При расчетах
4. =Р
было принято, что
Г V ^
j = 1, m
Квадратичная функция характеризует степень крове-
наполнения единичного объема тканевого резервуара.
Построение модели среднесрочной адаптации. Саморегуляция системы дыхания осуществляется не только при краткосрочной адаптации, но и на этапах среднесрочной и долгосрочной адаптации, когда возмущения действуют на систему на протяжении длительного времени или периодически повторяются.
При утилизации кислорода в тканях высвобождается энергия, необходимая для работы мышц, опорно-двигательного аппарата, поддержку основных функций органов человека. Часть энергии выделяется в виде тепла. Тогда скорость потребления кислорода тканями можно представить в виде [15]:
%°2=ч{]02+ч[02 ]=
где qf O2 - скорость утилизации кислорода, необходимого для выполнения на заданном уровне функций
органов и тканей; qTt O2 составляющая скорости потребления кислорода, обеспечивающая выделение тепловой и других видов энергии. На среднесрочном этапе адаптации
q{O2 = const, j = 1, m для заданного уровня нагрузки,
а qTO2 , j = 1, m может быть уменьшена в процессе адаптации за счет лучшей организации обменных процессов.
Предполагается, что
^tjadapt 02 (У) (^tjneadapt 02 tftjkrit.02 ) e + tftjkrit.0.
2
1 = 1 т ,
аТ 0 аТ 0
где 1 , 1 - тепловые составляющие
скорости потребления кислорода в адаптированном и
аТкт 02
неадаптированном организме соответственно; 1 - скорость потребления кислорода, необходимая для выделения минимального количества энергии для поддержания теплового баланса организма при адаптации; к - заданный коэффициент; Т - скорость процесса адаптации.
Аналогично можно записать выражения для углекислого газа.
При среднесрочной адаптации изменяются коэффициенты чувствительности к гипоксии и гиперкапнии:
Рмкпг.) е + р1Ш.
Ineadapt.
Р 2 adapt. (р2 neadapt. Р2krit.) e + Р2krit.
где Ркп*., р^. минимальные коэффициенты чувствительности, обеспечивающие гипоксическую и гипер-капническую стимуляцию при работе механизмов краткосрочной адаптации.
Состояние динамической системы, которая представлена в модели, определяется уровнем напряжений кисло-
рода (р02) и углекислоты (рС02) в крови и тканевых регионах. Таким образом в процессе моделирования формируются кислородные и углекислотные портреты организма при различной интенсивности функциональной деятельности мышц. При этом надежность функциональной системы дыхания сохраняется на высоком уровне. Но это происходит лишь тогда, когда возмущающее воздействие не приводит к снижению напряжений кислорода в тканях до уровней ниже критических. С точки зрения модели цепи возмущающие воздействия не превосходят прочность звена цепи. Модель показывает, что процесс устойчив для достаточно широкого диапазона возмущений и может поддерживаться пассивными механизмами регуляции - оксигемоглобином, миоглобином и др. Однако устойчивость процесса является только необходимым, но не достаточным свойством системы поддерживать надежность исполнения своей функции. Установлено, что для надежной работы отдельных органов и тканей необходим высокий уровень среднего напряжения кислорода в нем. В частности, для тканей мозга этот показатель составляет 32-33 мм рт.ст. Механизм поддержания устойчивости процесса дыхания может только до определенного уровня возмущающего воздействия поддерживать такой уровень за счет биохимических регуляторов. Высокий уровень кислородного гомеостаза в тканях обеспечивается активными механизмами саморегуляции - выбором соответствующих возмущению вентиляции, минутного объема крови, распределения его по тканевым регионам в соответствии с их потребностями в кислороде. При этом происходит автоматическое разрешение конфликтной ситуации, возникающей в определенных условиях между метаболическими потребностями дыхательной и сердечной мышц, участвующих в обеспечении процесса массо-переноса газов и тканями работающих органов [16]. Эти механизмы не столько поддерживают устойчивость процесса дыхания и кровообращения, сколько создают условия для нормального выполнения функций системой при изменении условий жизнедеятельности, т.е. способствуют поддержанию надежности на достаточно высоком уровне. Механизмы активной регуляции процесса дыхания и кровообращения являются механизмами адаптации организма к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды.
Итак, характеризуя механизмы организма, способствующие повышению уровня надежности работы функциональной системы дыхания и надежности целостного организма при выполнении им определенных действий для достижения цели, следует выделить механизмы, поддерживающие устойчивость процессов краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной адаптации, механизмы центральной, локальной и гуморальной регуляции, устойчивости психофизиологических функций.
Очевидно, что высокая надежность работы оператора в целом может поддерживаться только при условии надежности функционирования всех систем организма -дыхания и кровообращения, терморегуляции, иммунной, центральной и периферической нервной системы [17]. Если предположить, что все системы организма функционируют нормально, то надежность в значительной степе-
ни зависит от состояния психофизиологических функций и возможностей системы дыхания и кровообращения обеспечить соответствующий уровень метаболизма в тканях. Обычно [4] для оценки психофизиологического состояния оператора используют различные функциональные пробы, физические нагрузки, определяя при этом индивидуально-типологические свойства ВНД, функциональную подвижность нервной системы, трудоспособность головного мозга, функциональное состояние кардиореспира-торной, кроветворной, иммунной, гормональной системы. Что касается степени напряженности механизмов регуляции функциональной системы дыхания, объективная сложность получения экспериментальных данных о механизмах регуляции системы внешнего дыхания и гемодинамики может быть в какой то степени компенсирована за счет проведения численных экспериментов с математическими моделями, описывающими поведение функциональной системы дыхания при различных внешних и внутренних возмущениях.
Напряженная операторская деятельность связана с интенсификацией метаболических процессов, протекающих в первую очередь в головном мозге. Изменение интенсивности такой деятельности однозначно можно связать с изменением скорости потребления кислорода ^{02 тканя-
скУк^Т = Ъ -(г)- -1 (т) +
где Ск - удельная теплоемкость кожного покрова , Ук - объем кожного покрова, Тк - температура кожного покрова, [Лк - скорость изменения теплопроизводства для
кожи, Ок к-1 (т) , Ок к+1 (т) - тепловые потоки, формирующие теплопередачу между тканевыми объемами, прилегающими по длине обобщенного тканевого капилляра,
а Ок, Окоы , Ошо, Ову потоки, формирующие теплообмен с окружающей средой, конвекцией, излучением и испарением с кожной поверхности.
На основании описанного выше подхода был построен программный комплекс, позволяющий имитировать работу функциональной системы дыхания организма человека при резких температурных колебаниях окружающей среды.
Итерационная процедура применения описаного математического и программного обеспечения имеет следующий вид:
1.На основе инструментального обследования получаем экспериментальные данные, необходимые для расчета кислородных режимов организма и модели статики [13]. В результате получаем данные об экономичности, эффективности, интенсивности кислородных режимов организма, некоторые данные о кислотно-основном и гипоксиче-ском состоянии организма, кисло род крови и сердечную деятельность.
2. На вход модели динамики [10] поступает информация, полученная в результате экспериментального обследования и работы модели статики (напряжения ре-
ми мозга, дыхательного коэффициента RQ и скорости
выделения углекислого газа ЦгС02. В качестве параметров, характеризующих состояние исследуемого объекта,
могут выступать напряжения кислорода р{ 02 и углекислого газа р1С02 в тканях организма и рс102 , РС^.С02 в крови их омывающей. Однако текущий уровень р102, р1С02, Рс102 , Рс1С02 будет существенно зависеть от величины объемной скорости локального кровотока Qt ,
легочной и альвеолярной вентиляции V и тонуса гладких мышц сосудов. Для оценки состояния функциональной системы дыхания будем использовать математическую модель транспорта респираторных газов и регуляции основной функции системы дыхания и кровообращения [10]. При этом для исследования влияния на организм оператора резких температурных колебаний учтем, что основной теплообмен с окружающей средой осуществляется через кожный покров и поэтому математическая модель дополняется уравнением изменения кожной температуры[18] :
dk,k+1 (т) - gkon- - grad (т) - gev (т)
спираторных газов в артериальной крови, содержание гемоглобина, скорость потребления кислорода организмом, скорость системного кровотока, регионарные кровотоки). Задается возмущающее воздействие. На модели рассчитываются напряжения респираторных газов в тканях работающих органов.
3. Эти данные позволяют сделать вывод об адаптации организма к тем или иным возмущающим воздействиям и таким образом судить о надежности функциональной системы дыхания.
Выводы. Таким образом для исследования надежности работы оператора системы непрерывного взаимодействия при резких температурных колебаниях предложено математическую модель цепи со слабым звеном. Показано, что надежность функциональной системы дыхания, как одной из тех, что регламентируют трудоспособность организма в целом обеспечивается механизмами устойчивости и адаптации к изменяющимся условиям жизнедеятельности. Данная модель, реализованная в виде программного комплекса, может быть использована для прогнозирования состояния функциональных систем оператора и, таким образом, судить о надежности его работы при различных внутренних и внешних возмущениях.
Список использованой литературы:
1. Трофiмов Ю.Л. 1нженерна психолопя / Ю.Л. Трофь мов.- К.: Либщь, 2002.-294 с.
2. Психофизиология оператора в системах человек -машина / Под ред. К.А. Иванова-Муромского.- Киев: Наук. думка, 1980.-344 с.
3. Жевчина А.И. О методах оценки психофизиологических возможностей летчика / А.И. Жевчина, В.Г. Куз-
нецов //Проблемы инженерной психологии и эргономи-ки.-1974.-Вып 2.-С.59-60.
4.Бшошицький П.В.Результати вивчення вищо! нерво-во! дiяльностi укра!нськими вченими в Приельбруса / П.В. Бшошицький, О.М. Ключко, Ю.М. Онопчук, А.З. Колчин-ська // Вiсник НАУ-2009.-№ 2.-С.105-115.
5. Аралова Н.И., Модели данных и алгоритмы их обработки при построении интегральных оценок надежности и работоспособности спортсменов / Н.И Аралова, В.И.Вишенский, Ю.Н. Онопчук. //Компьютерная матема-тика.-2013.-№ 1.-С.151-160.
6. Бшошицький П.В. Оцшювання психофiзiологiчних функцiй людини та операторсько! працi в екстремальних умовах/ П.В.Бшошицький, О.М. Ключко, М.В. Макаренко // В^ник НАУ-2009.-№ 3.-С.96-104.
7. Ллойд Д.К., Надежность: организация исследований, методы, математический аппарат / Д.К. Ллойд, М. Липов -М.: Сов.радио, 1964.-699 с.
8. Гнеденко Б.В., Математические методы в теории надежности./ Б.В.Гнеденко, Ю.К.Беляев, А.Д. Соловьев -М.:Наука, 1965.-524 с.
9. Онопчук Ю.Н., К вопросу о надежности функциональных систем организма / Ю.Н Онопчук., П.В.Белошиц-кий, Н.И. Аралова //Кибернетика и вычислительная тех-ника.-1999.-Вып. 122.-С.72-82.
10. Онопчук Ю.Н. Гомеостаз функциональной системы дыхания как результат внутрисистемного и системно-сре-дового информационного взаимодействия //Биоэкоме-дицина. Единое информационное пространство /Ю.Н. Онопчук и др. -Киев.-2001.-С.59-81.
11. Новосельцев В.Н. Теория управления и биосисте-
мы./ В.Н. Новосельцев - М.: Наука, 1978.-319 с.
12. Dickinson C.J. A Computer model ofhuman respiration./ C.J Dickinson. -Lancaster: Medical and Technical Publishing, 1977.-294 p.
13. Аралова А.А Автоматизированная информационная система функциональной диагностики спортсменов / А.А Аралова, Н.И Аралова, Л.А Ковальчук-Химюк, Ю.Н.О-нопчук // Управляющие системы и машины.-2008.-№ 3.-С.73 - 78.
14. Бшошицький П.В., Результати дослвдження проблем адаптацп украшськими вченими в Приельбруса/ П.В. Бшошицький, О.М. Ключко, Ю.М. Онопчук /Жсн. НАУ-2008.-№ 1.-С. 102-108.
15. Онопчук Ю.М., Створення математичних моделей за результатами дослвджень украшських вчених на Ель-бруа. / Ю.М. Онопчук, П.В. Бшошицький, О.М. Ключко // В^н. НАУ-2008.-№ 3.- С. 146-155.
16. Полинкевич К.Б., Конфликтные ситуации при регулировании основной функции системы дыхания организма и математические модели их разрешения/ К.Б. Полинкевич, Ю.Н. Онопчук // Кибернетика.- 1986.- № 3.-С. 100-104.
17. Бшошицький П.В., Онопчук Ю.М., Марченко Д.1., Аралова Н.1. Математичнi методи дослщження проблеми надiйностi функцiонування органiзму за екстремальних умов високопр'я // Фiзiологiчний журнал. - К., 2003. - 49, N3. - С. 139- 143.
18. Лозийчук Н.Г. Математические модели и системы терморегуляции организма и их анализ / Н.Г. Лозийчук, Ю.Н. Онопчук// Кибернетика и системный анализ.-1995.-№ 4.- С. 152-160.
ЭНЕРГИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗАРЯДОВЫХ СТРУКТУР
Никольский Георгий Юрьевич
Сотрудник Научного Центра Робототехники и технической кибернетики (РТК), Санкт-Петербург
АННОТАЦИЯ
Ревизия противоречивых представлений, заложенных в фундаментальные положения общепринятой физической парадигмы, и их физико-«лирическое» переосмысление приводит к идее зарядового строения элементарных структур материи: нейтрино, электрона, протона и установлению закономерностей, связывающих их энергетические потенци-
Нейтральный и безмассовый эфир представлен, как матрица, составленная из нейтринных диполей, при участии которых происходит обмен энергией и зарядами между элементарными частицами и эфиром.
Динамичная структура из трех зарядов: одного положительного и двух отрицательных, скрепленных энергией взаимодействия, лишает электрон бесструктурного устройства, наделяя внутренней энергией и свободой для
участия в структурном строительстве.
Выдвинута эфирная концепция природы антиматерии.
Обосновано существование информационного потенциала эфира и указано на его связь с биологическими структурами.
ABSTRACT
Audit of conflicting ideas embedded in the fundamental provisions of generally accepted physical paradigm and their physical and «lyrical» rethinking leads to the idea of charge structure of elementary structures of matter: neutrino, electron, proton and the establishment of regularities connecting their energy potentials of the structures. The overall structure is neutral and massless ether is the matrix of neutrino dipoles, where there is an exchange of energy and charges between the physical structures of matter and ether.
