Тезисы докладов

Кибернетика в физиологии

Открытие на медико-биологических факультетах медицинских ВУЗов специальности "медицинская кибернетика" предусматривает прохождение в процессе обучения трехсеместрового курса "Физиологическая кибернетика" на 4 и 5 курсах. Первые два семестра студенты изучают основы общей теории управления систем применительно к биологическим объектам и методы аналитического и численного решения моделей, а в последнем ("Частная физиологическая кибернетика") - знакомятся с существующими формальными описаниями живых систем, исследуют их и синтезируют собственные математические модели. Предлагаемая структура курса преследует освоение студентами не только общетеоретических знаний, но и получение конкретных навыков синтеза математических моделей.

Учитывая отсутствие современных учебных пособий и лабораторных практикумов по данному курсу, совместно с Карагандинской медицинской академией (Казахстан) нами были изданы две части лабораторного практикума [1,2] и большая часть лекций [3]. Первая часть практикума посвящена методам численного моделирования с использованием пакета математического проектирования Windows Mathcad, вторая - решение аналогичных задач с использованием библиотеки численных методов, созданной на базе библиотеки Borland Numeric Toolkit и адаптированной к языку ObjectPascal для среды Delphi. Опыт использования данных средств выявил некоторые проблемы при использовании указанных пакетов. В первом случае возможностей Mathcad оказывалось недостаточно для качественного аналитического и численного решения сложных моделей; во втором - студенты большую часть занятия тратили на решение программных задач, оставляя для численного эксперимента минимум отведенного времени.

Переход на новый госстандарт образования, пересмотр учебных планов и повышение их сложности потребовали смены версий программного обеспечения. Невозможность существенных финансовых вложений поставила вопрос о поиске альтернативных решений для преподавания курса без снижения его качества. Мы остановились на использовании программного обеспечения, попадающего под действие Общедоступной лицензии GNU[4] и работающего на платформе ОС клона UNIX.

В качестве операционной системы мы остановились на Linux Mandrake 8.0 (апрель 2001 г.), построенной на стабильном ядре 2.4.3 и поддерживающей подавляющее большинство hardware для IBM PC. В дистрибутив на трех CD-ROM входит широкий спектр бесплатного ПО, включая офисные приложения, компиляторы, отладчики и т.д. Кириллизация консоли и графической оболочки X Window одного рабочего места (переключение клавиатуры, подключение шрифтов, вывод сообщений на русском языке) занимает не более часа.

Поскольку GNU-версия Mathcad для ОС UNIX отсутствует, мы обратили внимание на пакет Mathematika for Linux 3.810.60, который оказался практически идентичен Mathematica for Windows 3.0. Необходимо отметить, что работа в этом пакете существенно отличается от работы в Mathcad и требует значительного пересмотра лабораторных практикумов. В отличие от последнего он имеет гораздо больше возможностей и более корректно работает с символьными вычислениями и преобразованиями Лапласа.

В качестве среды для проведения численных экспериментов с использованием подмножества языка Pascal мы выбрали "связку" компилятора FreePascal 1.0.2 (существуют версии для Linux, FreeBSD и DOS-32) и редактор программного кода xwpe-X11-1.5.25. Это позволяет полностью эмулировать знакомую для студента среду Borland TurboPascal. Для работы c FreePascal библиотека численных методов потребовала минимальной адаптации. Возможности редактора xwpe позволяют автоматизировать часто повторяющиеся операции, значительно сокращая время на создание исходного кода. Объявленный выход Inprise Kilyx 3.0 (близкий аналог C-Builder/Delphi/J-Builder для Linux), попадающий под действие лицензии GNU, позволит еще больше упростить работу в графическом режиме X Window и использовать существующие методические наработки с минимальными изменениями.

Ориентация на использование клона ОС UNIX в учебном процессе позволит полностью снять проблемы с финансированием на приобретение программного обеспечения для учебного процесса без снижения его качества. Учитывая широкое использование UNIX как платформы рабочих станций в зарубежных университетах, внедрение предложенных решений позволит приблизить уровень навыков студентов к международным стандартам и частично унифицировать учебные планы.

Литература:

[1] Земляков И.Ю. Математическое моделирование физиологических систем: Лабораторный практикум, часть 1. Математическое моделирование биологических объектов в системе Mathcad. Томск: СГМУ, 1998 - 78 с.

[2] Земляков И.Ю. Математическое моделирование физиологических систем: Лабораторный практикум, часть 2. Проведение численных экспериментов с использованием библиотеки функций Borland Numeric Kit Toolbox. Томск: СГМУ-КГМА, 2000 - 86 с.

[3] Земляков И.Ю. Основы физиологической кибернетики: Курс лекций для медико-биологического факультета, часть 1. Основы теории систем управления для биологических объектов. Томск: СГМУ-КГМА, 2000 - 180 с.

[4] Д.Рэй, В.Рэй. Освой самостоятельно системное администрирование Unix за 21 день: Пер.с. англ.: Уч.пос.- М.:Издательский дом "Вильямс", 2000.- 608 с.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии

[Головная страница] [Конференции] [СО РАН]

© 2001, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
© 2001, Объединенный институт информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт систем информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт математики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Новосибирский государственный университет
Дата последней модификации 06-Jul-2012 (11:45:21)