A könyv. meglétét. sgálat

Átírás

1 Benyó Balázs Benyó Zoltán Paláncz Béla Szilágyi László Ferenci Tamás Műszaki és biológiai rendszerek elmélete A könyv interdiszciplináris jellegű, műszaki és biológiai rendszerek működésének modellezésére vonatkozó ismeretanyagokat tartalmaz. Egészségügyi (orvosbiológiai) mérnökhallgatókk részére íródott, de hasznos ismereteket tartalmaz a téma iránt érdeklődő orvosok, biofizikusok, biokémikusok, élettanászok, bioinformatikusok számára is. A könyv tartalmazza a kvantitatív modellalkotás legfontosabb módszereit valamint a modellekhez kötődő modern szabályozási módszereket. Foglalkozik a manapság egyre népszerűbb, a rendszerek leírására és elemzésére alkalmazhatóó lágy számítási módszerekkel, külön fejezet szenteltünk a neurális hálózatoknak valamint fuzzy módszereknek. A könyvben helyet kapott a biológiai rendszerek elemzéséree leggyakrabban alkalmazott statisztikai módszerek ismertetése is. A könyv megírása során gondot fordítottunk arra, hogy a téma kifejtésee mind a műszakiak, mind a nem műszakiak számára egyarántt érthető legyen, azonban a könyv v feltételezi alapfokú matematikai, szabályozástechnikai, élettani ismeretek meglétét. Kulcsszavak: modellalkotás, folyamatanalízis, kompartment modellezés, rendszerek stabilitás s vizsgálata, számítógépes optimalizációs módszerek, neurális hálózatok, fuzzy rendszerek, biostatisztika, becsléselmélet, hipotézisviz sgálat Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemm Semmelweis Egyetem Typotex Kiadó 2014

2 COPYRIGHT: , Dr. Benyóó Balázs, Dr. Benyó Zoltán, Z Dr.. Paláncz Béla, Dr. Szilágyii László, Ferenci Tamás, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Semmelweis Egyetem Creative Commons NonCommercial NoDerivs 3.0 (CC BY NC ND 3.0) A szerző nevének feltüntetése mellett nem kereskedelmi céllal szabadon másolható, terjeszthető, megjelentethető és előadható, de nem módosítható. Szakmai lektor: Dr. Tar József egyetemii tanár, az MTA doktora ISBN Készült a Typotex Kiadó gondozásábann Felelős vezető: Votisky Zsuzsa Készült a TÁMOP 4.1.2/A/1 11/ számú, Konzorcium a bioinformatika aktív tanulásáért címűű projekt keretében. biotechnológia és

3 Tartalom Előszó Modellalkotás, folyamatanalízis, folyamatszintézis Modellezés, modellalkotás Modellalkotással kapcsolatos fontosabb kategóriák (törvény, struktúra, paraméter, állapotváltozó) Tipikus vizsgálójelek és azok információtartalma Konklúzió Amplitúdó és időléptékezés Léptéktényezők szükségessége Amplitúdóléptékezési eljárások Normalizált változók módszere (Relatív egységekkel való számolás) Dimenziós léptéktényezők Időléptékezés Bevezetés Időléptékezés megvalósítása A változók maximális értékeinek közelítő meghatározása Másodrendű állandó együtthatójú differenciálegyenletek változóinak maximális értéke Egyenlő együtthatók szabálya Összefoglalás Kompartment (rekesz) modellek és alkalmazástechnikájuk Bevezetés Definíciók, alapfogalmak Alkalmazott jelölésrendszer Kompartment (rekesz) modellek elmélete Kompartment (rekesz) modellek leírása állandósult állapotban levő rendszerek esetén Néhány gyakorlati eset vizsgálata Tranziens állapotban lévő rendszerek Nemlineáris rendszerek Számítógépes szimuláció Lánc rendszer modellje Enterohepatikus keringés modellezése Oldott állapotú anyagok tárolása polietilén konténerekben A pajzsmirigy jódfelvételi folyamatának modellezése Többszörös dózis (Atkins kísérlete) Inverz feladat megoldása Inverz feladat megoldásának grafikus módszerei A módszerek pontossága Számítógépes paramétermeghatározás Clearance vizsgálatok mérési adatainak számítógépes kiértékelése Au kolloiddal végzett májáramlás vizsgálatok kiértékelése Számítógépes eseményfelismerés élettani folyamatok vizsgálatára Benyó Balázs et al.

4 4 Műszaki és biológiai rendszerek elmélete 6. Többparaméteres kapcsolt szabályozások Problémafelvetés Kereszthatások kimutatása A keresztkapcsolatok kiküszöbölése Többparaméteres kapcsolt szabályozások matematika leírása Többparaméteres kapcsolt rendszerek stabilitásvizsgálata, kompenzálása Stabilitásvizsgálat Számítógépes optimalizálási módszerek Bevezetés Optimalizációs módszerek Folytonos gradiens módszer Diszkrét gradiens módszer Relaxációs módszer BFM (Brute Force Method) Számítógépes optimalizációs módszerek gyakorlati alkalmazása Mesterséges neurális hálózatok Alapfogalmak Fiziológiai alapok Egy általános csomópont jelátvitele A neurális hálózat felépítése A neurális hálózat tanítása A neurális hálózat szimulációja Perceptron hálózat A hálózat jellemzői és tulajdonságai Lineáris szeparábilitás A hálózat tanítása Backpropagáció hálózat A hálózat jellemzői és tulajdonságai A hálózat tanítása delta szabály A tanítás hatékonyságának növelése A radiál bázis függvény (RBF ) hálózat A hálózat jellemzői és tulajdonságai A radiál bázis függvény mint univerzális approximátor Függvényközelítés RBF hálózattal Hopfield hálózat A hálózat jellemzői és tulajdonságai A hálózat tanítása Folytonos Hopfield hálózat Alkalmazás mintafelismerésre Nemfelügyelt tanítású hálózatok A hálózat jellemzői és tulajdonságai Versengő tanulás Módosított versengő tanulás Kohonen térkép Fuzzy rendszerek A fuzzy halmaz és a fuzzy logika A fuzzy partíció Benyó Balázs et al.

5 Tartalom A fuzzy inferencia A fuzzy szabályozó Bevezetés a biostatisztikába A biostatisztika fejlődése és jelentősége A statisztika alapjai Néhány demonstratív kérdés A statisztika alapfogalmai és feladatai Változók és mérési skálák A biostatisztika kapcsolódó tudományai és elhatárolása A biostatisztika számítástechnikai háttere Futó példa Deskriptív statisztika A deskriptív statisztikáról általában A deskriptív statisztika módszereinek csoportosításáról Minőségi változó egyváltozós elemzése Mennyiségi változó egyváltozós elemzése Minőségi változók kétváltozós elemzése Mennyiségi változók kétváltozós elemzése További többváltozós elemzések Induktív statisztika A mintavételi helyzet és következményei Becsléselmélet Hipotézisvizsgálat Irodalomjegyzék Benyó Balázs et al.