Создание комплекса технических средств информационной поддержки профессиональной деятельности, профилактики и лечения заболеваний На защиту выносятся 1.Модель активного взаимодействия человека и техногенного окружения на снове памяти накоплением афферентных сообщений. 2.Системотехническое представление взаимодействия человека и техногенного окружения как основа создания информационных комплексов для профилактики, здравоохранения и адаптации человека. 3.Модели активной и функциональной биотехнической системы как основы построения информационного комплекса технических средств. 4.Виртуальная клиника как сетевая система дистанционной профилактики и оздоровления человека. 5.Методики использования, алгоритмы и технологии функционирования комплекса технических средств и информационных технологий для реализации задачи построения активной системы подготовки человека к работе в различных окружающих условиях. 1

Имитационная модель сферы профилактического здравоохранительного обслуживания 2

3 Постановка биотехнических работ при сведении представления технической части биотехнической системы к ее рассмотрению с точки зрения возможностей языка биологической составляющей Практически все постановки биотехнических работ обычно сводятся к представлению (1): ; (1) где - некоторая биотехническая система; - биологическая часть биотехнической системы; - техническая часть биотехнической системы; - выбранный аппарат представления биологической составляющей биотехнической системы; - выбранный аппарат представления технической составляющей биотехнической системы; - указание на выбранное для постановки исследований условие сведения аппарата представления биологической части биотехнической системы к ее преимущественно техническому описанию. Слияние биологии и биотехники ведет к новому осмыслению представления (1), переходу к его адекватному восприятию при измененном начальном условии: (1) где - указание на выбранное для постановки исследований условие сведения аппарата представления технической части биотехнической системы к ее восприятию с точки зрения возможностей и языка биологической составляющей.

4 Схема функциональной системы по П.К.Анохину Центральная Нервная система Целевая функция Эффекторные подсистемы Внутренняя среда Конечный полезный эффект Рецепторные подсистемы Параметры внешней среды Внешняя среда Рис.2. Схема функциональной системы по П.К.Анохину (Вид по [26]) Подсистема органов чувств Эфферентная связь Афферентная связь Функциональные способности Непосредственное влияние

5 Концептуальная модель функциональной системы при системном подходе и учете положений теории доминанты Эфферентная связь Система 1 Централь ная Нервная Система Накопле- ние «образа » Реакция через накопленный образ Эффекторные подсистемы Внутренняя среда (внешние проявления) Конечный полезный эффект Рецепторные подсистемы Параметры внешней среды Внешняя средаПодсистема органов чувств Афферентнаясвязь Реакция через накопленный образ Эффекторные подсистемы Конечный полезный эффект Рецепторные подсистемы Параметры внешней среды Система N Внутренняя среда (внешние проявления) ние)

Необходимость учета открытости функциональной системы, представленной на слайде 6 Открытость системы начинается с необходимости учета внешних воздействий на нее, воздействий, априорно неизвестных системе ни по каким статистическим оценкам, ибо эти оценки в реальном мире просто не существуют, не могут быть определены за недостаточностью прецедентного материала. Это означает: (2) где S – полное системное представление некоторой выделенной для изучения системы; - объединение всех возможных внешних относительно S систем (N априорно неопределимо), могущих влиять на выделенную систему S в процессе ее существования. 6

К вопросу учета гомеокинеза системы Для гомеостаза в контексте предлагаемых построений справедливо (3): (3) где St – состояние некоторой системы в момент времени t; St1 – состояние системы в момент времени t1; U – воздействие на систему в промежутке между t и t1. Для гомеокинеза: (4) где - множество значений состояний системы S, в которых она считается тождественной самой себе в состоянии St; St1 – состояние системы в момент времени t1; U – воздействие на систему в промежутке между t и t1. 7

Системотехнические аспекты представления человека в техногенном мире Единение и взаимовлияние человека и создаваемых им технических или искусственных систем Человек как равноправная составляющая технической и технологической цивилизации Человек как обладает специфическими субъектными и системными свойствами Биотехника ведет к выделению культурно-гуманистического потенциала биологии СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА В основе лежит представление человека как отдельной ценности в условиях техногенного мира Биологические объекты, включаются в технологическую цепь, влияют на характер производственно-технической деятельности, воздействуя и на условия жизни человека Все, связанное с проектированием и эксплуатацией искусственных технических систем постепенно становится панинженерией и пантехнологией Технические знания, отражающие технизацию биологии являются не только биотехническими, но и биосоциальными Человек начал влиять на эволюционный процесс, на инструментально-технологическое развитие себя и Природы Деятельность человека порождает социальность биотехнического характера, мировоззренческий смысл биотехнических исследований. Требуется суммарное осмысление человека одновременно в двух рамках – технической и биологического подхода. осмысление Любой объект, с которым встречается человек и сам человек тоже системотехничны, человек развивается в направлении его технизации 8

9 Проблема организации обратной связи в биотехнических системах ОС для системы технической и программной (формальной, удовлетворяющей условиям ее реализации с использованием автоматов) работает в условиях отсутствия априорно непредусмотренных воздействий ОС для системы природной работает в условиях воздействия неформального, где р – априорно неизвестная вероятность произвольного внешнего воздействия на систему). В этих случаях обратная связь используется в двух принципиально различных смыслах управления: а) управление, как достаточно свободная организационная деятельность, направленная на достижение определенных целей: б) управление в смысле использования конкретного управляющего воздействия, т.е. некоторой физической величины, изменение которой производится по алгоритму достижения априорно поставленной цели: Управление, учитывающее особенности симбиоза систем с принципиально разными свойствами, разными собственными языками представления: (4) Дополнительный фактор - самостоятельная предварительная оценка биологической компонентой целесообразности управляющего воздействия. Тогда управление U в (4) представляется в виде (5) (5) В известных определениях БОС не хватает учета выраженного влияния контекстно-зависимого аспекта взаимодействия биологического (биосоциального и технического компонентов системы.

Организация управления в БТС-М Концептуальная модель Параметры Исследовате ль Организм Анализ состояния Исполнительны й орган 10 Э = AF цнс YЭ Fиссл =U вых.цнс M конц | ПМ конц Э Fиссл где: Э – объединенный эфферентный выходной сигнал из ЦНС, состоящий из выработанного в организме эфферентного сигнала AF цнс и непосредственно привнесенного исследователем любым другим путем эфферентного сигнала. При воздействии на конкретную функциональную систему по выбранному им закону F иссл ; М конц – концептуальная модель организма в состоянии после воздействия на него исследователя; ПМ конц – преобразование новой концептуальной модели в новое воздействие на организм, выработанное по результатам осмысления исследователем приборных показателей технической части БТС-М.

Организация управления в БТС-Э Динамичес кая модель внешней обстановки (концепция подготовки ) Организм (Биосистема) Анализ параметров биосистемы Оценка состоян ия (анализ состоян ия) Предложения по выбору управления (исполнитель ный орган) Инструктор (исследователь) 11 где: Э – объединенный эфферентный выходной из ЦНС сигнал, состоящий из выработанного в организме эфферентного сигнала AF ЦНС при функционировании биологической системы и результатов обработки афферентного сообщения, непосредственно привнесенного исследователем через рецепторы организма при воздействии на конкретную функциональную систему по выбранному им закону F ИССЛ ; АПС- технические средства, обеспечивающие исследователю анализ параметров и состояний объекта после воздействия на него исследователя; - преобразование результатов измерения в новое воздействие на организм, выработанное по результатам осмысления исследователем приборных показателей технической части БТС-Э.

Обобщенная схема БТС информационного назначения (БТС-И) Компью тер СУБД База данных Приборно- лабораторн ый комплекс Программы аналитической обработки БФС по рис.5 Автоматизированный исследователь * * * Интегральные результаты Персональные рекомендации 12

Структура управления для систем с прямым общением БТС-А Динамическая модель внешней обстановки (концепция подготовки) Организм (Биосистема) Анализ параметров биосистемы Оценка состояния (анализ состояния) Предложения по выбору управления (исполнительный орган) Инструктор (исследователь) Контекстно-независимый язык общения 13

14 Структура формирования данных для регионального регистра инвалидов, как пример сложной БТС-И Органы управления системой реабилитации Р еабилитационные ресурсы региона Р егиональный регистр инвалидов Хранилище данных системы МСЭ База данных ИПР ЛПУ Главное бюро МСЭ Районное бюро МСЭ Центральный Сервер МСЭ АРМ «Аналитика» АРМ «Аналитика» Реабилитационные центры С оциальный регистр населения Органы СЗН Органы СЗН

15 Современное модельное представление активной биотехнической системы

Двухбазовая архитектура реализации парадигмы согласования структур данных при организации управления от изменения структуры внутренних связей запись 1 запись 2 запись 3 запись 4. запись n запись 1 запись 2 запись 3 запись 4. запись n Внешний мир База 1 канал База 2 R1 R2 R3 R4. RK R1 R2 R3 R4. RK БЗ БД БЗ Такая парадигма может быть записана следующим образом: (12) Где и - необходимое управление для существования системы S в состоянии S 1 и S 2 ; A,R,B – наборы предикатных описаний систем, заданные необходимыми для описания совокупностями, состоящими из предикатных терминов и отношений между ними; - некоторое воздействие (изменение ситуации) переводящее описание системы из состояния S 1 в S 2. 16

17 Организация биологической обратной связана основе двухбазовой архитектуре хранения информации ОС2 U ПНССНСЦНС ОС1 = dx/dt Рецептор БОС Биологическая часть Техническая часть запись 1 запись 2 запись 3 запись 4. запись 1 запись 2 запись 3 запись 4. Внешний мир База 1 канал База 2 R1 R2 R3 R4. R1 R2 R3 R4. БЗ БД Контекстно-независимый уровень передачи информации. Системотехническое восприятие биологической части биотехнического объекта БТОС Фактографическое представление

Внешний техногенный мир Система 1 Человек активный и его окруже ние как БТФС Система N Человек активный и его окружени е как БТФС * * * Технологии перехода в новое состояние. Гомеокинетический процесс Специальные технические средства и задачи, которым требуется это состояние Технологии поддержки «нормы» Преимущественно гомеостатический процесс Общеупотребительные технические средства и задачи, которым достаточно нахождение организма в «норме» Норма параметров состояния в разных задачах Актив- ный выбор цели Организм активный (он же «исследователь» в составе БТФС) Сравнение Реальные параметры Слабое влияние на изменение техногенной составляющей Сильное влияние на изменение техногенной составляющей Биотехническая функциональная система Анализ на «норму» Анализ на специальную норму Передача организма в традиционную клинику Биотехническая обратная связь Афферентные связи в технической системе Эфферентна я связь Приборный анализ 18 Модельное представление биотехнической функциональной системы

Управление в условиях несигнальной обратной связи В зависимости от выбранной технологии и результата ее применения БТФС оказывает большее или меньшее воздействие на техногенный мир, который постепенно изменяется под воздействием суммы составляющих его БТФС, т.е. из следующего из сказанного утверждения (12): (12) где:NS1 и NS2 – наборы БТФС в текущем состоянии техногенного мира ТМ; Δt – промежуток времени необходимый для перехода техногенного мира из состояния S1 в состояние S2. можно записать (13): (13) где: и - необходимое управление для существования системы ТМ соответственно в состояниях S1 и S2; - некоторое воздействие (изменение ситуации) переводящее описание системы из состояния S1 в S2. Учитывая, что все БТФС обязаны обладать языком предикатного типа (или аналогичного по своим возможностям), ясно, что построение (13) привело к уравнению (10), что и требуется для конструкции открытого типа, правомочно отвечающей концепции «несигнальной обратной связи». 19

Иллюстративная схема системы для реализации биотехнической технологии организации медицинской поддержки населения в области здравоохранения и профилактики Федеральный уровень (регистр) сбора данных для нужд здравоохранения и профилактики Региональный уровень (1)Региональный уровень (N) Утвержденный набор индивидуальных информационных технологий (по клиническим отделениям) здравоохранения и профилакти ки Индивидуальный выбор приемлемой технологии Персональная система реализации технологий оздоровления и профилактики Оценка пациентом сделанного выбора Персонифицированная часть системы Множество отдельных персонифицированных частей системы реализации технологий оздоровления и профилактики (множество пациентов виртуальной клиники) Централизованн ая часть системы Отдельный пациент 20

21 Рекомендуемый состав отделений виртуальной клиники Отделение регистратуры (ОР). Обучение, создание личных баз данных и знаний (электронная история болезни), определение уровней доступа. Отделение оценки состояния (ОС). Применение методов самооценки: свободное описание состояния, таблицы, тесты, консультации экспертов; при необходимости - переход на уровень лицензированной медицинской помощи. Отделение программной коррекции (ОПК). Определение себя как активной, открытой для взаимодействия системы, выбор программ, алгоритмов и протоколов изменений. Отделение аппаратной коррекции (ОАК). Реализация индивидуальной потребности изменить свое физическое тело по уровням (хирургия, биотехника, косметология, фитнесс, бодибилдинг, протезы, специальные устройства для создания своего виртуального пространства). Тренировочное отделение (ТО). Тренировка функций органов и систем на подчиненных уровнях управления (рефлекторного, функционального, доминантного); с использованием БОС, БТОС – методов (динамические тренировки, методы психологического тренинга, гипноза и других). Лечебное отделение (ЛО). Применение методов саногенного самопознания (например, медитативной гипнорефлексотерапии в режиме саногенной индивидуации); сертифицированных государством аппаратов индивидуального и группового назначения со звуковым, квантовым, световым, тепловым, магнитным и другими воздействиями.

Функциональная схема виртуальной клиники Виртуальная клиника Клиент (двухбазовое представление ) Имеющиеся экономические ресурсы поддержки и оценка эффективности финансовых и информационных затрат общества Имеющиеся вычислительные ресурсы и оценка эффективности программно-технических затрат Федеральные информационные регистры Региональные информационные регистры Муниципальные информационные регистры поддержки профилактики и здравоохранения населения Образец (выбранная цель) Генеральная совокупность федеральных регистров Влияние внешнего мира База образов Клиническое отделение 1 Клиническое отделение 2 Клиническое отделение N БДБЗБДБЗ 22

Схема упрощенного варианта реализации виртуальной клиники в масштабах одного города 23

24 Информационные технологии виртуальной клиники: 1.Технологии дистанционных методов и телемедицины - базы данных, телеконсультации, видеоконференции; мультимедийные и телематические технологии; различные корпоративные разработки. 2.Сетевые технологии, обеспечивающие реализацию информационных сетей высокого уровня охвата и соответствующей этому уровню сложности - в пределах существующих и нахождения новых решений. 3.Технологии обеспечения внутрисистемного контакта и пересылок сообщений. Это: информационная (структурная) обратная связь, биотехническая обратная связь, субъектно – объектное управляющее воздействие, БОС. 4. Технологии организации работы клинических отделений виртуальной клиники. 5.Технологии защиты персонифицированной информации: распределение защиты по всему массиву; контекстно – зависимая идентификация собеседника; структурная идентификация субъектно – объектного взаимодействия; биометрические и юридические мероприятия в виде создания электронного паспорта и электронной истории медицинских воздействий; базовый набор правил проблемной области. 6.Технологии создания виртуального восприятия и виртуальных реальностей в едином пространстве, которое создает себе личность с применением в качестве объекта управления своего тела. Здесь индивидуально сочетаются возможности различных видов ВР. 7.Технологии обеспечения профилактико-оздоровительных процессов (согласованное и системное применение известных сертифицированных и лицензированных способов, методов и приборов ).

25 Отзывы об использовании разработок по виртуальной клинике разделяются по методам применения на следующие группы. 1). Оздоровление людей и коллективов, работающих на удалении от территории Российской Федерации или на удалении от своего места проживания. - Южное отделение института океанологии Российской Академии Наук; - Новороссийское Морское Пароходство. В последнем случае за счет удаления из состава экипажа должности врача экономический эффект определяется так: зарплата судового врача загранплавания ( рублей в месяц) умноженная на количество экипажей судов (100) равняется около рублей. 2). Организация объединений людей и их совместной целенаправленной деятельности по оздоровлению и профилактике от вредных привычек и болезней. - Краснодарская краевая общественная организация «Родители против наркомании»; - Новороссийская городская общественная организация ветеранов войн и локальных конфликтов «Боевое содружество». 3). Применение в образовательных учреждениях для обучения технологиям здорового образа жизни, оздоровлению и профилактике – государственное образовательное учреждение Геленджикский филиал Таганрогского радиотехнического университета. 4). Создание организованной среды, имеющей образовательное, оздоровительное и профилактическое значение для лиц с ограниченными возможностями – в Новороссийской городской организации «Всероссийское общество инвалидов» (ВОИ). 5). Учреждение производств. Группа общественных деятелей и научных работников создала автономную некоммерческую организацию «Фонд развития открытых систем», уставными целями которой являются использование, пропаганда и внедрение виртуальной системы оздоровления и профилактики по нашим разработкам.

Оценки эффективности вложения затрат на обеспечение безопасности полета (1) 26

Оценки эффективности вложения затрат на обеспечение безопасности полета (2) 2727

Основные выводы (1) В результате проведенных исследований получены следующие результаты, соответствующие поставленным задачам исследования и защищаемым положениям: По первому защищаемому положению: предложена концептуальная модель представления структуры функциональной системы организма на основе памяти с накоплением афферентных сообщений для чего разработана схема функциональной системы с введением в нее блока «обрабатывающей памяти», что характерно для современного понимания открытых систем и сформирована структурная схема обобщенного понимания биологической функциональной системы, учитывающая наличие необходимой для обработки афферентных связей «обрабатывающей памяти». По второму защищаемому положению: системотехническое представление активного взаимодействия человека и техногенного окружения как основы методологии создания биотехнических информационных комплексов для профилактики и здравоохранения предложено новое понимание БТС как системы с самостоятельным выбором рациональных поступков состоящей из некоторой суммы равноправных биологических и технических компонент. По третьему защищаемому положению: модель активной биотехнической системы на основе информационного сопряжения ее биологической и технической составляющих на уровне объединения их задач в единый блок и единой собственной целевой установкой выполнены исследования по формированию представления о биотехнической сущности медицинских информационных систем и разработана модель обобщенного системного представления БТФС, ориентированная на учет перехода интересов чисто биологической науки к науке биотехнической с ориентацией на обеспечение исследований в области профилактики и здравоохранения. 2828

Основные выводы (2) По четвертому защищаемому положению: сформирована функциональная схема и описаны технические подробности реализации виртуальной клиники как сетевой системы дистанционной профилактики и оздоровления человека в составе виртуальной клиники как набора подсистем управления клиента «самим собой» и информационного регистра распределенной архитектуры при указании возможности использования для построения виртуальной клиники уже существующих информационных регистров. По пятому защищаемому положению: комплекс необходимых информационных технологий для активной системы реального времени – виртуальной клиники профилактики и оздоровления населения рассмотрены группы информационных технологий, отмечена необходимость использования технологий для данных с изменяющейся структурой их представления. Показано, что уровень и задачи биотехнических технологий здравоохранения и профилактики, построение методик их решения определяется именно в виртуальной клинике, при возникновении системы класса БТФС. Полученные выводы свидетельствуют о том, что предложены технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны. 2929

Экономический эффект 1. По НМП: 100 судов загранплавания Зарплата врача в месяц – USD; В месяц на пароходство USD; На все суда в год USD. 1.Организация ВК по месту жительства профессионала обойдется: Цена компьютера в виде мультимедийной системы с приборами, оказывающими лечебное воздействие, составляет Приборы группового пользования (полк, эскадрилья) до USD. Величина привлекаемых средств для отдыха летчика в санатории в течении 21 дня, составляет не менее руб. и является разовым мероприятием. 30

Макет мобильного телефона – поликлиники 1. Излучающее устройство медицинского лазера 2. Съём информации при нелинейной диагностике 3. Излучающее устройство медицинского лазера 4. Ворсистые поверхности для лиц с недостаточными функциями пальцев кисти 5. Подсвечиваемая клавиатура управления и экран 6. Устройство съёма информации и информационных воздействий с помощью аппарата НЛД (нелинейной диагностики) 3131

Макет мобильного телефона – поликлиники 7. Воздействие лучом медицинского лазера на БАТ (биологически активную точку) 8. Излучающее устройство медицинского лазера 9. Снятие ГРВ биоэлектрографии и\или пульсометрии 32

Макет мобильного телефона – поликлиники 10. Разъём для НЛД 11. Разъём для ПИУ (полностью имплантируемых устройств) 12. Разъём для подзарядки 13. Излучающее устройство медицинского лазера 14. Манжета с датчиком пульсометрии и для фиксации пальца (при ГРБ биоэлектрографии и при пульсометрии) 15. Оптическая система (прозрачные оптоволоконные шайбы, или камера, или пакет оптических стёкол) для ГРВ биоэлектрографии 16. Камера для цифровой съёмки 17. Панель для световоздействий 33