Введение в системную эгологию (эгобезопасность человека) - Владимир Живетин

В основу алгоритмов положен постулат: наилучшая мера информативности признака определяется вкладом этого признака в минимизацию вероятности ошибки в дифференциальной эгодиагностике и нашими возможностями измерить этот признак с минимальной ошибкой.

Ниже рассматривается проблема достижения высокой степени достоверности знаний, получаемой посредством эгодиагностического комплекса, структурно-функционального синтеза комплекса согласно принципу минимального риска [5]; путем минимизации погрешности измерения, т. е. отыскания оптимальной оценки измеренного сигнала (признака).

Рассмотрим наиболее сложную задачу эгодиагностики – стратегическое оценивание распределенных случайных величин и процессов. Решение такой задачи позволит повысить точность выходной информации при реализации:

– томографии, неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта посредством многократного его просвечивания в различных непересекающихся направлениях;

– компьютерной томографии спинного и головного мозга;

– компьютерной ядерно-магнитно-резонансной томографии;

– рентгенодиагностики, когда используются рентгеновские излучения для исследования строения и функций органов и рентгенодиагностики заболеваний;

– картирования поверхности мозга путем визуализации распределения значений различных показателей (на поверхности мозга).

Эти подходы позволяют реализовать топическую диагностику путем определения локализации и распространенности патологического очага в нервной системе с последующей оценкой выявленных при комплексном анализе нарушений функций нервной системы.

Учитывая все сказанное выше, мы провели структурно-функциональный синтез диагностического комплекса согласно принципу минимального риска. Итоги такого синтеза представлены в виде структуры подсистем на рис. 1.12.

Подсистема 4 реализует измерение фактического значения хф параметра – процесса х(t), характеризующего работу контролируемого органа. Если хф соответствует норме хн, т. е. хф = хн, то на выходе подсистемы 1 имеем у(хн) = ун, т. е. ун(t) равен допустимому значению или нормативному. Аналогично, если уф(t) = ун(t), то и zф(t) = zн(t), т. е. отклонение Δz = zф – zн(t) = 0. При этом система контроля диагностического комплекса может вносить ошибки, когда на выходе подсистемы 4 получаем не хф, а хизм = хф + δх, где δх – ошибка измерения. В этом случае Δz = zизм(t) – zн(t) ≠ 0, и в зависимости от величины ошибки измерения δх подсистема 1 в процессе идентификации может поставить ложный диагноз.

Рис. 1.12

Для предотвращения такого события, которое следует рассматривать как критическое, необходимо вводить в систему контроля фильтр [5]. В более общем случае использовать подход, изложенный в работе представления контролируемого процесса в виде марковского, затем использовать, например, фильтр Калмана-Бьюси.

Уровни контроля и управления в эгосфере (рис. 1.13):

– подсистема (1) реализует синтез управления для подсистемы (2) по неполным данным;

– подсистема (2) осуществляет анализ управления по неполным данным, корректируя его, согласно целевым функциям;

– подсистема (3) осуществляет реализацию управления, сформированного подсистемой (2);

– подсистема (4) осуществляет контроль итогов управления, оценивает ошибки и близость к Ωкр. Итоги выдает подсистеме (1).

Рис. 1.13

Целевое назначение подсистем в рамках реализации безопасного состояния эгосферы:

– подсистема (1) создает максимум информации для идентификации процессов внутренних и внешних, характеризующих состояние цели эгосферы, корректировку цели, при необходимости;

– подсистема (2) создает методы и средства достижения максимальной близости значений цели фактической и потребной;

– подсистема (3) обеспечивает устойчивость процессов, реализуемых органами;

– подсистема (4) обеспечивает контроль, минимум потерь потенциала, создаваемого формированием областей допустимых и критических состояний.

Потребные свойства, итоги работы подсистем:

подсистема (1) – эффективность;

подсистема (2) – состоятельность (достоверность);

подсистема (3) – минимум отклонений от нормы;

подсистема (4) – несмещенность оценок контроля.

Рассмотрим контроль и управление на следующих примерах:

1) орган, функционирование которого описывается некоторой функцией;

2) клетка – процесс формирования опухоли на системном уровне.

Рис. 1.14

Каждый орган эгосферы обладает определенными функциональными возможностями, посредством которых он совершает преобразование входного процесса y(t) в выходной процесс (рис. 1.14). Предположим, орган «заболел» под действием возмущающего фактора V(t), либо W(t), либо обоих одновременно. В этом случае на выходе органа будет иметь место новый процесс x(y,t) = Ф(y,W,V,t) (рис. 1.15).

Рис. 1.15

Пусть нам известны максимально допустимые xвдоп и минимально допустимые xндоп значения x(t). Пусть процесс x(·) превысил xвдоп или опустился ниже xндоп и обусловил болезнь человека.

Наша задача:

– провести медицинское диагностирование болезни, в том числе измерить х, т. е. определить хизм;

– обнаружив хизм > xвдоп или хизм < xндоп, найти факторы риска, обусловившие болезнь;

– согласно существующим значениям организовать такое управление u(t) (так, например, лекарственное), которое обеспечит возврат х в Ωдоп, т. е. х < xвдоп или х > xндоп.

При этом диагностика (контроль) состояния эгосферы может быть реализована:

– путем контроля потенциала θ, который реализует контролируемый орган, т. е. отклонения θ от нормы;

– путем контроля функциональных возможностей, т. е. отклонения Ф(·) от норм.

Медицинская диагностика организма производится на различных уровнях, каждый из которых обладает погрешностями контроля:

1) терапевтический (температура, анализы крови, мочи и т. д.) – погрешность δ1x;

2) амбулаторный – погрешность δ2x;

3) стационарный – погрешность δ3x;

4) специализированная клиника, медико-диагностическая клиника – δ4x.

Во всех случаях имели место соотношения

где хизм, хф – измеренное и фактическое значения параметра контроля и управления.

В процессе медицинской диагностики мы сравниваем хизм с его критическим значением. В силу того, что δix изменяется, как правило, от максимума δ1x до минимума δ4x, мы различным образом будем формировать процесс лечения, и соответственно по-разному будет протекать болезнь. При этом вероятность выхода х в критическую область наибольшая для δ1x и наименьшая – для δ4x.

Рассмотрим проблемы, присущие построению эгодиагностической системы.

Особые ситуации, подлежащие рассмотрению при диагностировании:

1) риски в целом эгосферы, включая интеллектуальную систему;

2) риски в целом организма (10 систем);

3) риски в целом отдельной системы, так, например, нервной, реализующей передачу информационно-энергетических сигналов контроля и управления органами эгосферы;

4) риски органа системы.

Факторы риска: внутренние; внешние.

Таблица 1.1

В таблице 1.1 приведены следующие обозначения: