Модель

AVP (Неужели у Вас нет имени?)

Спасибо за интересные предложения.
А Вы могли бы что-нибудь из предложенного
Вами довести до практического уровня и показать
это на конкретном, пусть даже небольшом, примере?

Тем более, что я не понял, почему за windows надо платить.
Лицензия на OC XP стоит 50 баксов, но дело, как я понимаю, не в этом,
а тогда в чем? Честно говоря, я ничего не знаю о Firebird и о среде
разработки - KDevelop. В чем их преимущество перед более известными
системами, написанными на разных клонах языка С++ или Delphi?

Более того, на мой взгляд, я считаю все же первостепенным семантическое
наполнение модели, адекватную форму ее представления в компьютере и
автоматизацию этого процесса, а соответствующую интерфейсную оболочку
всегда можно потом подобрать.

Борис Кауров..
Original Message From: "ABP" <abpetr***@m*****.com>
To: "science.health.ageing.antiageing (1682024)" <bok***@m*****.ru>
Sent: Monday, February 27, 2006 6:44 PM

Windows и средства для разработки программ под нее - это лицензионные
средства. Delphi и C Builder - не менее 1000 , баксов (за искл.
ознакомительных версий). Потом вполне могут быть конфликты, зачем это
надо. У KDevelop преимуществ нет, просто он бесплатный. Firebird - это
реляционная СУБД, тоже с лицензией Open Source.
Довести я могу весь проект в целом - я, в частности, программист,
но думаю такой
проект займет много времени, а у меня, если все будет нормально, скоро
защита.
Мне кажется, семантикой при описании кровеносной системы не обойтись,
здесь нужна гидродинамика. При описании работы нервов - свои модели,
описывающие, в частности, распространение импульсов. То что вы назвали
интерфейсной оболочкой на самом деле должно стать связующей средой.
Средой, которая свяжет множество изначально разрозненных моделей в
единое целое - виртуальную модель живого организма. Правда, здесь надо
поискать компромисс между ресурсами компьютера и подробностью
отдельной модели. Но это можно отложить на потом.
Что касается семантических моделей, то обычно так работают экспертные
системы (если я правильно вас понял). Но экспертная система никак не
заменит уравнения гидродинамики и наоборот.

Александр Петров.

mailto:abpetr***@m*****.com

Александр!

Вы все правильно говорите, но есть небольшое НО.
Я интересуюсь биокибернетикой уже почти 40 лет, сам пытался
создавать разные модели отдельных биопроцессов развития. По мере
возможности следил за соответствующей литературой, в т.ч. по
РЖ ВИНИТИ "Биокибернетика". Разными авторами за это время написано
множество статей и книг на эту тему. Поэтому могу сделать определенные
выводы. А они таковы.

Практически все известное мне множество моделей разных биопроцессов,
основанных на дифференциальных уравнениях, не применяется на практике.
Исключение составляют уравнения, активно применяемые в популяционной
генетике и в экологии, т.е. там, где количественные изменения составляют
суть самих процессов. Остальное большинство моделей пылится на полках
как не востребованные в виду неадекватного отражения сути процесссов.

Конечно, кровообращение как физический процесс перемещения жидкости,
может быть описан уравнениями гидродинамики. Но не в этом, на мой взгляд,
первичная сущность данного процесса. А суть в том, что определенная
величина АД нужна для правильного обмена веществ между клетками и
окружающими их капиллярами. А для этого необходима определенная сила
мышечного сокращения сердца и гладких мышц сосудов, определенная
величина парциального давления крови, определенная величина проницаемости
клеточной стенки и многое другое.

В этом системном процессе местного масштаба роль уравнений
гидродинамики, на мой вгляд, весьма скромна. В биологии большинство
процессов идет по типу логических тригеров (спусковых механизмов),
основанных на логических информационных связях разных логических цепочек.
В частности, по такому типу - процесс "у" идет, если в локальной области
(компартменте) присутствуют в определенном количестве вещества (процессы)
х1, х2,...х_n вместе или в определенной очередности в соответствии с ходом
процесса. Тоже относится и к процессу проведения нервного возбуждения.

Посмею взять на себя смелость утверждать, что именно непонимание этой
сути биопроцессов и излишнее увлечение внешней стороной (стремление скорее
облечь процесс в виде диффуров) не дало той ожидаемой отдачи от применения
математики в биологии, как это имело место в физике и химии. Процессы
в биологии организма протекают, на мой взгляд, не в соответствии с законами
диффуров, а в соответствии с матричной логикой. По крайней мере, законы
функционирования генов в процессе индивидуального развития организмов
протекают именно по этому пути. В семидесятых-восьмидесятых годах прошлого
века у меня даже было несколько публикаций на тему построения таких
моделей. Нарушение этой матричной логики приводит к врожденным
аномалиям развития (уродствам) плода. Я мог бы привести много примеров
в подтверждение своей точки зрения, но для меня это стало уже настолько
очевидным, что не требует никаких доказательств.

А если уж и применять какие-то уравнения, то, на мой взгляд, наиболее
адекватными для таких целей годятся уравнения системной динамики
Форрестера, которыми он описывал изменения разных природных ресурсов
в планетарном масштабе. Для этих целей был даже создан специальный
язык "Динамо". К сожалению, многие биокибернетики не поняли это
до сих пор.

А вообще-то любая модель вначале должна описываться на качественном
уровне, а потом при необходимости облекаться в уравнения, а вовсе не
наоборот. Сами по себе уравнения не могут объяснить сущность
описываемых процессов. Поэтому я считаю, что сущностные модели
процессов старения человека должны строиться прежде всего на основе
законов матричной (дискретной) логики, а не диффуров. Достаточно сказать,
что основа жизни - гены, клетки есть дискретные единицы, а вовсе не
диффузная непрерывная масса.

И еще. Я не понимаю, почему если я купил лиценцию на какой-то программый
продукт, то я должен платить за программы, написанные на этом продукте.
Но повторяю, что, на мой взгляд, сейчас все же главное создать проверяемую
на практике логическую модель старения. А она вполне может быть написана
даже на обычном, например, русском языке. Создал же Оловников свою
теломерную теорию старения без всяких программных языков и операционных
систем -:).

Борис Кауров.
Original Message From: "ABP" <abpetr***@m*****.com>
To: "science.health.ageing.antiageing (1682024)" <bok***@m*****.ru>
Sent: Saturday, March 04, 2006 8:16 PM

лицензионные

программист,

обойтись,

экспертные

семантическое

Я не врач, поэтому привел это в качестве примера, может не самого
удачного. Есть места в организме, где эти уравнения играют
определяющую роль - крупные артерии и вены, хотя может и нет
необходимости их использовать напрямую. Достаточно ограничиться
формулой Пуазейля. Никакого противоречия с вашей логикой здесь нет.
Это еще одна из моделей, которая должна быть включена в общий список и
использована в нужное время и в нужном месте.
Я хотел бы сказать немного о блочном подходе к расчету. В качестве
примера возьму электронную технику, хотя это относится и к другим
инженерным областям. Любой электроник хорошо знает, что если составить систему
уравнений Кирхгофа для очень сложного электронного устройства то
решить ее невозможно, получается что любое достаточно сложное
электронное устройство рассчитать невозможно. Как практически делают
такие расчеты. Берут одну маленькую часть схемы (блок), делают предположения
относительно ее связях с соседними частями схемы (блоками) и
рассчитывают ее. После этого граничные условия для соседних блоков
определены и их считают аналогично. После расчета соседних блоков
возвращаемся к первому и проверяем предположения относительного его
связи с соседними блоками, которые были использокваны. Если все
сходится расчет закончен. Если нет изменяем предположения о связях
первого блока с соседями и проходим цикл расчетов заново. Так до тех
пор пока проверки не будут успешными. При определенном навыке таких
расчетов этот таких циклов будет очень немного, часто можно с первого
раза. В этом случае для расчета вполне может быть достаточно простого
калькулятора. Сравните это с исходными уравнениями, которые решить
невозможно.
Это так называемая итеративная модель проведения расчетов,
которая является вполне обычной в инженерной практике. Я не вижу
причин, по которым подобную модель нельзя применить при расчете живого
организма. Правда на первых порах применение такой модели для решения
конкретной задачи является скорее искусством, чем наукой. Зато потом
вполне можно будет набрать набор правил, которые в свою очередь
загнать в экспертную систему. Вот тогда будет, возможно, полностью
автоматический расчет. Но это возможное будующее.

mailto:abpetr***@m*****.com

Позволю себе, с вашего разрешения, ввязаться не в свой разговор, извините,
если что. Сосуды и прочее, хотя и весьма важный компонент старения, но не
определяющий. Кто-то умирает "от сосудов", кто-то "от рака" и т.п. Да ведь
есть и живые существа, подверженные старению, но не имеющие ни сосудов, ни
даже нервной системы. Есть основания полагать, что базовые механизмы
старения одинаковы для всего живого. Хотя, нет сомнения, для науки о сосудах
(ангиологии) приведенные рассуждения могут оказаться весьма полезными.

Original Message From: "ABP" <abpetr***@m*****.com>
To: "science.health.ageing.antiageing (3319763)" <tamerl***@o*****.su>
Sent: Sunday, March 05, 2006 5:47 PM

В данный момент речь идет о построении модели живого организма. А
сосуды - это так, один из аспектов модели, используемый попутно для
демонстрации того, о чем примерно идет речь. С тем же успехом здесь
могла быть нервная ткань, соединительная ткань и т.п.

mailto:abpetr***@m*****.com

Александр!

Вообще-то в обсуждаемой модели упор предполагается
делать все же на моделирование именно процессов старения человека
как части общей модели человека. При этом, конечно, как частные
случаи, могут рассматриваться модели старения разных систем и тканей,
в том числе сосудистой и нервной. И если, например, с помощью тех же
уравнений гидродинамики, формулы Пуазейля. или каких-либо других
математических выражений Вы объясните, как происходит старение
этих систем, то это будет просто здорово.

Для создания же общей модели всех биопроцессов человека надо
организовывать специальный международный проект по типу генома
человека с привлечением специалистов в соответствующих областях
биохимии и патобиохимии, физиологии и патофизиологии, анатомии
и патоанатомии человека, а также специалистов по биологической
кибернетике и вычислительной технике. Насколько я могу судить, научное
сообщество пока еще не осознало в полной мере необходимость создания
такого важнейшего проекта для медицины, который все равно обязательно
будет рано или поздно создан. Видимо, всему свое время.

Небольшой группе энтузиастов потянуть этот проект весьма проблематично.
Хотя и здесь есть прецендент, когда относительно небольшая частная фирма
за несколько лет сделала полную расшифровку генома человека даже раньше,
чем это сделали в течение более 5 лет многочисленные государственные
молекулярно-генетические лаборатории, раскиданные по основным научным
центрам и объединенные международным проектом по геному человека.

Но, к счастью, уже существует рабочий вариант подобного проекта и по
созданию виртуального человека и его старения. На его указал читатель
с ником Immorta. Адрес сайта этого проекта - www.ornl.gov/virtualhuman/,
а статью на русском языке о проекте "Виртуальный человек" можно прочитать
по адресу - www.osp.ru/cw/2002/34/045_1.htm

Хотелось бы узнать Ваше мнение о нем с точки зрения инженера и всех
других заинтересованных читателей.

Борис Кауров.
Original Message From: "ABP" <abpetr***@m*****.com>
To: "science.health.ageing.antiageing (1682024)" <bok***@m*****.ru>
Sent: Sunday, March 05, 2006 5:55 PM

извините,

не

ведь

ни

сосудах

<tamerl***@o*****.su>

Я не стал детельно переводить все что там написано. А по беглому
взгляду речь идет примерно о том же самом. Но они имеют
"мертвую" модель, очень детальную. И они не говорят о методиках
проведения расчетов и закладываемых моделях, возможно, считают что еще
рано. Или говорят об этом в другом месте.

mailto:abpetr***@m*****.com

Здравствуйте!

На сайте rambler 30 января была опубликована такая новость

Наука сможет влиять на обмен веществ

Американские ученые утверждают, что создали виртуальную модель всех биохимических
реакций,
которые происходят в клетках человеческого организма. Они надеются, что благодаря
новым возможностям компьютерной модели им удастся проследить за процессом обмена
веществ и
найти новые методы лечения некоторых заболеваний, таких как высокий уровень холестерина
в крови.
Группа из шести исследователей-биоинженеров калифорнийского университета изучила
геном человека
и проследила за тем, какие гены связаны с обменом веществ, и как это влияет на
выработку
ферментов. В течение года они просмотрели полторы тысячи книг и изучили множество
научных
статей, написанных за последние 50 лет. Затем они создали базу данных из 3300
различных
химических реакций обмена веществ. На основе полученных данных ученым удалось
восстановить
весь процесс метаболизма, происходящий в каждой отдельной клетке человеческого
организма.
Научный руководитель проекта профессор Бернард Полссон считает, что теперь ученым
удастся
выяснить, что произойдет с клеткой при воздействии на конкретные реакции обмена
веществ в ней как,
например, формирование холестерина. На основе новой системы можно будет также
исследовать,
что произойдет с организмом, если попробовать вмешаться в процесс метаболизма
в кровяной или сердечной
клетке. Одна из главных задач обмена веществ - переработать поступающие в организм
белки, жиры и
углеводы и сделать их максимально полезными для организма. Существуют сотни
заболеваний,
связанных с нарушением обмена веществ. Теперь, благодаря виртуальной модели
обмена веществ,
специалистам, вероятно, удастся разработать индивидуальные диеты и помочь многим
избавиться от
лишнего веса.

С уважением Петров А.Б.

mailto:abpetr***@m*****.com

Такая же информация с тем же названием была опубликована
30.01.07 на сайте www.medinfo.ru . Но суть не в этом, а в том,
что наконец-то наступает время, когда вычислительный
эксперимент приобретает в биологии и медицине такое же
полноценное право, как в физике. И этому есть два основания -
накопление критической массы знаний и достижение необходимой
и доступной вычислительной мощности современных компьютеров.

Я уверен, что скоро вычислительный эксперимент (виртуальное
моделирование) в биологии и медицине будет вполне конкурировать
с реальным экспериментом. Наконец-то наступает время собирать
камни. Я об этом говорил на своих сайтах (http://ageing-not.narod.ru и
http://patho-not.narod.ru). Там же я выложу в ближайшее время статьи,
посвященные этому новому и очень перспективному направлению.
Борис Кауров.
Original Message From: "Александр Петров" <abpetr***@m*****.com>
To: "science.health.ageing.antiageing (1682024)" <bok***@m*****.ru>
Sent: Wednesday, January 31, 2007 5:55 PM

Здравствуйте!
На сайте rambler 30 января была опубликована такая новость.

Наука сможет влиять на обмен веществ
Американские ученые утверждают, что создали виртуальную модель всех
биохимических реакций, которые происходят в клетках человеческого
организма. Они надеются, что благодаря новым возможностям компьютерной
модели им удастся проследить за процессом обмена веществ и найти новые
методы лечения некоторых заболеваний, таких как высокий уровень холестерина
в крови.

Группа из шести исследователей-биоинженеров калифорнийского университета
изучила геном человека и проследила за тем, какие гены связаны с обменом
веществ, и как это влияет на выработку ферментов. В течение года они
просмотрели полторы тысячи книг и изучили множество научных статей,
написанных за последние 50 лет. Затем они создали базу данных из 3300
различных химических реакций обмена веществ. На основе полученных
данных ученым удалось восстановить весь процесс метаболизма,
происходящий в каждой отдельной клетке человеческого организма.

Научный руководитель проекта профессор Бернард Полссон считает, что
теперь ученым удастся выяснить, что произойдет с клеткой при воздействии
на конкретные реакции обмена веществ в ней как, например,
формирование холестерина. На основе новой системы можно
будет также исследовать, что произойдет с организмом, если
попробовать вмешаться в процесс метаболизма в кровяной
или сердечной клетке.

Одна из главных задач обмена веществ - переработать поступающие в
организм белки, жиры и углеводы и сделать их максимально полезными для
организма. Существуют сотни заболеваний, связанных с нарушением обмена
веществ. Теперь, благодаря виртуальной модели обмена веществ,
специалистам, вероятно, удастся разработать индивидуальные диеты
и помочь многим избавиться от лишнего веса.

С уважением Петров А.Б.
mailto:abpetr***@m*****.com

Американские ученые утверждают, что создали виртуальную модель всех
биохимических реакций, которые происходят в клетках человеческого организма.

Вообще-то метаболич процессы это не "все" - есть еще геномика и протеомика.

Если ребята принимали транскрипции трансляции фолдинги за 1 тип реакций - то
возможно , но полная функциональная геномика еще впереди.

Здравствуйте!
Геномику и протеомику они были обязаны учесть в модели, чтобы
построить модель метаболических процессов. Правда это можно сделать и
простейшим способом - как некий источник ( сток) заданной мощности в
нужном месте. Но в этом кратком сообщении о таких деталях конечно не
говорится. В дальнейшем при желании можно раскрыть этот источник (
сток).

С уважением Петров А.Б.
mailto:abpetr***@m*****.com

то

Hello ABP,

Стоит уточнить "невозможно сейчас". Как насчет GRID, EGEE, сетей типа
Folding@Home, параллельных процессоров, или достижений в молекулярной
динамике ?

Скажем, вот одна из последних новостей с нашего сайта http://www.eternalmind.ru/content/view/550/2/

где для моделирования Рибосомы 768 процессоров 8192-процессорного компьютера
LANL ASCI Q
трудились почти 260 суток.

НО! Читаем дальше: "На четверг запланирован торжественный пуск в эксплуатацию
компьютера
Blue Gene/L, установленного в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе.
На сегодняшний день это самый быстродействующий в мире компьютер, способный выполнять
136,8
трлн операций в секунду, тогда как быстродействие ASCI Q составляет всего 13,8
трлн операций в секунду. Ожидается, что в этом году производительность Blue Gene/L
примерно
удвоится, благодаря установке дополнительных процессоров."

Путем использования арифметики из 1-го класса, выясняем:
Мощность, использованная в LANL ASCI Q = 768/8192 = около 0.09 от
полной. Мощность Blue Gene/ASCI Q = 10/1

В этом году вычислительная мощность Blue Gene = 20 ASCI Q, то есть рибосому можно
будет считать
на одном единственном Blue Gene за 1,5 дня.

Так-же возникает мысль, зачем использовать только 1 суперкомпьютер ? Как на счет
примера GRID,
разрабатываемого, например для европейского EGEE/LCG ?

Добавлю к этому что полные модели каждый раз считать не нужно. Никто
же так не считает, например, такие системы как ракетоносители, с
миллионами элементов - для этого есть вероятности, которые складываются.

По этой же причине не надо так считать и человека, а его "детали" нужно
тестировать на биологических "вибростендах". При анализе молекулярных проявлений
болезней тоже часто достаточно знать только качественную картину процесса.

Еще бывает ненужным считать все на квантовом уровне. Хотя просчитать
"стандартные" неправильные сворачивания белков считаю обязательно.

Собственно "Жизнь" это процесс уровня "организм как система". Многие
болезни и проявления старения не выходят с уровня "клетка", "орган" или
"подсистема".

Кроме того модели бывают разные. Исследовательские - позволяющие понять вообще,
и
медицинские, позволяющие понять в вашем случае.

Так вот исследовательские модели вполне возможны. Модели медицинские
значительно труднее, так как приходится руководствоваться меньшим и
обобщенным количеством данных анализов. И иметь дело не с усредненной
моделью, а с конкретным человеком.

Поэтому не стоит закладываться на то, что это НЕВОЗМОЖНО. И задачу
"построения всеобъемлющей модели человека для медицинского
применения", ставить можно и нужно. Таким проектом, является к примеру
проект БСМЧ - базовой системы моделирования человека.

Совокупность взаимосвязанных может быть в разном смысле. На Фон
Неймановской архитектуре - это всегда последовательные вычисления
одной структуры данных, потом второй...

Моделирование тоже дискретизирует все процессы, превращая их во
взаимосвязанные - последовательные.

В этом смысле - да, речь может идти только о совокупности взаимосвязанных
моделей. Но для медицинского применения модели должны быть более
доступны, так как это даст больше статистики.

Это уже сделано или запланированно, я уже посылал ссылки, теперь нужно
изучать наработки и помогать биогеронтологам, физиологам, программистам...
К сожалению, я думаю что через рассылку такой проект и не начать.

Вот, например, 100 странчный план проекта IUPS Physiome.
http://www.physiome.org.nz/roadmap/roadmap-mar05/attachment_download/file

Вот 200 страниц отчета о состоянии дел'2005 в системной биологии и
биоинформатике.
http://wtec.org/sysbio/report/SystemsBiology.pdf

Более глобально, я бы поставил задачу так :

1) Полный обзор наработок, организаций всего цикла научного продукта
от теории до продаж, рабочих групп и их ресурсов.

2) Поиск готовых и разработка недостающих планов проектов
моделирования, до уровня, когда станет понятен весе действия и время
проведения этих действий.

3) Выбор перспективного направления для нас лично.

4) Поиск грантов по подзадачам этих планов (тут дела проще чем 1-3).
Мой краткий опыт поиска проектов моделирования старения показал, что
есть, и ученые и наработки, и желание грантодателей.

Нет прозрачных планов (и для для ученых и для грантодателей).

А на виндовс это делать или нет - это уже детали.

Допустим, что в качестве базового элемента для построения модели у нас
выступают модели отдельных клеток ( клетки крови, нервные клетки и
т.п.), которые достаточно сложны кстати. В человеческом организме
10^15 степени клеток. Если задать начальные условия для всех этих
клеток, записать уравнения эволюции учитывающие особенности каждой
клетки, дополнить уравнениями диффузии и гидродинамики
многокомпонентных смесей, то мы получим довольно емкую модель. Если
какой-нибудь суперкомпьютер это потянет, я ничего не имею против.

mailto:abpetr***@m*****.com

выполнять

13,8

Gene/L

можно

счет