автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Разработка автоматизированной системы для исследования параметров саморегуляции функциональных систем при реализации целенаправленной деятельности

Введение.

1. Аналитический обзор и постановка задачи на исследование.

1.1. Анализ состояния проблемы.

1.2 Постановка задачи на исследование.

2 .Разработка методов и средств исследования параметров саморегуля ции функциональных систем при реализации целенаправленной дея тельности.

2.1 Методики для исследования параметров саморегуляции функ циональных систем при реализации целенаправленной деятель ности.

2.2 Модель саморегуляции функциональных систем для реализации поведенческого акта цель-дейетвие-результат-цель.

2.3.Формирование пространства признакрв, характеризующих индивидуальные варианты саморегуляции функциональных систем.

2.4.Алгоритм принятия решений с нечеткой логикой в двумерных классификационных пространствах.

2.5.Выводы по главе.

3. Результаты экспериментальных исследований.

3.1. Структура автоматизированной системы для исследования индивидуальных параметров динамики саморегуляции функциональных систем.

3.2 Выбор системы информативных признаков.

3.3 Правила.классификации испытуемых по индивидуальным различиям в реализации поведенческого акта цель-действие-результат-цель

3.4.Решающие правила диагностики больных с пограничными психическими расстройствами.

3.5 Выводы по главе.

Общая теория функциональных систем, разработанная академиком П.К.Анохиным (1975), стала методологической базой современного системного подхода к объяснению принципов саморегуляции живых систем при взаимодействии с окружающей средой. В настоящее время она рассматривается "в качестве интегратора метатеории, которая служит для нового теоретического осмысления полученных в эксперименте результатов" (Ю.И. Александров, В.Н Дружинин, 1998). В то же время несомненное и общепризнанное влияние теории функциональных систем на нейронауки оказалось до некоторой степени односторонним. Основное внимание исследователей было сконцентрировано на теоретических (объяснительных) возможностях концепции; ее же эвристические возможности в решении повседневных практических задач оказались явно недооцененными. В частности, препятствием этому послужило то, что до настоящего времени не разработаны пригодные для практического использования соответствующие экспериментальные методики.

Эти методики должны быть ориентированы на основные положения теории функциональных систем и учитывать центральное представление П.К.Анохина о системообразующем факторе - результате системы, под которым понимается полезный приспособительный результат в соотношении индивида со средой. При этом должно учитываться, что по П.К.Анохину полезный результат является компонентом системы и организует систему, избирательно вовлекая в нее компоненты, взаимосодействующие достижению необходимого полезного результата. Причем, заданный полезный результат достигается не сразу, а представляет собой переходный процесс достижения конечного результата через достижение ряда этапных результатов и их корректировку на основе обратной связи. При этом каждый поведенческий акт рассматривается не изолировано, а как компонент поведенческого континуума: ". следующий акт в континууме реализуется после достижения и оценки результата предыдущего акта, которые , таким образом, могут быть рассмотрены как трансформационные, или процессы перехода одного акта к другому" (Ю.И.Александров, В.Н. Дружинин, 1998). Учитывая сказанное, разработка методик, основанных на принципах общей теории функциональных систем и позволяющих исследовать параметры саморегуляции функциональных систем является актуальной проблемой.

Целью диссертации является разработка автоматизированной системы для исследования индивидуальных показателей саморегуляции функциональных систем при реализации целенаправленной деятельности в норме и при пограничных психических расстройствах.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- разработка методик для исследования индивидуальных параметров саморегуляции функциональных систем восприятия коротких интервалов времени (заполненных и незаполненных) без обратной связи, с обратной связью и ложной обратной связью.

- разработка модели саморегуляции функциональных систем восприятия коротких интервалов времени при реализации поведенческого акта цель-действие-результат- цель;

- формирование пространства признаков, характеризующих индивидуальные варианты организации функциональных систем и выбор информативных признаков;

- разработка алгоритмов принятия решений с нечеткой логикой в двумерных классификационных пространствах;

- разработка структуры автоматизированной системы для исследования саморегуляции функциональных систем восприятия коротких интервалов времени;

- разработка правил классификации испытуемых по их индивидуальным различиям и решающих правил диагностики больных с пограничными психическими расстройствами.

Методы исследований: В работе использованы элементы математической статистики, теории распознавания образов, нечетких множеств, общей теории функциональных систем П.К.Анохина, теории моделирования, рефлексологи и биоритмологии.

Научная новизна: 1. Предложены методики, ориентированные на принципы теории функциональных систем и позволяющие получать количественные оценки, характеризующие индивидуальные параметры саморегуляции функциональных систем как с внутренними, так и внешними обратными связями.

2. Разработана модель саморегуляции функциональных систем для управляющих и исполнительных структур, учитывающая индивидуальные особенности человека, его функциональное состояние, внешние воздействия, особенности работы внутренних биогенераторов и различные типы обратных связей, а также особенности параметров саморегуляции функциональных систем при пограничных психических расстройствах.

3. Предложен алгоритм принятия решений с нечеткой логикой в двумерных классификационных пространствах, позволяющий принимать решения в условиях плохо формализуемых описаний пересекающихся классов.

4. Сформирован список информативных признаков и получены решающие правила, позволяющие классифицировать испытуемых по индивидуальным параметрам саморегуляции при реализации поведенческого акта типа цель-действие-результат-цель.

5. Синтезировано решающее правило, позволяющее осуществлять дифференциальную диагностику по классам здоров, пограничные психические расстройства.

Практическая значимость. Разработанные методики, модели, алгоритм и автоматизированная система в целом позволяют получать количественные показатели, характеризующие индивидуальные параметры саморегуляции функциональных систем организма при реализации целенаправленной деятельности. Полученные решающие правила позволяют классифицировать испытуемых по способу организации поведенческого акта цель-действие-результат-цель и обеспечивать диагностику людей с психическими расстройствами. Полученные результаты могут составить основу для разработки нового класса методик, применяемых при решении задач профессионального отбора, профориентации, в психиатрических лечебных учреждениях и т. д.

Реализация: разработанные методики и программно-аппаратные средства переданы в опытную эксплуатации в НИИ экологической медицины Российской академии медицинских наук и внедрены в учебный процесс на кафедре "Биотехнические и медицинские аппараты и системы" Курского государственного технического университета.

Апробация: Результаты работы докладывались и обсуждались на республиканских НТК студентов, молодых ученых и специалистов "Биомедицинские приборы и системы" (Рязань, 1994, 1995 г), международных конференциях "Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации "Распознавание" (Курск, 1997, 1999 г), 64-й итоговой научной конференции молодых ученых и студентов Курского государственного технического университета (Курск, 1999), международной НТК "Медико-экологические информационные технологии-99" (Курск, 1999), на научно-технических семинарах в Курском государственном техническом университете и Курском государственном медицинском университете.

Публикации: по теме диссертационной работы самостоятельно и в соавторстве опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 178 наименований, приложений на 10 страницах, и содержит 146 страниц машинописного текста и иллюстрируется 21 рисунком.

3.5. Выводы по главе

Анализ результатов данной главы позволяет сделать вывод о том, что предложенные в работе методики, алгоритм и модель могут использоваться в автоматизированных системах для исследования саморегуляции функциональных систем восприятия коротких интервалов времени

По результатам" работы сформирован список информативных признаков и получены решающие правила, позволяющие классифицировать испытуемых по индивидуальным параметрам саморегуляции при реализации поведенческого акта типа цель-действие-результат-цель и обеспечивать диагностику людей с пограничными психическими расстройствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предлагаемая работа посвящена решению проблем, связанных с' разработкой автоматизированной системы исследования параметров саморегуляции функциональных систем при реализации целенаправленной деятельности.

В ходе выполнения работы получены следующие результаты:

1. Предложены методики, ориентированные на принципы теории функциональных систем, позволяющие получать количественные оценки, характеризующие индивидуальные параметры саморегуляции функциональных систем, как с внутренними, так и внешними обратными связями.

2. Разработана модель саморегуляции функциональных систем для управляющих и исполнительных структур, учитывающая индивидуальные особенности человека, его функциональное состояние, внешние воздействия, особенности работы внутренних биогенераторов и различные типы обратных связей, а также особенности параметров саморегуляции функциональных систем при пограничных психических расстройствах.

3. Сформировано пространство признаков, характеризующих индивидуальные варианты организации функциональных систем , на основе которых были синтезированы правила классификации индивидуальных различий и диагностики пограничных психических расстройств.

4. Предложен алгоритм принятия решений с нечеткой логикой в двумерных классификационных пространствах, позволяющий принимать решения в условиях плохо формализуемых описаний пересекающихся классов.

5. Разработана автоматизированная система для исследования саморегуляции функциональных систем восприятия коротких интервалов времени и соответствующее программное обеспечение, позволяющее работать в двух режимах. В первом режиме вычисляются величины всех предложенных признаков, формируются таблицы экспериментальных данных. На' их основе определяются информативные признаки, определяющие индивидуальные параметры саморегуляции функциональных систем восприятия времени и осуществляется классификация испытуемых по степени принадлежности к классу пограничных психических расстройств. Во втором режиме осуществляется классификация индивидуальных различий и диагностика пограничных психических расстройств.

6. Сформирован список информативных признаков и получены решающие правила, позволяющие классифицировать испытуемых по индивидуальным параметрам саморегуляции при реализации поведенческого акта типа цель-действие-результат-цель.

7. Синтезировано решающее правило, позволяющее осуществлять дифференциальную диагностику по классам здоров, пограничные психические расстройства. Полученные решающие правила позволяют классифицировать испытуемых по способу организации поведенческого акта цель-действие-результат-цель и обеспечивать диагностику людей с пограничными психическими расстройствами

8. Разработанные методики, модели, алгоритм и автоматизированная система в целом позволяют получать количественные показатели, характеризующие индивидуальные параметры саморегуляции функциональных систем организма при реализации целенаправленной деятельности. Полученные результаты могут составить основу для разработки нового класса методик , применяемых при решении задач профессионального отбора, профориентации, в психиатрических лечебных учреждениях и т. д.

119