Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование некоторых природных периодических процессов методами математического моделирования

Диссертация: Исследование некоторых природных периодических процессов методами математического моделирования
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 102 страницах и состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, включающего 118 наименований, и содержит 17 таблиц, 25 рисунков. Всесоюзной научно-технической конференции с международным г ! участием стран членов СЭВ «Применение статистических методов в производстве и управлении», Пермь, 199'0. Методы исследования. В работе… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОБСУЖДЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
    • 1. 1. Литературный обзор
    • 1. 2. Исходные данные
  • ГЛАВА. 2, МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Косинор—анализ
    • 2. 2. Модифицированный метод Косинор-анализа
    • 2. 3. Метод расслоения
  • ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ БИОРИТМОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ПОПУЛЯЦИИ
    • 3. 1. Анализ биоритмологических данных модифицированным методом Косинор—анализа
    • 3. 2. Применение метода расслоения
    • 3. 3. Организм как система массового обслуживания
    • 3. 4. Особенности популяционной динамики в стохастической среде
  • ГЛАВА 4. АНАЛИЗ КЛИМАТООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ГЕОПОТЕНЦИАЛА Н

Исследование некоторых природных периодических процессов методами математического моделирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

Все явления природы тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены. Периодичность природных явлений способствовала возникновению ритмических процессов в живых системах как механизм приспособления к постоянно меняющимся условия жизни на Земле. «Главный признак ритмических процессов — повторяющаяся последовательность. Только при этих условиях стали возможными и приспособление живого к внешним событиям и прогресс его материальной организации» (П.К.Анохин, 1966). Впервые способность организма реагировать на время была обнаружена французским ученым де Мэра-ном в 1729 г. Его опыты показали, что у. растений существует суточная периодичность движения листьев. Наблюдения де Мэрана подтвердили другие ученые (Дюмель, 1758- Гофмейстер, 1867- Дарвин, 1880). В начале нашего века биоритмологическими исследованиями занимались (Swoboda, 1905; Flies, 1919; Н. Я. Пэрна, 1925; А. Л. Чижевский, 1927). Наибольший интерес к, биоритмологическим исследования проявился во зторой половине текущего столетия (Э.Бюннинг, 1961; Ю. Ашофф, 1964; Р. Халберг, 1964; К. Питтендрай, 1964), что было обусловлено развитием современной авиации и космонавтики. Перед специалистами авиа-сосмической медицины и биологии встал ряд проблем, связанных с федотвращением нарушений самочувствия, работоспособности, возникших вследствие трансмеридианных перемещений (Б.С.Алякринский, .975- В. А. Матюхин, 1976). Исследования в этой области продолжаются [ в наши дни.

Биологические ритмы свойственны, всем уровням организации живой 1атерии — от молекулярных и субклеточных структур до биосферы. Од-:ако до настоящего времени нет общего мнения по ряду основных вопро-ов теории биоритмов, имеющих принципиальное значение для понима-ия временной организации живых систем, например, до сих пор дис-утируется вопрос о том, какая именно компонента биоритма является реобладающей — экзогенная или эндогенная. В связи с изложенным, исследования в этой области являются актуальными.

Цель работы. Целью работы является выявление и изучение закономерностей периодических процессов в организме человека и окружающей среде.

Методы исследования. В работе используются методы математического анализа, теории вероятности и математической статистики, методы теории массового обслуживания.

Научная новизна:

— обоснована гипотеза о наличии внутрисуточной цикличности динамики физиологической активности организма человека;

— выявлены циклические особенности геопотенциала Н500;

— модифицирован метод Косинор-анализа, используемый для обработки биоритмологических данных;

— построены модели анализа природных периодических процессов.

Практическая ценность работы:

— обнаружены новые закономерности и подтверждены гипотезы о ритмических особенностях функционирования организма;

— выявлены закономерности проявления аномальных состояний геопотенциала Н500, влияющих на функционирование живых систем;

— разработаны математические модели для анализа некоторых природных периодических процессов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

— Всесоюзной научно-технической конференции с международным г ! участием стран членов СЭВ «Применение статистических методов в производстве и управлении», Пермь, 199'0.

— Первом Российско-корейском симпозиуме по математическому моделированию, Владивосток, 1992.

— Дальневосточной математической школе-семинаре имени академик, а Е. В. Золотова, Владивосток, 1999.

— Международной научной конференции «Рыбохозяйственные исследования мирового океана», Владивосток, 1999. 5.

— семинарах ИПМ ДВО РАН.

Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, список которых приведён в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 102 страницах и состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, включающего 118 наименований, и содержит 17 таблиц, 25 рисунков.

Заключение

.

В работе анализируются происходящие в природе периодические процессы. Применены специальные математические методы Косинор-анализа и его модификация, связанные с рядами Фурье. Используются также марковские цепи и теория массового обслуживания. Основные результаты связаны с разработкой моделей и прикладными эффектами их применения. Все основные результаты получены автором лично и заключаются в следующем:

1. Подтверждены закономерности внутрисуточной динамики физиологической активности организма человека.

2. Разработаны математические модели для согласованного анализа некоторых природных периодических процессов.

3. Обнаружены закономерности проявления аномальных состояний геопотенциала Н500, существенно влияющего на функционирование живых систем.

4. Предложенные математические модели могут быть использованы при обработке данных других конкретных периодических процессов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. H.A. Биологические ритмы. — М.: Медицина, 1967. -120 с.
  2. .С. Основы научной организации труда и отдыха космонавтов. М.: Медицина, 1975. — 206 с.
  3. Т.В. Статистический анализ временных рядов. М.: Мир, 1976, 744 с.
  4. Т.И., Деряпа Н. Р., Соломатин А. П. Гелиометеотрон-ные реакции здорового и больного человека. «П., 1982, 245 с.
  5. П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. -М.: Медицина, 1978. 447 с.
  6. АшоффЮ. Экзогенные и эндогенные компоненты циркадных ритмов. В кн. Биологические часы. Пер. с англ. М.: Мир, 1964, с. 27−59.
  7. Ю. Биологические ритмы: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. — Т. 1−2.
  8. P.A. Частотно-индивидуальный Косинор-анализ. Частота биоритмов критерий раннего выявления патологии. Методические рекомендации. Препринт / Управление лечебно — профилактической помощи Министерства здравоохранения Амр. ССР Ереван, 1980, 30 с.
  9. К.А., Багинская Н. В., Баженова А. Ф. и др. Математический анализ циркадных систем организма на основании процедуры «Косинор». В кн.: Кибернетические подходы к биологии. Новосибирск: изд. Ин-та гидродинамики СО АН СССР, 1973, с. 196−209.
  10. М.А., Кондратович К. В., Педь Д. А., Угрюмов А. И. Долгосрочные метеорологические прогнозы. JL, Гидрометеоиздат, 1985, с. 248.
  11. P.M. Прогнозирование на грани нормы и патологии.
  12. М.: Медицина, 1979. 295 с.
  13. M.Ю. Определение режимов зимней циркуляции в умеренных широтах Северного полушария по данным Н500 в ключевых районах. Метеорология и гидрология, 1996, N 5, с. 29−49.
  14. Дж., Присол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. М.: Мир, 1983, 310 с.
  15. И.Ф., Пермякова Т. Н. Автоматизированный анализ многомерных хронобиологических наблюдений // Вопросы разработки и внедрения радиоэлектронных средств при диагностике сердечно сосудистых заболеваний. — М.- 1984. — С. 8−9.
  16. Г. Я. Опыт применения синоптических методов к изучению и характеристике климата. М., Гидрометеоиздат, 1935, 112 с.
  17. Влияние геофизических и метеорологических факторов жизнедеятельности организма. Новосибирск, 1978.
  18. Вторая Всесоюзная конференция по адаптации человека к различным геогрфическим, климатическим и производственным условиям. Тез. докл. Новосибирск, Т.1.
  19. Л.Я. Внутрисуточная цикличность проявления некоторых заболеваний. Владивосток, ДВГУ, 1987, 188 с.
  20. Л.Я. Проблема биологических часов. Новые данные о закономерностях суточного хода изменений состояния организма человека // Биофизика, 1985. Т. 30, вып. 4, с. 717−720.
  21. Л.Я., Святуха В. А., Цициашвили Г. Ш. Статистическая оценка достоверности внутрисуточной цикличности с периодами 4−6 часов. // Биофизика, 1995, т. 40, вып. 4, с. 829−833.
  22. А.П., Голиков П. П. Сезонные биоритмы в физиологии и патологии. М.: Медицина, 1973. — 166 с.
  23. А.Л., Скрипкин В. А. Методы распознавания. -М.: Высш. шк., 1977. 222 с.
  24. У., Фрайбергер В. Краткий курс вычислительной вероятности и статистики. М.: Наука, 1978. — 191 с.
  25. Г. В., Крещенко H.A. Данные о структуре и изменчевости климата. Геопотенциал поверхности 500гПа и некоторые характеристики циркуляции. Северное полушарие. Обнинск, 1982, 218 с.
  26. Г. Д., Журавлева Т. Д., Губин Н. Г., Дуров A.M. Время, онтогенез и биоритмы // Фактор времени в функциональной организации деятельности живых систем. JL, 1980. — С. 90−93.
  27. Н.Р., Мошкин М. П., Поеный B.C. Проблемы медицинской биоритмологии. М.: Медицина, 1985, 208 с.
  28. O.A., Григорьева A.C. Многолетние циклические колебания атмосферных осадков на территории СССР. Л, Гидрометео-издат, 1971, 158 с.
  29. И.П. Структура биологических ритмов человека в процессе адаптации. Статистический анализ и моделирование. Новосибирск: Наука, 1986. — 183 с.
  30. И.П. Формы колебаний в биоритмологии. Новосибирск: Наука, 1976. — 127 с.
  31. P.M. Суточные ритмы у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. М.: Медицина, 1979. — 168 с.
  32. К.П. Биоэнергетика и температурный гомеостазис. JL: Наука. Ленингр. отд-ние, 1972. — 171 с.
  33. Индексы циркуляции и анормаьность поля геопотенциала AT 500. Метеорология и гидрология, 1996, N 6, с. 73−81.
  34. В.П. Биосистема и адаптация. Новосибирск: изд. Сиб. фил. АМН СССР, 1973, — 74 с.
  35. В.П. Современные проблемы адаптации. Новосибирск: Наука, 1980. — 191 с.
  36. В.В. Организация моделирования сложных систем. -М.: Знание, 1982, 64 с.
  37. М.Дж., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Наука, 1976. — 736 с.
  38. Кибернетический сборник (новая серия, выпуск 9, сб. переводов под ред. A.A. Ляпунова и О.Б. Лупанова) М.: Мир, 1972, 263 с.
  39. Г. С., Френкель Л. А. Анализ временных рядов и прогнозирование. М.: Статистика, 1973.
  40. Дж. Статистические методы в имитационном моделировании. М.: Статистика, 1978, 222 с.
  41. Ф.И., Захаров Л. В., Лисовский В. А. Суточный режим физиологических функций у здорового и больного человека. Л.: Медицина, 1966. — 200 с.
  42. Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1977.- 831 с.
  43. Л.И. Биологические ритмы и сон. М.: Наука, 1976.- 118 с.
  44. М. Временные ряды. М, Финансы и статистика, 1981.
  45. Ю.П., Березкин М. В. Актуальные вопросы хрономеди-цины. Научный обзор. М., 1981 — 56 с.
  46. М.Е., Савватев В. Б. Физиология суточного ритма животных. М. — Л., Изд. АН СССР, 1959. — 260 с.
  47. В.А. Биоклиматология человека в условиях муссонов. -Л.: Наука, 1971. 190 с.
  48. В.А., Демин Д. В., Евцилевич A.B. Биоритмология перемещения человека. Новосибирск: Наука, 1976. — 104 с.
  49. Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. М.: Наука, 1981. — 278 с.
  50. А.К. Техника статистических вычислений. М., 1971, 576 с.
  51. Н.И., Любицкий P.E. Воздействие гелиогеографических факторов на организм человека. Л., Наука, 1986, 136 с.
  52. Н.И., Сысуев В. М. Временная среда и биологические ритмы. Л.: Наука, 1981. — 126 с.
  53. К.Ф., Ушакова А. П. Климат и сердечно-сосудистая патология. М., 1965, 171 с.
  54. Оль А.И., Оль Г. И., Суворова Л. А. Влияние некоторых факторов на циркуляцию атмосферы. Труды ААНИИ, 1977, Т. 340, с. 116 131.
  55. Оль А. И. Проявление 22-летнего цикла солнечной активности в климатах Земли. Труды ААНИИ, 1969, Т. 289, с. 116−131.
  56. И.Е., Бочков В. Г. Математическое описание закономерностей временных характеристик живой системы //В кн.: Применение матметодов в решении медицинских задач. Свердловск, 1983. С. 8−10.
  57. И.Е. Природные лечебные факторы и биологические ритмы. М.: Медицина, 1988. — 288 с.
  58. И.Е., Цафрис П. Г. Биоритмология и хронотерапия. -М.: Высш. шк, 1989. 159 с.
  59. Т. Математические модели // Биологические ритмы. -М., 1984 Т.1 с. 70−86.
  60. Ю.Н. Декомпозиция моделей управляемых систем. М.: Знание, 1985, 32 с.
  61. Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1973.
  62. Дж. Химические основы медицинской климатологии. Л., 1967, 96 с.
  63. К. Циркадные ритмы и циркадная организация живых систем. В кн.: Биологические часы. Пер. с англ. М.: Мир, 1964, с. 263−306.
  64. Н. Ритмы жизни и творчества. Петроград, 1925. — 142 с.
  65. О.А., Зверяев И. И. Характеристики низкочастотной изменчивости средней тропосферы Северного полушария в зимний период. Дисперсии, тренды, дальние связи, изонормаль геопотенциала АТ 500. Метеорология и гидрология, 1996, N 5, с. 83−96.
  66. Л.Р., Ефимова JI.K. Динамика верхних слоев атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1975, 256 с.
  67. Э.Я., Груза Г. В. Индикаторы изменений климота России. Метеорология и гидрология, 1998, N 1, с. 5−18.
  68. А.Ф., Сергеев Г. А. Вопросы прикладного анализа случайных процессов. М.: Наука, 1968. 256 с.
  69. Ю.А., Чепурнов С. А., Клевезель Г. Л. и др. Биологические ритмы. М.: Наука, 1980, 319 с.
  70. A.C. Классификация атмосферных процессов Северного полушария на основе спектральных мод для прогноза погоды в Арктике. Автореф. диссертации канд. географ, наук. Л., 1986, 21 с.
  71. Руководство по месячным прогнозам погоды. М., Гидрометеоиздат, 1972, 21 с.
  72. С.О., Слоним А. Д. Циркадный ритм физиологических процессов и трудовая деятельность человека. Фрунзе: Илим, 1976 — 188 с.
  73. .И. Высотные барические образования и солнечная активность. Л., Гидрометеоиздат, 1964, 131 с.
  74. .И., Логинов В. Ф. Солнечно-тропосферные связи. Л., Гидрометеоиздат, 1969, 115 с.
  75. Сакамато Момияма М. Сезонность и смертность человека / Пер. с англ. М.: Мир, 1980. — 248 с.
  76. Г. В., Шаталина Т. А. Анормальные процессы в средней тропосфере над Дальним Востоком в 90-е годы и их экологические последствия. Доклад межд. конф. к 100-летию Дальрыбвтуза.
  77. В.А. Об одной модификации метода Косинор-анализа. // Прикладной численный анализ и математическое моделирование. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989, с. 134−139.
  78. В.А. Обработка биоритмологических данных модифицированным методом Косинор-анализа. // Биофизика, 1992, т. 37, вып. 4, с. 821−824.
  79. В.А. О модифицированном методе Косинор-анализа. // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции с международным участием стран членов СЭВ «Применение статистических методов в производстве и управлении», Пермь, 1990, с. 89.
  80. В.А. Сравнение различных подходов при обработке биоритмологических данных. // Прикладной численный анализ и математическое моделирование. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989, с. 170.
  81. В.А. Централизованные алгоритмы в линейных регрессионных моделях. // Проблемы математического моделирования, часть II (материалы первого Российско-корейского симпозиума по математическому моделированию), Владивосток, 1992, с. 148−150.
  82. В.А., Цициашвили Г. Ш. Вероятностная модель работы рыбоперерабатывающего предприятия в режиме большой загрузки. // Материалы юбилейной научной конференции «Рыбохозяй-ственные исследования океана». Владивосток, 1996, с. 9−10.
  83. В.А., Цициашвили Г. Ш. Декомпозиционные эффекты в методе Косинор-анализа. // Дальневосточный математический сборник, Владивосток, 1996, вып. 2, с. 173−176.
  84. В.А., Цициашвили Г. Ш. Зависимость циклической системы от загрузки. // Вестник ДВО РАН, 1995, 4, с. 32−34.
  85. В.А., Цициашвили Г. Ш. Метод расслоения в задаче биоритмологии. // Вестник ДВО РАН, 1995, 3, с. 66−68.
  86. В.А., Цициашвили Г. Ш. Построение нелинейных рекку-рентных моделей оцениванием вероятности экстремального скачка. // Дальневосточный математический сборник, Владивосток, 1997, вып. 4, с. 39−40.
  87. A.A. Ультрарадианные составляющие при изучении суточного ритма. Фрунзе: Илим, 1981.
  88. A.A. Некоторые аспекты математического описания биоритмов. В кн.: Циркадные ритмы человека и животных. — Фрунзе: Илим, 1975, с. 225.
  89. С.И. Актуальные проблемы космической биоритмологии. М.: Наука, 1977. — 309 с.
  90. Н.С. Влияние атмосферного давления на сердечно сосудистые заболевания. JL, 1977, '56 с.
  91. В.Н., Беспалов В. М., Цициашвили Г.III. Оценка параметров сигнала на фоне случайного шума по наблюдениям в дискретные моменты времени // Прикладной численный анализ и математическое моделирование, Владивосток ДВО АН СССР, 1989, с. 128−134.
  92. Н.В., Коломбет В. А., Шноль С. Э. Возможная космо-физическая обусловленность макроскопических флуктуаций в процессах разной природы. Научный центр биологических исследований АН СССР в Пущине, 1987, — 96 с.
  93. Ф. Временная координация физиологических функций. -В кн.: Биологические часы. Пер. с англ. М.: Мир, 1964, с. 475 509.
  94. Р.В. Численные методы. Для научных работников инженеров. М.: Наука, 1972 — 400 с.
  95. Э. Многомерные временные ряды. М.: Мир, 1974. — 575 с.
  96. С.П., Мамонтова Л. И. Метеорологический словарь. Л.,. Гидрометеоиздат, 1966, 534 с.
  97. Г. Ш. Декомпозиционные методы в задачах устойчивости и эффективности сложных систем. Владивосток, ДВО АН СССР, 1989, 117 с.
  98. Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.: Наука, 1968, 399 с.
  99. К.М. Редонажно-поисковые вычислительные методы анализа скрытых колебательных процессов в живых системах. -В кн.: Теоретические и прикладные аспекты анализа временной организации биосистем. М.: Наука, 1976, с. 11−34.
  100. Л.А. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976 -367 с.
  101. Л.А. О соотношении между периодической деятельностью Солнца и эпидемиями холеры и гриппа // Русско-немецкий журнал. Т. З, N 9, Берлин, 1927, с. 511−539.
  102. С.Э. Физико-химические факторы биологической эволюции. М.: Наука, 1979 — 263 с.
  103. Д. Качественные свойства и оценки стохастических моделей. М.: Мир, 1972, 272 с.
  104. Aschoff J. Complexity and order of the human circadian system. -Bull. Soc. ital. biol. sper., 1976, v. 52, N 18 bis, p. 1−11.
  105. Aschoff J., Wever R. Human circadian rhythms. Fed. Proc., 1976, v. 35, N 12, p. 2326−2332.
  106. Brown F.A. Biological clocks: endogenous cycles synchronized by subtle geophisical rhythms. Bio System, 1976, v. 8, N 2, p. 6781.
  107. Brown F.A. Interrelation between biological rhythms and clocks. In: Ading and Biol. Rhythms. Conf., Bay Pines, Fla, 1977. N.Y. — L., 1978, p. 215−234.
  108. Cembrowski L.S., Westgard G.O., Conover W.G., Joren E.C. Statistical analysis of method comparaison data. Testing normality. Amer. J. Clin. Pathol., 1979, v. 72, N 1, p. 21−26.
  109. Chow P.L., Tarn W.C. Periodic and traveling wave solutions to Volterra Lotlca eguations with diffusion. — Bulletin of mathematical biology, • 1976, v. 38, p. 643−658.
  110. Halberg F., Katinas G.S. Chronobiologic glossary of the International Society for the Stady of Biologic Rhythms, Chronobiologia, 1973, v. 1, p. 31−63.
  111. Halberg F., Carandente F., Cornelissen G., Katrinas G.S. Glossary of chronobiology. Chronobiologia, 1977, v. 4, zuppl., N 4.
  112. Kingma Y.J., Pronk C.N.A., Sparreboom I. D. Parameter Estimation of Power Spectra Using Gaussian Functions. Computers and biomedical research 9,1976, p. 591−599.
  113. Ludwig D. Stochastic modelling and nonlinear ascilliations. In: Nonlinear ascillations. Biol. Providence, 1979, p. 127−129.
  114. Sollberger A. Problems in the statistical analysis of short periodic time series. J. Interdiscipl. Cycle Res., 1970, v. 1, N 1, p. 49−88.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!