отчет об исследованиях по тематике, относящейся к компетенции Отделения ядерной физики РАН
отчет сектора взаимодействия радиоволн с плазмой
отчет сектора теории сверхпроводимости
отчет сектора теории твердого тела
отчет сектора квантовой теории поля и квантовой статистики
отчет сектора теории элементарных частиц
отчет сектора физики высоких энергий
|
Отчет сектора теоретической биофизики |
Заведующий сектором - Д.С.Чернавский.
В секторе работает 3 сотрудника, среди них 2 доктора физ.-мат. наук и 1
кандидат физ.-мат. наук, а также 2 аспиранта и 2 студента.
Опубликовано или послано в печать 18 научных работ,
принято участие в 5 конференциях, сделано 18 докладов.
Тематика исследований в 1999 г.:
- теоретическое исследование процессов пространственной самоорганизации в биологических системах,
- моделирование структурообразования в колониях микроорганизмов,
- моделирование пространственной эволюции гетерогенной многоклеточной популяции,
- исследование систем связанных релаксационных осцилляторов,
- моделирование туннельного транспорта электронов в биологических объектах,
- моделирование экономической структуры общества
Основные научные результаты, полученные в 1999 г.:
- Математическое моделирование экономических процессов
(руководитель темы: Д.С.Чернавский)
В рамках этой темы решен ряд задач, которые представляют интерес сами по себе и, кроме того,
должны входить, как ее блоки в более ощую модель открытого общества. Исследована
экономическая структура общества (ЭСО) в России. Показано, что распределение населения по
накоплениям бимодально и, кроме того, имеется небольшая по численности группа сверхбогатых
людей. Исследована роль ЭСО в современной экономике России. Исследована роль
государственного регулирования производства и потребления товаров и услуг первой
необходимости. Показано, что без госрегулирования в этой отрасли стабильное существование
страны невозможно. Исследована роль государства во внешней торговле. Показано, что в
проблеме выхода из кризисной ситуации этот фактор играет ключевую роль.
Заключение: тема продолжается.
- Иследования процесса генерации ценной информации
(руководитель темы: Д.С.Чернавский)
В рамках этой темы проведено сопоставление процессов распознавания образа (как в
традиционной диагностике, так и в нейропроцессорах) и процесса мышления. Показано, что
в основных чертах эти процессы сходны. На основании этой аналогии предложены математические
модели мышления (как логического, так и интуитивного), которые являются аналогами моделей
нейрокомпьютинга. В рамках модели показано, что главную роль в интуитивном мышлении играет
интеграция информаций, поступающих от разных обучающих множеств.
Заключение: тема продолжается.
- Теоретическое исследование процессов пространственной самоорганизации в биологических
системах (руководитель темы: А.А.Полежаев)
Построена модель пространственно-временных структур распределений ионов и транмембранного
потенциала на поверхности гигантской клетки водоросли Chara. Модель позволила качественно
объяснить роль света в формировании таких структур, а также участие внутриклеточной
фотосинтетичесой системы в этих процессах. Построена модель, описывающая рост гетерогенной
опухоли. Показано, что доминирование клеточной популяции может быть обусловлено повышенной
подвижностью клеток.
Заключение: тема продолжается.
Проекты, выполнявшиеся в 1999 году:
- РФФИ N 99-01-00439
"Математическое моделирование процессов пространственно-временной
самоорганизации в развивающихся системах". Руководитель: Чернавский Д.С.
(8 исполнителей);
- РФФИ № 96-15-97782
"Математическое моделирование биологических процессов".
Руководители: Чернавский Д.С. и Романовский Ю.М.
(проект поддержки научных школ, 23 исполнителя)
Участие в конференциях:
- II Съезд биофизиков России, 22 - 29 августа 1999 г.; Москва;
Д.С.Чернавский (6 докладов), А.А.Полежаев (2 доклада), Волков Е.И. (доклад);
- Всероссийская конференция "Компьютерное моделирование в науках о человеке и обществе", 27 июня - 3 июля 1999 г., Вологда;
Д.С.Чернавский (2 доклада);
- Конференция "Математика, компьютеры, образование", июнь 1999 г., Суздаль;
Д.С.Чернавский (2 доклада);
- Симпозиум "Системные проблемы математического моделирования социально-экономических процессов"
29 сентября - 4 октября 1999 г., Сочи;
Д.С.Чернавский (4 доклада);
- Международная конференция "Теория и математика в биологии и медицине", 29 июня - 3 июля 1999 г., Амстердам, Нидерланды;
А.А.Полежаев (доклад);
Совместная работа:
- Университет им. Отто фон Герике, Магдебург, ФРГ (группа проф. S.C.Muller'а)
Моделирование регуляции формообразования в химических и биологических системах
Список литературы, опубликованной и принятой в печать
в иностранных журналах в 1999 году:
- D.S.Chernavskii, V.P.Karp, A.P.Nikitin, B.V.Zubov
"Analysis of organism response on weak electrical stimulation in acupuncture points",
in "Novel Laser Methods in Medicine and Biology", SPIE, vol.3829, p.34-40, 1999;
- D.S.Chernavskii, V.P.Karp, A.P.Nikitin, I.V.Rodstat, B.V.Zubov
"Autodiagnostic System and Puncture Therapy",
in "Novel Laser Methods in Medicine and Biology", SPIE, vol.3829, p.155-161, 1999;
- V.P.Karp, A.P.Nikitin, I.V.Rodstat, D.S.Chernavskii, B.V.Zubov
"Neurocomputing Modeling of Yuman Autodiagnostic System",
in "Novel Laser Methods in Medicine and Biology", SPIE, vol.3829, p.162-164, 1999;
- D.S.Chernavskii, N.I.Starkov, A.V.Scherbakov
"The Dynamic of Economic Society Structure",
J. of Mosc.Phys.Soc., vol.9, N 12, 89-99, 1999;
- Polezhaev A.A., Kolobov A.V.
"Mathematical modelling of heterogeneous tumor growth: the problem of cell subpopulation domination",
Abstracts of the international conference "Theory and Mathematics in Biology and Medicine",
Amsterdam, 1999, p. 411;
- Kolobov A.V., Polezhaev A.A., Solyanik G.I.
"The Role of Cell Motility in Metastatic Cell Dominance Phenomenon: Analysis by a Mathematical Model
J.Theor.Biol. (in press)
Список литературы, опубликованной и принятой в печать
в российских журналах в 1999 году:
- Т.В.Веселова, В.А.Веселовский, А.Г.Колупаев, Е.А.Леонова, Д.С.Чернавский
"Математическая модель ускоренного старения семян",
Биофизика, 44, вып.3, стр.510-517;
- Веселовский В.А., Веселова Т.В., Чернавский Д.С.
"Трехфазная (парадоксальная) дозовая зависимость реакции растительной клетки на факторы внешней
среды", Российский Химический журнал - ЖВХО им. Д.И.Менделеева, (в печати);
- В.К.Ботоврин, В.П.Карп, А.П.Никитин, И.В.Родштат, Д.С.Чернавский
"Исследование нейрофизиологических механизмов функционирования аутодиагностической системы человека",
Доклады конференции "радиоэлектроника в медицинской диагностике", 29 сентября - 1 октября 1999 г. Москва;
- Д.С. Чернавский
"Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики",
УФН (в печати);
- Д.С.Чернавский, О.Д.Чернавская
"Проблема необратимости в квантовой механике", КСФ, N 5, 1999;
- Д.С.Чернавский, Н.И.Старков, А.В.Щербаков
"Динамическая модель закрытого общества", Препринт ФИАН N 36, 1999;
- Д.С.Чернавский, Н.И.Старков, А.В.Щербаков
"Динамическая модель закрытого общества",
в сб. "Социальная Информатика 99", Москва, Из-во Соц.Тех.Инст., ред.Б.А.Суслаков, 1999 г.;
- Д.С.Чернавский, Б.А.Суслаков, А.В.Щербаков
"Социально-экономический бюллетень", Москва, Из-во Соц. Тех, Инст., 1999 г.;
- Полежаев А.А., Колобов А.В.
"Модель роста гетерогенной опухоли",
Тезисы II Съезда биофизиков России (том 3), МГУ, Москва, 1999, с.438;
- Волков Е.И., Волков Д.В., Столяров М.Н.
"Ритмы биоосцилляторов, обменивающихся ингибитором",
Тезисы II Съезда биофизиков России (том 3), МГУ, Москва, 1999, с.403;
- Петров И.Б., Полежаев А.А., Шестаков А.С.
"Численное моделирование волновых процессов в нелинейных активных средах",
Математическое Моделирование (в печати);
- Колобов А.В., Полежаев А.А., Соляник Г.И.
"Роль клеточной подвижности в явлении доминирования метастатически активных клеток в опухоли",
Биофизический вестник (Вестник Харьковского университета) (в печати);
Информация о работах, имеющих практическое применение:-
Работы по созданию и внедрению прибора УКАСКЭДФ (компьютерная автоматизированная
система кинетической электорпунктурной диагностики). Электропунктурная дигностика
основана на измерении отклика организма при электрическом воздействии на биологически
активную точку (метод Фоля). Метод кинетической электропунктурной диагностики был
предложен А.Н.Зиневичем, сотрудником лаборатории электронов высокой энергии ФИАН
(руководитель - А.А.Комар).
В этом методе, в отличие от метода Фоля, измеряется кинетика отклика, что позволяет получить
более важную информацию о состоянии организма. Исследование биофизических механизмов процесса
было проведено в секторе теоретической биофизики Отделения теоретической физики (руководитель -
Д.С.Чернавский).
Метод кинетической электропунктурной диагностики был верифицирован на группе гинекологических
заболеваний и там оказался достаточно эффективным. Программное обеспечение и разработка
прибора в форме, пригодной для практического использования в современной медицине, было
проведено совместными усилиями сотрудников ФИАН, ИОФАН, МИРЭА и ряда клиницистов. В результате
создан прибор - УКАСКЭД, (Патент N 2093134 от 20-ого октября 1997 г.).
Прибор прошел апробацию в ряде клиник и сейчас рекомендован к применению в медицинской
практике Комитетом по Новой Медицинской Технике Минздрава (Разрешение N 29/23-700-99 от 9 июня
1999 г.). В настоящее время прибор КАСКЭД эффективно используется в поликлиниках Москвы и ряда
других городов. Он обеспечивает раннюю диагностику заболеваний репродуктивных органов женщин и
девочек (доброкачественные и злокачественные опухоли, воспаления, состояние беременности) в
случаях, когда традиционные клинические методы (рентгенология, УЗИ и т.п.) еще не в состоянии
обнаружить отклонения от нормы. В этом качестве прибор КАСКЭД уже имеет практическое применение.
Сейчас ведутся работы по расширению области применения метода КАСКЭД и использованию его для
диагностики состояния более широкого набор органов, как мужчин, так и женщин. Эти работы имеют
переспективу практических применений.
Информация о работах, имеющих перспективу практических применений:-
В секторе теоретической биофизики (руководитель - Д.С.Чернавский) в течение последних
10 лет ведутся работы по математическому моделированию экономических процессов
(применительно к условиям современной России). Цель работ - построение базовой модели
экономического поведения общества в автономной стране.
Последнее означает, что страна достаточно обеспечена ресурсами и может существовать,
как в автономном (изолированном) режиме, так и во взаимодействии с другими странами.
Модель должна описывать не только стационарные состояния общества, но и динамику ее
развития в нестационарной (в частности, кризисной) ситуации. Главная цель построения
такой модели - создать инструмент для поддержки принятия решений на уровне руководства
страной. Такая модель должна использоваться в диалговом режиме. В идеале она должна быть
оформлена как игровая модель. в которой ответы визуализированы ( например, хотя бы в
форме фазовых портретов). Однако, такая задача нами пока не ставится, ввиду технической
сложности ее реализации. Модель должна давать качественные ответы на вопросы о том,
каковы будут последствия того или иного решения на макроэкономическом уровне (или каковы
будут последствия, если не будет принято никаких решений).
Работы по исследованию старения семян. Процесс старения семян представляет интерес как
в теоретическом, так и практическом аспектах. При хранении семян значительная часть их
теряет способность давать полноценное потомство, что проявляется в понижении всхожести и
урожайности. На кафедре биофизики биологического факультета МГУ ведутся экспериментальные
исследования процесса старения семян (руководит ими В.А.Веселовский). В секторе
теоретической биофизики Отделения теоретической физики ведутся теоретические исследования
в том же направлении (Д.С.Чернавский). В настоящее время разработан неповреждающий
флуоресцентный метод определения жизнеспособности семян. Создан прибор предпосевной
диагностики семян, который позволяет отобрать наиболее жизнеспособные и продуктивные
семена. Показано (на примере семян овощных культур), что благодаря этому всхожесть
повышается на десятки процентов, а урожайность - почти вдвое. В настоящее время прибор
уже имеет перспективу практического использования. В ближайшем будущем он может быть
доведен до стадии передачи для дальнейшей разработки и внедрения в с/х производство.
Проведены исследования биофизических процессов, ответственных за старения семян.
Показано, что в этом процессе главную роль играет состояние клеточной оболочки семян и,
в частности, состояние пор, от которых зависит водный режим хранящегося семени.
Предложена и исследована математическая модель процесса старения семян. Она хорошо
описывает имеющиеся экспериментальные данные и позволяет сформулировать вопросы для
дальнейших исследований. В перспективе эти работы должны послужить основой для разработки
методов предпосевной диагностики и обработки семян с целью повышения их всхожести и
урожайности.
|
