Введение
Глава 1. Основные аспекты информационного моделирования объектов с развивающейся структурой и обнаружение новых знаний 22
1.1. Структурное представление объектов с развивающейся структурой на основе системного подхода 22
1.2. Исследование методов формирования макросистем на основе индивидуальных свойств объектов. Магистрали развития 28
1.3. Динамические модели индивидуальных траекторий на основе балансовых уравнений. Понятие динамического гомеостаза 33
1.4. Исследование особенностей информационного моделирования состояния биообъектов 1.4.1. Бионические модели анализа функционирования биообъекта 42
1.4.2. Особенности моделирования состояния организма беременных женщин и детей 45
1.4.3. Методы извлечения информации о состоянии здоровья новорожденных 52
1.4.4. Алгоритм анализа информационных процессов биологической системы Мать-плод 60
Выводы по главе 63
Глава 2. Информационная структура и методы мониторинга функционального состояния развивающихся систем 65
2.1. Информационная структура мониторинга функционального состояния развивающейся системы 65
2.1.1. Метод оценки информационных потоков, характеризующих состояние биосистемы с учетом влияния внутренних и внешних факторов 67
2.2. Выявление скрытых закономерностей динамических процессов 71
2.3. Анализ динамических данных функционирования развивающихся биосистем. Определение магистрали развития динамических процессов 74
2.4. Метод интегральной оценки состояния биосистемы 78
2.5. Интегральный критерий оценки функционального состояния 84
2.6. Энтропийный метод оценки нестабильных состояний однородных объектов 86
2.7. Информационная структура мониторинга функционального состояния развивающихся систем на основе метода вычисления обобщенного показателя биосистемы Мать-плод (МиП) 90
2.8. Апробация методов и алгоритмов мониторинга функционального состояния развивающейся биосистемы 95
Выводы по главе 102
Глава 3. Бионическая модель и методы оценивания и прогнозирования состояния развивающихся систем с учетом управляющих воздействий 104
3.1. Бионическая модель выбора управляющих воздействий 104
3.2. Нейроэволюционный метод формирования последовательности управляющих воздействий 108
3.2.1. Прогнозирование функционального состояния объекта исследования на основе бионической модели с учетом управляющих воздействий 108
3.2.2. Проблемы обучения динамических нейронных сетей 111
3.2.3. Целевая функция и обучение нейронной сети 112
3.2.4 Эволюционный подход в структуре бионической модели 115
3.3. Результаты бионического моделирования выбора управляющих воздействий 118
3.4. Методологические основы информационного анализа данных и выбора последовательности управляющих воздействий 126
Выводы по главе 128
Глава 4. Алгоритмическое обеспечение модуля оценивания функционального состояния организма по динамической входной информации на основе методов машинного обучения 130
4.1. Исследование электрокардиограммы плода на основе синтеза слепого разделения источников и нейронных сетей 131
4.1.1. Алгоритм разделения источников абдоминальной электрокардиограммы на основе синтеза метода слепого разделения источников и нейронных сетей 131
4.1.2. Обоснование выбора рекуррентной нейросетевой модели разделения сигнала 135
4.2. Параллельное развертывание нейронной сети 136
4.2.1. Алгоритм параллельного развертывания динамической нейронной сети 139
4.3. Затухание градиента из-за линейности обратного распространения 140
4.4. Алгоритм обучения, основанный на принципе изменения знака производной 142
4.4.1. Метод Resilient propagation и его модификация для обучения развернутой нейронной сети 143
4.5. Экспериментальное исследование алгоритма 146
4.5.1. Экспериментальный подбор параметров нейронной сети 150
4.5.2. Сравнительный анализ нейросетевого подхода и анализа независимых компонент 156
Выводы по главе 161
Глава 5. Информационная система мониторинга функционального состояния организма человека с учетом управляющих воздействий 163
5.1. Информационная система нового поколения для формирования последовательности управляющих воздействий и минимизации возможности перехода в неблагоприятное функциональное состояние 163
5.2. Прототипирование 165
5.3. Проектирование системы 166
5.3.1. Технологии 166
5.3.2. Функциональные требования к системе 167
5.3.3. Архитектура информационной системы 169
5.4. Разработка информационной системы 173
5.5. Практическая апробация информационной системы 181
5.5.1. Экспериментальные данные 181
5.5.2. Оценивание функционального состояния беременных женщин 184
5.5.3. Оценивание функционального состояния детей в раннем возрасте 190
5.5.4. Исследование взаимосвязи различных стратегий адаптации беременных женщин с функциональным состоянием их детей 193
5.6. Внедрение информационной системы нового поколения и практическая значимость полученных результатов 196
5.6.1. Мониторинг и прогнозирование функционального состояния пациентов с профессиональными заболеваниями 196
5.6.2. Оценка и прогнозирование функционального состояния детей в раннем возрасте по адаптационным стратегия беременных женщин 198
5.6.4. Экономический эффект применения управляющих воздействий у беременных женщин и их детей 200
5.6.3. Прогнозирование состояния здоровья беременных женщин и выбор управляющих воздействий 203
Выводы по главе 205
Заключение 207
Список литературы 210
Приложение 1 Акты внедрения 250
Приложение 2 Патент на изобретение и свидетельства о регистрации программ для ЭВМ 259
Приложение 3 Исходные данные и результаты к главам диссертации 265
