Введение
ГЛАВА 1; Возможные подходы к редукции сложности моделей экосистем . 11
1.1. Сложность моделей экосистем и возможность ее редукции. 11
1.1. О понятии «сложность» 11
1.2. Подходы к редукции сложности систем : 12
1.2. Феноменологическое моделирование и симметрия 18
1.2.1. Принципы феноменологического моделирования. 18
1.2.2. Выбор феноменологической модели для моделирования экосистем:. 22
1.2.3. Нейронные сети в качестве феноменологической модели эволюционирующих: систем. 27
1.2.4. Симметрия в понижении сложности описания систем 30
1.3. Замкнутые экологические системы, их свойства и оценки степени замкнутости . 32
1.3.1. Общие представления о замкнутости.. 32
1.3.2. Экспериментальные замкнутые экосистемы 35
1.3.3. Оценки степени замкнутости потоков веществ в ЗЭС. 37
1.3.4. Стехиометрические ограничения и степень замкнутости экологических систем: 45
1.3.5. Связь замкнутости с устойчивостью экосистем. 45
1.4. Оптимальность в моделях природных и экспериментальных экологических систем 54
1.4.1. Экстремальные принципы в экологии. 54
1.4.2. Проектирование ЗЭСЖО для космических приложений: 57
ГЛАВА 2. Феноменологическая неиросетевая модель и свойства сложности эволюционирующих систем .. 60
2.1. Общее описание нейросетевой модели и вычислительного эксперимента. 60
2.1.1. Описание нейросетевой модели. 60
2.1.2. Постановка вычислительного эксперимента. 63
2.1.3. Оценка сходства структур НМО:. 66
2.1.4. Контрастирование НМО. 67
2.2; Результаты вычислительных экспериментов с нейросетевой моделью 67
2.2.1. Особенности структуры нейросетевых модельных объектов.. 67
2.2.2. Сопоставление обнаруженных свойств НМО со свойствами других биологических систем. 71
2.3. Теоретический анализ механизмов формирования кластеров. 72
2.3.1. Локальная симметрия структур НМО, выполняющих одинаковые функции 73
2.3.2. Дискретная симметрия. Число кластеров, формируемых структурами НМО. 75
2.3.3. Аналоги функционально-инвариантных преобразований в биологических системах. 76
2.4; Экспериментальная проверка эквивалентности структур нмо; выполняющих одинаковые функции . 77
2.5. Возможность редукции сложных нмо к менее сложным. 83
2.6. Опыт поиска симметрии в простых моделях экосистем 85
ГЛАВА 3. Фактор замкнутости и свойства экосистем 96
3.1. Формальный коэффициент замкнутости экосистем . 96
3.2. Свойства и применимость формального коэффициента замкнутости 101
3.2.1. Физический смысл ФКЗ.. 101
3.2.2. Применимость ФКЗ к сложным системам. 103
3.2.3. Комбинаторные свойства ФКЗ. 104
3.3. Фактор замкнутости и пределы точности прогноза стационарного состояния зэс (естественный разброс и ошибки измерения) 106
3.3.1. Влияние замкнутости на точность прогноза стационарного состояния простой экосистемы 106
3.3.2. Специфика статистической обработки данных по ЗЭС. 109
3.4. Устойчивость экосистем с разной степенью и типом замкнутости. 113
3.4.1. Об эволюционной (непрерывной) достижимости полной замкнутости. 113
3.4.2. Достижимость стационарного состояния экосистемой с трофическими циклами. 116
3.4.3. Влияние изменения ФКЗ на устойчивость модели экосистемы общего вида 117
3.5. Стехиометрические ограничения в ЗЭС 126
3.5:1. Нормированные стехиометрические коэффициенты 126
3.5.2. Случай полнозамкнутых экосистем. 127
3.5.3. Неполнозамкнутые экосистемы. 131
3.5.4. Случай метаболизма с частичной адаптивностью 133
3.5.5. Случай адаптивного метаболизма.. 140
ГЛАВА 4. Оптимальность в моделях замкнутых экологических систем космического назначения 144
4.1. Минимальная модель ЗЭСЖО 144
4.1.1. Методологические рамки рассмотрения ЗЭСЖО: 145
4.1.2. Предварительная оценка уровня замкнутости (физиологическая рамка) 146
4.1.3. Принятый в работе уровень детализации описания ЗЭСЖО: 147
4.2. Критерий минимальной массы и оптимальные конфигурации ЗЭС 149
4.2.1. Требования к точности представления данных. 149-
4.2.2. Результаты вычисления оптимальных структур СЖО для космических миссий (метаболическая рамка) 150
4.2.3. Результаты вычисления оптимальных структур СЖО для космических миссий* (техническая рамка).. 152
4.3. Оптимальность систем энергообеспечения космических СЖО. 156
4.4. Интегральный критерий максимальной надежности 160
4.4.1. Общая форма интегрального критерия максимальной надежности. 160
4.4.2. Оценка надежности собственно ЗЭСЖО. 161
4.4.3. Качество жизни и надежность 163
4.4.4. Критерий надежности и сценарии экспедиции. 164
4.4.5: Примеры применения интегрального критерия максимальной надежности 168
Заключение 172
Результаты и выводы. 174
Литература. 176
Приложения.. 191
