Наведено математичні моделі біологічних та екологічних процесів від простих до складних, зокрема, локальні та просторові. Запропоновано моделі, що характеризують ізольовану, двовидові та групи популяцій, а також дисипативні системи. Розглянуто особливості управління деякими екологічними системами. Проаналізовано дисипативні структури в екологічних моделях.

Приведены математические модели биологических и экологических процессов от простых до сложных, в частности, локальные и пространственные. Предложены модели, характеризующие изолированную, двухвидовую и группы популяций, а также дисипативные системы. Рассмотрены особенности управления некоторыми экологическими системами. Проанализированы дисипативные структуры в экологических моделях.

Розглянуто загальносистемні теоретико-математичні принципи і підходи до математичного моделювання властивостей біологічних об'єктів у разі створення кібернетичних систем для дослідження дії електромагнітних полів на біологічні об'єкти.

Рассмотрены общесистемные теоретико-математические принципы и подходы к математическому моделированию свойств биологических объектов при создании кибернетических систем для исследования воздействия электромагнитных полей на биологические объекты.

In this article theoretical mathematical principles of the general systems and approaches are examined to the mathematical design of properties of biological objects at creation of the cybernetic systems for research of influence of the electromagnetic fields on biological objects.

Приведен принцип расчета "сенситизационной реакции" псевдонейронного устройства, являющейся базовым механизмом для обучения и выживания биологических организмов в окружающей среде. Исследован вычислительный аспект функциональной модели, определена целесообразность логарифмического масштабирования в процессе расчета констант математического ожидания. В качестве примера применения предлагаемой методологии рассмотрен способ формирования графической интерпретации эмпирической статистической функции в процессе преобразования выборочной вероятности на выходе генератора псевдослучайных чисел в теоретическую.

Наведено загальну характеристику постгеномних технологій. Увагу приділено базам даних нуклеотидних і білкових послідовностей. Проаналізовано особливості визначення та встановлення споріднених послідовностей, візуалізації тривимірної структури білка. Досліджено експресії геномів, показано шляхи їх регулювання.

Приведена общая характеристика постгеномных технологий. Внимание уделено базам данных нуклеотидных и белковых последовательностей. Проанализированы особенности определения и установления родственных последовательностей, визуализации трехмерной структуры белка. Исследованы экспрессии геномов и показаны пути их регулирования.

Викладено принципи побудови та дослідження математичних моделей у біології, методи спрощення, редукції систем кінетичних рівнянь, що дозволяють зменшити кількість динамічних змінних і керувальних параметрів. Розглянуто велику кількість конкретних моделей, таких як взаємодії видів, ферментативних реакцій, коливних процесів тощо, які описують поведінку біологічних систем в часі й їх самоорганізацію в просторі. Висвітлено особливості статистичної теорії процесу скорочення саркомеру в моделі збуджених водневих зв'язків.

Проблема автоматизованої обробки та аналізу даних зображень з мікроскопу має велике значення з огляду на її значний вплив на дослідження й останні розробки в області біології та медицини. Ефективні алгоритми обробки зображень сприяють розробці нових медичних діагностичних засобів і терапевтичних методів, а також сприяють розширенню нашого знання про основні механізми і процеси в живих організмах. Мета роботи - обробка мікроскопічних зображень біологічної нейронної мережі. Робота має на меті полегшити подальші дослідження біологічної нейронної мережі, що призведе до розробки більш ефективних методів діагностики, профілактики та лікування повіязаних із ними захворювань. Запропоновано алгоритм сегментації мережі біологічних нейронів, що складається з декількох кроків. На першому кроці застосовуються процедури обробки зображень, які спрямовані на підвищення якості даних зображення та виділення контурів біологічної нейронної мережі. На другому кроці будується скелетон мережі, при цьому використовується діаграма Вороного для відрізків, що складають контур об'єкта. Скелетон на основі діаграми Вороного використовується на третьому кроці для ідентифікації клітинних тіл і виокремлення їх від аксонів і дендритів. Розроблений алгоритм на основі діаграми Вороного надає змогу сегментувати окремі нейрони, локалізувати їх клітинні тіла, аксони, дендрити. Алгоритм також надає змогу представити нейронну мережу у вигляді графу. Структура даних діаграми Вороного дозволяє ефективно обчислити такий граф зі складністю O(N log N) операцій, де N - кількість точок контуру. Запропонований метод сегментації був реалізований на мовах програмування C++/Python і протестований на флуоресцентних зображеннях одержаних з CellImageLibrary (CIL). Висновки: запропонований метод сегментації спрямований на полегшення вивчення біологічних нейронних мереж. Метод надає змогу швидко сегментувати біологічну нейронну мережу за O(N log N) операцій з допомогою діаграми Вороного для відрізків. Структура даних діаграми Вороного, у свою чергу, надає змогу одержати представлення відсегментованої нейронної мережі у вигляді графу з атрибутами. Таким чином, можуть бути застосовані класичні алгоритми обробки графів для аналізу нейронної мережі і обчислення її різноманітних характеристик (наприклад, знаходження числа зв'язків між окремими нейронами, найкоротшого шляху передачі сигналу між двома нейронами тощо).

Розглянуто особливості біотехнічних систем (БТС) як окремого класу великих складних систем, в межах яких об’єднані в єдине ціле технічні та біологічні елементи. Наведено класифікацію БТС. Описано функціональні характеристики та параметри якості БТС. Досліджено взаємні впливи біологічних та технічних елементів. Показано, що проектування технічних складових БТС неможливе без урахування параметрів біологічних складових, що потребує моделювання як технічних, так і біологічних підсистем та їх взаємозв'язків. Наведено загальні принципи та інструменти моделювання біотехнічних систем. Відзначено особливості та розглянуто підходи до моделювання окремих фізіологічних систем організму людини. Подано приклади моделей окремих систем та фізіологічних процесів.

Роботу присвячено складності моделювання функціонування динамічних систем різної природи (сенсори, детектори, інтелектуальні матеріали та інші джерела інформації). Дія факторів стресу навколишнього середовища або діяльності збільшує статичну складність джерел інформації, що призводить до динамічної складності. Інформація про це міститься в структурі індукованих взаємозв'язків, прихована складність яких обмежує можливості прогнозування функціонування динамічної системи в реальному часі. Мета роботи - когнітивна візуалізація функціонування різних джерел інформації. Морфологічно різні динамічні системи функціонально підкоряються одним і тим же екстремальним принципам фізики, а досліджуються за динамічними і статистичними методами. Їх взаємодоповнюваність надала змогу уніфікувати реконструкцію тривимірної топологічної моделі функціонування джерела інформації за вимірюваним фрактальним сигналом. Встановлено, що прихована структура сигналу визначається просторовими неоднорідностями, які породжують неоднорідності в часі джерела інформації і середовища передачі. Фактори стресу збільшують складність просторово-часових сигнатур, що надає змогу оцінити складність їх конфігурацій по збільшенню кількості складових і охопленій площі. Тому структура фрактального сигналу може бути проаналізована в реальному часі з використанням взаємодоповнюючих імовірнісних та детермінованих методів. Створення атласу сигнатур фрактальних сигналів спрощує ідентифікацію та класифікацію джерел інформації різної природи. Його використання зменшить когнітивні проблеми, які пов'язані зі складністю та розширить набір інструментів прогнозної аналітики. Візуалізація прихованих просторово-часових особливостей електрофізіологічних сигналів демонструє переваги і обгрунтованість когнітивної візуалізації функціонування різних підсистем організму людини.