Лекц Еремин Цифр Модель H Sapiens (апр 2022)

1. Неделя науки КубГУ 2022 «IQ-game» День интеллект-игр Открытая лекция на физтехе Цифровая модель Homo sapiens – постановка проблемы • «Digital MockUp», «Digital Twin», «Digital Clone» - модель, двойник, клон • ЗD модели структур и 4D функций человека • бионика: от естественного интеллекта к искусственному • модели в биомеханике • актуальность для инжиниринга био-технических систем Еремин Алексей Львович докт. мед. наук профессор кафедры физики и информационных систем https://www.researchgate.net/profile/Eryomin-Alexey/research

2. IQ Интеллект — качество психики, состоящее из - способности адаптироваться к новым ситуациям, - способности к обучению на основе опыта, - пониманию и применению абстрактных концепций и - использованию своих знаний для управления окружающей средой (Encyclopedia Britannica, 2022) Синонимы: ум, разум, noo, intellectus, mind, intelligence Коэффицие́нт интелле́кта (англ. IQ — intelligence quotient — количественная оценка уровня интеллекта человека (коэффициент умственного развития) относительно уровня интеллекта среднестатистического человека

3. Игра́ («игровая деятельность») — инстинктивный способ получения и развития навыков людьми и животными в момент отсутствия непосредственной угрозы для жизни, характеризуется тенденцией к повторению и наработке жизненно необходимых рефлексов • Модели́рование • — исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователей.

4. Нереальное, сказочное, виртуальное, ошибочное моделирование - фантастика, игры разума в фабрике грез • Пренебрежение количественными возможностями • гравитации, • скорости передвижения, • способностям зрительного анализатора • возможностей интеллекта • «Супермен», • «Матрица», • «Область тьмы» • «Люси» • «Превосходство»

5. Реальные модели: 3D атласы по физиологии и анатомии – ПО, техника и on-line Для учебного процесса, лучшего понимания, запоминания

6. Модель электрофизиологии сердца и ЭКГ Волна Р - деполяризация предсердий, распространяется от узла SA к узлу AV и от правого предсердия к левому. Интервал PR - отражает время, необходимое электрическому импульсу для прохождения от синусового узла через AV-узел. Комплекс QRS представляет собой быструю деполяризацию правого и левого желудочков. Сегмент ST - период деполяризации желудочков.  Волна Т представляет собой реполяризацию желудочков

7. Модель анатомии, физиологии, биомеханики сердца и кровотока

8. Модели движения глазайтрекинг метод

9. Модели фокуса зрительного анализатора и распознавания образов

10. Модель слухового анализатора и акустической волны(16 - 20 000 Гц, 30-50 дБА)

11. 3D моделирование для учебных и исследовательских целейв физиологии и анатомиимозга • https://www.brainfacts.org/3d-brain#intro=true • https://sketchfab.com/3d-models/anatomy-of-the-human-brain-2019-4870387fd52b4706a87b1f3337356579 • https://open3dmodel.com/ru/3d-models/3d-model-realistic-human-brain_179248.html • https://open3dmodel.com/ru/3d-models/3d-model-human-brain_179286.html • https://visual-science.com/ru/projects/interactive-widget/brain/ • http://newtonew.com:81/science/otdely-mozga-na-3d-modeli • https://www.turbosquid.com/ru/3d-models/3d-model-human-brain-anatomy-1437415

12. 3D МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ-АНАТОМИИ МОЗГА Лобные доли Височные доли Затылочные доли

13. 3D-моделированиеGIF (англ. Graphics Interchange Format «формат для обмена изображениями») — растровый формат графических изображений. Способен хранить сжатые данные без потери качества в формате не более 256 цветов.

14. Регистрация структуры физическим методом - послойная компьютерная томография (КТ-мозга)с созданием компьютерных моделей

15. Модели структур мозгаВИЗУАЛИЗАЦИЯ структуры и функций интеллекта Электрон-микроскоп ПЭТ фМРТ Глубокая стимуляция мозга

16. Модель функций в мозге,функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) 4D моделирование - это добавление в классическое 3D представление ещё одного измерения – времени.

17. Эргоно́мика (от др.-греч.ἔργον — работа + νόμος — закон) — научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека и других элементов системы, а также сфера деятельности по применению теории, принципов, данных и методов этой науки для обеспечения благополучия человека и оптимизации общей производительности системы» Модели в биомеханике ГОСТ Рабочее место при выполнении работ сидя ГОСТ Эргономическое проектирование центров управления. Эргоно́мика (от др.-греч. ἔργον — работа + νόμος — закон) — научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека и других элементов системы, а также сфера деятельности по применению теории, принципов, данных и методов этой науки для обеспечения благополучия человека и оптимизации общей производительности системы»

18. Моделирование биомеханики, движений человека

19. Важность надежности оператора в системе человек-машина с динамикой изменений окружающей среды, транспортными потоками, графиком движения, характером и скоростью движения, слежением за опознавательными знаками и приборами; ответственностью за безопасность людей и сохранность транспортного средства, дефицитом времени для принятия срочных решении. в т.ч. водителей (авто, авиа-, космос-, ж/д, река-море, электротранспорта) их сенсорные, эмоциональные, информационные, интеллектуальные нагрузки (напряжение) связаны: При пониженной стрессоустойчивости, повышенном эмоциональном напряжении возможны: - срыв деятельности с сужением объема восприятия и внимания, с возникновением «сбоев» памяти, «выбивания» цели человека; - впадение в шоковое состояние и произведение хаотичных действий и движений; - затруднении концентрации внимания, нарушения кратковременной памяти, дезорганиации деятельности, преждевременных реакциях, нарастании ошибок (главным образом по типу ложных тревог), развития утомления за счет избыточных энерготрат; - авариям летальным исходам. • Видео работы бортового комплекса обороны Л-370 «Витебск» из кабины российского ударного вертолета Ка-52 «Аллигатор» во время прикрытия высадки десанта на аэродром Гостомель под Киевом 24 февраля 2022 https://www.youtube.com/watch?v=pptm5A3IP0w

20. Модель стратегии гигиенической регламентации факторов условий труда при работах с выраженными информационными нагрузками

21. Современная (несовершенная) описательная база и нормы для биотехнических систем • ГОСТ Р ИСО 10075-1-2019 Эргономические принципы обеспечения адекватности умственной нагрузки Часть 1 Основные понятия, термины и определения • ГОСТ Р ИСО 10075-2-2009 Эргономические принципы обеспечения адекватности умственной нагрузки Часть 2 Принципы проектирования • ГОСТ Р ИСО 10075-3-2009 Эргономические принципы обеспечения адекватности умственной нагрузки Часть 3. Принципы и требования к методам измерений и оценке умственной нагрузки • ГОСТ 12.2.032-78 Рабочее место при выполнении работ сидя • ГОСТ Р ИСО 11064-4-2015 Эргономическое проектирование центров управления. Часть 4. Расположение и размеры рабочих мест • ГОСТ Р 55241.50— 2014/ ISO/TR 16982:2002 Эргономика взаимодействия человек-система Методы обеспечения пригодности использования в человеко-ориентированном проектировании • ГОСТ Р ИСО 6385-2007 Применение эргономических принципов при проектировании производственных систем • ГОСТ ISO 9612- 2016 Измерения шума для оценки его воздействия на человека • ГОСТ Р 56228-2014 Освещение искусственное Термины и определения • СП 2.2.3670-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям трудам» • СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»

22. К эргономичности гаджетов и ИКТ • - дополненная, виртуальная реальность • - оптимизация наручного интерфейса • - эргономичная клавиатура и дисплей • - мозг-модем-компьютер • - элементы ИИ, облачные технологии, коллективный интеллект

23. Три возможных вида цифровых моделей H.sapiens • Цифровая модель • (Digital MockUp or DMU) • — это геометрическое представление объекта или набора объектов (транспортное средство, здание, человек-машина), как правило, в 3D, созданное на компьютере для его анализа, управления им и имитации определенного поведения.

24. Цифровой двойник (Digital Twin)  — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвёртой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты

25. Цифровой клон — цифровой человек  • — создание или воссоздание образа человека и его голоса с использованием CGI (англ. computer-generated imagery, букв. «изображения, сгенерированные компьютером») — компьютерной графики и звука, который часто неотличим от реального человека 

26. Лекция была по принципу Потока Сознания Благодарю за внимание ! Мозговой Штурм – за Вами !

27. Вопросы: • А по вашему мнению • какие модели могут быть актуальны-важны для: • - познания-понимания в учебных целях, • - инжиниринга био-технических систем, • - научных исследований.

28. Дополнительные материалы к лекции по трендам: • симуляция ноогенеза – графические модели появления и эволюции интел-систем • параметры физики сигналов-носителей информации и коды мозга

29. ЭВОЛЮЦИЯ Homo И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОТЛИЧИЯ ПОЯВЛЯВШИХСЯ НОВЫХ ВИДОВ ЧЕЛОВЕКА

30. Увеличение скорости реакции в эволюции •  "Закон увеличения скорости адаптации": скорость адаптации, рефлексии, движения, обмена веществом и информацией возрастает на каждом новом уровне эволюции и организации биологических систем; приспособляемость (организма, популяции) улучшается с увеличением скорости реагирования на изменения окружающей среды. В многоклеточном организме - скорость движения крови по сосудам ~0,05 м/с, импульса по нервным волокнам ~100 м/с; В популяции человечества – коммуникации: звуковые (голосовые, аудио) ~300 м/с, квантово-электронные ~3∙10 в 8 степени м/с (скорость радио-электромагнитных волн, электротока, света, опто-, теле-коммуникаций).

31. Увеличение количества компонетовинтел-системы Развертка количества компонентов интеллектуальных систем в филогенезе, онтогенеземозга и ноогенезе человечества (аналоговые модели) ОСНОВНОЙ НООГЕНЕТИЧЕСКИЙ ЗАКОН в эволюции человечества, как в единой целостной автономной организационно-замкнутой информационно-интеллектуальной биосистеме, проявляются (моделируются, симулируются) в кратком повторении отдельные черты филогенеза и в длительном повторении некоторые характеристики онтогенеза мозга человека (гипотеза)

32. Увеличение количества связей интел-системы • Эволюция количества связей интел-систем • А - кол-во синапсов между нейронами при индивидуальном развитии (онтогенезе) мозга, • В - кол-во связей между людьми в динамике роста популяции человечества, • С - кол-во синапсов между нейронами при историческом эволюционном развитии (филогенезе) нервных систем до мозга человека У каждого нейрона ~ 7000 синапсов (соединений); у каждого человека ~150 связей человека с другими людьми «Число Данбара»

33. НООГЕНЕЗ - эволюция материи-носительницы интеллекта

34. ФЕНОМЕН ЭВРИКИ, ИНСАЙТА, ПОЯВЛЕНИЯ ИДЕИ, СИНТЕЗА ТВОРЧЕСТВА • ЭЭГ • СИСТЕМОКВАНТЫ, ГОЛОГРАММА • КОННЕКТОМ • ОБЪЕДИНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

35. Модель Ходжкина — Хаксли (1963) — математическая модель, описывающая генерацию и распространение потенциалов действия в нейронах С чего начинается РОСТ ОТРОСТКА ОТ НЕЙРОНА К НЕЙРОНУ для формирования связи (появления новой ассоциации, мысли, идеи)?... Опубликована (Science, 2016) рабочая гипотеза о формированиях на мембране одноклеточных бактерий для дальнейшего движения/ ФАКТОР РОСТА НЕРВОВ (NGF). Относится к семейству нейротрофинов, необходим для поддержания жизнеспособности нейронов, стимулирует рост и ветвление аксонов, предотвращает нейродегенерацию. (1986) ПЕРЕДАЧА С СЕНСОРН- на МОТОРН- НЕЙРОН. КРАТК- и ДОЛГО-ВРЕМЕННАЯ ПАМЯТЬ (2000 г.)

36. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ЧЕЛОВЕКОМ - рефлекторнаятеория акад. И.П.Павлова, - информационнаятеориявозникновенияэмоцийакад.П.В.Симонова, - учениеобинтероцепцииакад.В.Н.Черниговского- учение о функциональныхсистемахакад.П.К.Анохина- гипотеза информационного синтеза сознания член-кор.РАН А.М.Иваницкого- «новая наука о человеческой памяти» нобелевского лауреата Э.Канделяспособствуют развитиютеорииинтеллектуальныхсистем

37. ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ ПО СПОСОБАМ ВОСПРИЯТИЯ И ПРОИЗВОДСТВА

38. ТРЕНД XXI ВЕКА: ИНФОРМАЦИЯ, ЕДИНИЦЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ЕЕ ВЕЛИЧИН ИНФОРМАЦИЯ — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления (Закон «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» от 27.06.2006 г. N149-ФЗ).

39. ИНФОРМАЦИОННЫЙ БУМ И РЕВОЛЮЦИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ Взрывной рост На 6,6 млрд. чел. приходится: - 6 млрд. телефонов (данные компании «Ericsson», 2012), - 6 млрд. телевизионных установок ("Guinnes Today", 2012), - 2 млрд. компьютеров («Gartner», 2012), -2,3 млрд. пользователей Интернета («Internet World Stats», 2012) Можно сравнить с законом Мура

40. ЭНЕРГИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ Eintel= I·a·S

41. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФИЗИОЛОГИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗУМНОГО ВИДА МАТЕРИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ (греч. еnergeia – деятельность), которой обладает и которую затрачивает интеллектуальная система, находится в зависимости и характеризуется количеством информации (I) проводимой с ускорением (a) по рефлекторному пути (S) Eintel = I·a·S

42. СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ И ВОЗМОЖНЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СТРАТЕГИИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ РЕГЛАМЕНТАЦИИ УСЛОВИЙ ТРУДА С ВЫРАЖЕННЫМИ ИНФОРМАЦИОННЫМИ НАГРУЗКАМИ с целью оптимизации благоприятных и профилактики неблагоприятных воздействий в т.ч. сигналов-носителей информации (зрительной, аудиальной), физических и др. факторов, для совершенствования нервно-эмоционально-напряженного, умственного, инновационного труда, адекватности умственной нагрузки • СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений • СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки. • СП № 4616-88 Санитарные правила по гигиене труда водителей автомобилей. • СанПиН 2.5.1.2423-08 Гигиенические требования к условиям труда и отдыха для летного состава гражданской авиации. • СанПиН 2.2.1/2.1.1. 1278–03 Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий; • СНиП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение. • СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. • P 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда • СП 2.2.2.1327-03 Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту. • MP 2.2.9.2311-07 Методические рекомендации. Профилактика стрессового состояния работников при различных видах профессиональной деятельности. • МР Информация как гигиенический фактор и принципы профилактики для инновационного труда (методические рекомендации). М.: ФГБУ НИИ МТ РАМН, 2013 – 44 с. Утв. Научным советом №45 «Медико-экологические проблемы здоровья работающих» РАМН 1 марта 2013 г. * - единицы измерений не входят в ГОСТ 8.417-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин» и Постановлением Правительства РФ от 31.10.2009 г. N 879 «Об утвержде нии Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации»

43. Примеры инновацийв ИТ-автоматизации для оптимизацииинтел-труда - проект «Мозг Анимат» на основе теории функциональных систем П.К. Анохина (Редько В.Г., Анохин К.В. и др., 2007), - психолингвистические модели «Ваал» и «Словодел» (Атжанов Р. 2012), • модели машинного распознавания изображений (фирмы ИБМ, Хитачи), • блоки комплексных адаптивных систем (Holland J.H., 2012), • .концепция Google Glass  (2013),  дополненную реальность Семантическое облако и фрагмент графовой визуализации структурно-частотного контента научного текста: «Проблема физиолого-гигиенической оценки информационных нагрузок для оптимизации труда» по программе http://neurocomp.ru/