Post on 03-Jul-2015
transcript
TEORIA GENERALǍ A TEORIA GENERALǍ A SISTEMELORSISTEMELOR
((GENERAL SYSTEM THEORYGENERAL SYSTEM THEORY))
Sef lucrari dr. Irena RAILEANU
CELULA CA SISTEM - CELULA CA SISTEM - reprezentare schematica reprezentare schematica
Nucleu
ADN
Mitocondrie(centrala energetica)
Ribozom(fabrica de proteine)
Materie
Carburant Membrana
Citoplasma
Deseuri
Lucru metabolic
Informatie Informatie
1. 1. Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, exempleexemple
2. 2. Delimitarea structurală şi funcţională a unui Delimitarea structurală şi funcţională a unui sistemsistem
3. 3. Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi neviinevii
4. 4. Principiile termodinamicii în cazul Principiile termodinamicii în cazul biosistemelorbiosistemelor
5. 5. Caracteristici generale ale biosistemelorCaracteristici generale ale biosistemelor
6. 6. Cibernetica şi biocibernetica Cibernetica şi biocibernetica
7. 7. Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor pentru studiupentru studiu
In cunoasterea stiintifica se disting 2 tendinte:
1. Tendinţa ANALITICĂ, reducţionistă, de caracterizare exhaustivă (raţionament clasic sau cartezian)
2. Tendinţa de SINTEZĂ a datelor obţinute în vederea descrierii / explicării ansamblului unei structuri, a unei funcţii
Teoria generală a sistemelor elaborată de Ludwig von Bertalanffy (SUA) după 1950 reprezintă cea mai importantă expresie a tendinţei de sinteză.
Ludwig von Bertalanffy
“Teoria generala a sistemelor - o noua abordare a unitatii stiintei” 1951
“Un sistem poate fi definit ca un complex de elemente in stare de interactiune”.
Un sistem reprezinta un ansamble de componente (de natura fizica, chimica, sau alcatuite din structuri vii) care se afla aranjate si interconectate intr-un anumit mod. Un sistem prezinta functii si proprietati noi, care nu sunt caracteristice componentelor izolate ale sistemului. Ex.: molecula, celula, sistemul cardio-vascular etc.
Un sistem este definit de cinetica componentelor sale, dar si de relatiile sale cu mediul extern. De aceea intervin multimile X ale intrarilor si Y ale iesirilor, care variabile fiind determina o serie de stari S1, S2 sau S3.
X1, X2, X3
Y1, Y2, Y3
CELULA CA SISTEM - CELULA CA SISTEM - reprezentare schematica reprezentare schematica
Nucleu
ADN
Mitocondrie(centrala energetica)
Ribozom(fabrica de proteine)
Materie
Carburant Membrana
Citoplasma
Deseuri
Lucru metabolic
Informatie Informatie
1. 1. Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, exempleexemple
2. 2. Delimitarea structurală şi funcţională a unui Delimitarea structurală şi funcţională a unui sistemsistem
3. 3. Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi neviinevii
4. 4. Principiile termodinamicii în cazul Principiile termodinamicii în cazul biosistemelorbiosistemelor
5. 5. Caracteristici generale ale biosistemelorCaracteristici generale ale biosistemelor
6. 6. Cibernetica şi biocibernetica Cibernetica şi biocibernetica
7. 7. Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor pentru studiupentru studiu
Un sistem se delimiteaza STRUCTURAL si FUNCTIONAL.
STRUCTURAL
1. o frontiera mai mult sau mai putin permeabila
2. componente care pot fi identificate, denumite si clasificate
3. o retea de relatii, transport si comunicare, care vehiculeaza materie, energie sau informatie sub diverse forme
4. rezervoare in care se afla stocate materie, energie, informatie
FUNCTIONAL
1. Fluxuri de materie diversa
2. Centrii de decizie care primesc informatii si le transforma in actiuni.
transformariprodusi,deseuri
materieenergie
informatie
R
3. Bucle de feed-back
4. Un timp de raspuns – pentru efectuarea ajustarilor sau a corectiilor necesare functionarii optime a sistemului
INTRARE SISTEM IESIRE
D.p.d.v. al conexiunilor si interactiunilor cu sistemele inconjuratoare se pot
distinge 3 categorii de sisteme:
- izolate (teoretic)
- inchise (numai schimburi energetice, nu si materiale cu mediul inconjurator)
- deschise (sisteme biologice si anorganice)
Sistemele vii – VIATA
“o insula de antientropie intr-un univers entropic” - Schrodinger
- autoreproducerea – dimanimica nonliniara
- mutatia – haos determinist
- metabolismul
Organismul este alcatuit dintr-o serie de subsisteme, sisteme si supersisteme ierarhizate. Ex.: 3 supersisteme (nervos, imun si endocrin).
1. 1. Conceptul de sistem: definiţie, Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, exempleclasificări, exemple2. 2. Delimitarea structurală şi Delimitarea structurală şi funcţională a unui sistemfuncţională a unui sistem3. 3. Deosebirile dintre sistemele deschise Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi neviivii şi nevii4. 4. Principiile termodinamicii în cazul Principiile termodinamicii în cazul biosistemelorbiosistemelor5. 5. Caracteristici generale ale Caracteristici generale ale biosistemelorbiosistemelor6. 6. Cibernetica şi biocibernetica Cibernetica şi biocibernetica 7. 7. Condiţii şi moduri de abordare a Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor pentru studiusistemelor pentru studiu
III. Deosebirile dintre sistemele deschise vii (biosisteme) şi sistemele nevii (anorganice)Deosebiri Schimburile de materie şi energie - vitale pentru biosisteme - produc dezagregarea sistemelor nevii Cunoaşterea structurilor şi funcţiilor - insuficientă pentru biosisteme - suficientă în cazul sistemelor nevii Toate biosistemele sunt cibernetice - dar numai o parte a sistemelor nevii Deosebiri d.p.d.v. energeticToate sistemele se supun principiilor termodinamicii, dar biosistemele prezintă o serie de particularităţi legea I – a conservării energiei legea II – a entropiei (gr. entropus)
1. 1. Conceptul de sistem: definiţie, Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, exempleclasificări, exemple2. 2. Delimitarea structurală şi Delimitarea structurală şi funcţională a unui sistemfuncţională a unui sistem3. 3. Deosebirile dintre sistemele deschise Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi neviivii şi nevii4. 4. Principiile termodinamicii în cazul Principiile termodinamicii în cazul biosistemelorbiosistemelor5. 5. Caracteristici generale ale Caracteristici generale ale biosistemelorbiosistemelor6. 6. Cibernetica şi biocibernetica Cibernetica şi biocibernetica 7. 7. Condiţii şi moduri de abordare a Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor pentru studiusistemelor pentru studiu
Studiul diferitelor tipuri de transformări de energie care se produc în organismele vii se numeşte bioenergetică. Prin energie (E, W) în fizică se înţelege mărimea care măsoară
capacitatea unui sistem de a modifica starea altor sisteme cu care acesta intră în interacţiune. Ca urmare a acestei
interacţiuni se pot produce efecte: mecanice (E mecanică), calorice (E termică), electrice (E electronică), magnetice (E magnetică), sonore (E sonoră), chimice (E chimică),
nucleare (E nucleară). Energia se exprimă prin posibilitatea pe care o are corpul de a efectua un anumit lucru mecanic şi
se măsoară în jouli (J).
Termodinamica reprezintă studiul modificărilor energetice care însoţesc diferitele evenimente din univers.
Termodinamica biologică reprezintă acelaşi studiu concentrat asupra biosistemelor.
Legea 0 - sta la baza, sustine definitia notiunii de temperatura.
Legea 1 - conservarea energiei, cu mentiunea ca tot o forma de energie este si caldura.
Legea 2 - entropia unui sistem macroscopic izolat nu scade niciodata.
Legea 3 - entropia unui cristal perfect este 0.
Legea 4 - speculativa, controversata.
Primul principiuPrimul principiu
ΔU = Q + W
Principiul al II-leaPrincipiul al II-lea
Formula lui Boltzmann
S = k ln N
Orice insulă de viaţă ---> generează entropie
Legea conservării energiei
U = suma energiilor (c + p) particulelor din sistem
Q = variaţie a U prin agitaţie termică
W (sau L) = variaţie a U prin mişcări ordonate ale unui număr mare de particule (osmotic, chimic, electric).
Muşchiul - generator de Q
Entropia unui cristal perfect este nulă, ln 1 = 0Cu cât sistemul e mai dezordonat, S creşte
In natură -> tendinţă la entropie maximă. Ori, organismele vii îndeosebi în prima parte a vieţii îşi măresc gradul de ordine, iar entropia lor în loc să crească scade.
În ştiinţele naturii se numeşte principiu un enunţ logic rezultat din generalizarea unor constatări experimentale.
Nu poate fi dedus, nici demonstrat; poate fi însă verificat în oricâte cazuri particulare.
Este valabil atât timp cât nu este contrazis ferm de nici un fapt experimental nou.
Principiul I
ΔU = Q + L
Principiul I
ΔU = Q + L
ΔU = variatia energiei interne
Q = căldura absorbită, schimbată cu mediul
L = lucrul mecanic efectuat variaţie a U prin mişcări ordonate ale unui număr mare de particule (osmotic, chimic, electric).
Sistem izolat:
Q = 0, L = 0 ΔU = 0 Energia totală a unui sistem izolat se conservă.
Marea majoritate a proceselor biologice se
desfăşoară la presiune constantă: H = U + pV
ΔH = ΔU + p ΔV = ΔU + Lp = Qp
Variaţia entalpiei între 2 stări reprezintă căldura schimbată de sistem într-un proces izobar.
ΔH = Qp
ΔH creşte atunci când primeşte Q.
ΔH scade atunci când cedează Q mediului înconjurător.
Reacţiile chimice (biochimice) sunt exoterme - degajă Q, deci ΔH scade.
Reacţiile chimice (biochimice) sunt endoterme - absorb Q, deci ΔH creşte.
Q = ΔU + L = ΔU + p ΔV = Δ(U + pV) = ΔH
APLICAŢIE = contracţia musculară
Muşchiul - generator de Q:Q1, Q5 - căldura de repausQ2 - căldura de menţinere a forţeiQ3 - căldura de menţinere + căldura de scurtareQ4 - căldura de relaxare
ΔU = Q + FΔx
ΔU apare ca rezultat al unor reacţii biochimice: hidroliza ATP, reacţia creatin-kinazei, reacţia miokinazei.
Calcul: ΔU mol x nr. de moli reactanţi consumaţi.
Muschiul produce mai multă căldură si mai mult lucru mecanic
Muschiul produce mai multă căldură si mai mult lucru mecanic
decât
Experimental se constată:
- variaţia energiei libere (entalpiei) din reacţiile chimice,
- şi din procesele fizice cunoscute în muşchi
- variaţia energiei libere (entalpiei) din reacţiile chimice,
- şi din procesele fizice cunoscute în muşchi
În concluzie: în muşchi au loc şi alte procese, necunoscute încă.
Principiul II – al entropieiDaca o cantitate de caldura ΔQ este absorbita reversibil de catre un sistem la temperatura T (izoterm), entropia sistemului S creste
cu ΔS = ΔQ / T
Sistem izolat -
proces reversibilB
T-dT
A
dQ
B
T+dT
A
dQ
dSB = dQ / T dSA = - dQ / T
dS = dSA + dSB = dQ / T + - dQ / T = 0
In orice proces reversibil variatia totala a entropiei este nula.
Sistem izolat -
proces ireversibil
T1 > T2B
T2
A
ΔQ
T1
ΔSB = ΔQ / T2
ΔSA = - ΔQ / T1
Variatia entropiei intregului sistem este:
ΔS = ΔSA + ΔSB = - ΔQ / T1 + ΔQ / T2 > 0 (T1 > T2)
In orice transformare ireversibila entropia sistemului creste.
a
b
dc
a
b
c
d
Probabilitatea ca o moleculă să se afle într-o anumită jumătate a recipientului este ½. Probabilitatea ca toate cele 4 molecule să se afle în aceeaşi jumătate a recipientului este egală cu produsul probabilităţilor pentru fiecare moleculă în parte:
P = ½ x ½ x ½ x ½ = (½)4 = 1/16
a
b
dc
Toate moleculele se află într-un compartiment, ordinea este maximă.
Probabilitatea de realizare a stării P este 1/16, probabilitatea termodinamică N = 1, entropia este minimă.
a
b
c
d
Toate moleculele se află egal repartizate între cele 2 compartimente, corespunzând echilibrului termodinamic, dezordinea este maximă.
Probabilitatea de realizare a stării P este 6/16, probabilitatea termodinamică N = 6, entropia este maximă.
Nr. molec. Nr. molec. stg.stg.
Nr. Nr. molec. molec.
dr.dr.
molec. molec. stg.stg.
molec. dr.molec. dr. NN PP
00 44 -- a,b,c,da,b,c,d 11 1/161/16
11 33 aa
bb
cc
dd
b,c,db,c,d
a,c,da,c,d
a,b,da,b,d
a,b,ca,b,c
44 4/164/16
22 22 a,ba,b
a,ca,c
a,da,d
b,cb,c
b,db,d
c,dc,d
c,dc,d
b,db,d
b,cb,c
a,da,d
a,ca,c
a,ba,b
66 6/166/16
33 11 a,b,ca,b,c
a,b,da,b,d
a,c,da,c,d
b,c,db,c,d
dd
cc
bb
aa
44 4/164/16
44 00 a,b,c,da,b,c,d -- 11 1/161/16
ab
dc
a
b
dc
ab
dc
ab
dc
Formula lui Boltzmann
S = k ln N
K = constanta lui Boltzmann
Formula lui Boltzmann
S = k ln N
K = constanta lui Boltzmann
Starea cea mai probabila P = 6/16 este si starea cu probabilitate termodinamica maxima N = 6. In orice stare s-ar afla moleculele tind sa treaca in starea de cea mai mare probabilitate, trecerea inversa fiind foarte putin probabila. Pe de alta parte un sistem termodinamic tinde sa treaca dintr-o stare oarecare intr-o stare de entropie mai mare. Rezulta deci ca entropia este o functie de probabilitate.
ENTROPIA este deci o masura a DEZORDINII unui sistem.
Cu cat sistemul este mai ordonat cu atat entropia lui este mai mica.
In ex. nostru sistemul are entropie minima cand toate cele 4 molecule se afla in aceeasi jumatate de recipient. Sistemul tinde insa in mod spontan spre starea de entropie maxima.
Dat fiind ca intr-un proces ireversibil o parte din Q absorbita este folosita pentru crestera entropiei rezulta ca lucrul maxim posibil este produs atunci cand sistemul se desfasoara reversibil.
Organismele
- preiau din mediu hrana - molecule complexe cu entropie variata (primesc din mediu entropie negativa = negentropie),
-- elimina in mediu molecule simple ce rezulta din arderea primelor (molecule cu entropie pozitiva)
Orice insulă de viaţă -> generează entropie
“viata o insula de antientropie intr-un univers entropic” - Schrodinger
Ordine = entropie nula
Dezordine, haos = entropie maxima
Entropia unui cristal perfect
este 0.
1. 1. Conceptul de sistem: definiţie, Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, exempleclasificări, exemple2. 2. Delimitarea structurală şi Delimitarea structurală şi funcţională a unui sistemfuncţională a unui sistem3. 3. Deosebirile dintre sistemele deschise Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi neviivii şi nevii4. 4. Principiile termodinamicii în cazul Principiile termodinamicii în cazul biosistemelorbiosistemelor5. 5. Caracteristici generale ale Caracteristici generale ale biosistemelorbiosistemelor6. 6. Cibernetica şi biocibernetica Cibernetica şi biocibernetica 7. 7. Condiţii şi moduri de abordare a Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor pentru studiusistemelor pentru studiu
V. Caracteristici generale ale biosistemelor
BIOSISTEMELE prezintă o serie de caracteristici generale:
Sunt rezultatul unei evoluţiiConsecinţă - nu este suficientă cunoaşterea parametrilor actuali, este necesară şi cunoaşterea trecutului - evoluţia sistemului
Exemple: - medic - anamneza - studiul personalităţii
umane (genotip, fenotip) - ereditate + mediu
Genetics: Separated Twins, Environment
and IQ
The Washington Post
October 15, 1990, William Booth
University of Minnesota
50 perechi de gemeni monozigoti:
- 70 % - ereditatii
- 30 % - factorilor de mediu
Au caracter informaţional în sistemele tehnice generarea unor forme de energie din alte forme de energie; în biosisteme -> transformările energetice -> recepţia, prelucrarea, acumularea şi transmiterea informaţiilor. uneori informaţia este alterată. Pentru a preveni acest fenomen este necesar ca mesajul să fie în formă dezvoltată. Surplusul de mesaj care asigură transmiterea lui corectă se numeşte redundanţă.Ex.: mesajul repetat conţinut în garnitura cromozomială dublă. IntegralitateaProprietăţile unui biosistem nu se reduc la suma însuşirilor părţilor sale componente, ci reprezintă însuşiri structurale şi funcţionale noi, pe care nu le au părţile componente.
Programul - orice modificare posibilă pe viitor pe baza schimbului de ENERGIE, SUBSTANTA, INFORMATIE
TIPURI DE PROGRAME:- programul propriu - autoconservarea sistemului (digestie, apărare, reproducere);- programe inferioare - ale sistemelor subordonate;- programe superioare - ale sistemelor din care face parte sistemul (Ex.: tesut - celule)Exemple: - capilare cerebrale ------- capilare musculare
Exemple: - capilare cerebrale - capilare musculare
- joncţiuni (gap) strânse - gap largi BHE
Exemple: - celulele suşă
Echilibrul dinamic sau starea staţionară (steady-state): consecinţa faptului că biosistemele întreţin permanent schimburi de substanţe, energie şi informaţie. Exemplu: biopotenţialul de repaus.
Complexitatea sistemelor: sisteme fuzzy, procese cu dinamică non-lineară (teoria catastrofelor), ordine, dezordine, autoorganizare, teoria haosului determinist (HAOS - struct., funcţional), la baza unor funcţii şi structuri se află module moleculare complexe.
Autoreglarea: La nivelul biosistemelor se disting procese de reglare şi de control datorită capacităţii acestora de a recepţiona, produce şi emite informaţie. Prelucarea optimă a informaţiei şi rezistenţa biosistemelor la diverse perturbări este asigurată prin mecanisme de tip cibernetic.
1. 1. Conceptul de sistem: definiţie, Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, exempleclasificări, exemple2. 2. Delimitarea structurală şi Delimitarea structurală şi funcţională a unui sistemfuncţională a unui sistem3. 3. Deosebirile dintre sistemele deschise Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi neviivii şi nevii4. 4. Principiile termodinamicii în cazul Principiile termodinamicii în cazul biosistemelorbiosistemelor5. 5. Caracteristici generale ale Caracteristici generale ale biosistemelorbiosistemelor6. 6. Cibernetica şi biociberneticaCibernetica şi biocibernetica 7. 7. Condiţii şi moduri de abordare a Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor pentru studiusistemelor pentru studiu
Cibernetica şi biocibernetica :Cibernetica şi biocibernetica : origine, definiţie, domeniiorigine, definiţie, domenii conceptul de informaţie, unităţi de conceptul de informaţie, unităţi de
măsură, cantitate de informaţiemăsură, cantitate de informaţie transmisia informaţiei, tipuri de transmisia informaţiei, tipuri de
semnale, canal de transmisiesemnale, canal de transmisie caracteristici ale informaţiei din caracteristici ale informaţiei din
organism în funcţie de vârstăorganism în funcţie de vârstă sisteme cibernetice şi sisteme cibernetice şi
biociberneticebiocibernetice patologia în relaţie cu informaţiapatologia în relaţie cu informaţia
CIBERNETICA[gr. kibernan = a dirija, kibernat = a dirija o corabie, a guverna; kibernitis = pilot, guvernator]Etimologic, deci, cibernetica ar fi ştiinţa pilotajului, a guvernării, a controlului.
Norbert Wiener, matematician
Arthuro Rosenblueth, fiziolog la Facultatea de Medicină a Universităţii Harvard, colaborator al lui Walter Cannon (conceptul de homeostazie - menţinerea unor condiţii constante ale mediului intern).
CIBERNETICA (dec. 4, sec. XX)
Norbert Wiener
1948 - 2 lucrări fundamentale
1. WIENER – Cibernetica sau ştiinţa comenzii şi comunicării la fiinţe şi maşini
2. SHANNON - Teoria matematică a comunicării
ISTORIC
DEFINIŢIE
Norbert Wiener:Ştiinţa modurilor de recepţie,
păstrare, transformare şi utilizare a informaţiei de către maşini,
organisme vii sau asocieri ale acestora.
O definiţie actuală:Studiul proceselor de
comandă şi de comunicare la fiinţele vii, la maşini şi în
sistemele sociologice sau economice.
Se disting:
1. cibernetica teoretică şi 2. cibernetica aplicată.
1. Elementele de bază ale ciberneticii teoretice sunt teoria informaţiei, teoria algoritmilor şi teoria sistemelor cu reglare automată. Aceste teorii au ca obiect studiul sistemelor destinate elaborării de informaţii.
2. Domeniile principale ale ciberneticii aplicate sunt:a. tehnicăb. economicăc. medicală, d. biocibernetica
Rol în dezvoltarea ciberneticii:
- iniţial ştiinţele biologice
- ulterior automatizarea electronică şi dezvoltarea tehnicii de calcul
În timp, studiul informaţiei în sine s-a detaşat de cibernetică, apărând teoria informaţiei şi informatica, al căror obiect este modul de transmitere şi prelucrare automată a informaţiilor (codificare, decodificare, valorificare, conservare –
stocare etc.).
În prezent, rădăcina ciber se extinde:- ciberspaţiu (engl. cyberspace, fr. cybermonde, cyberspace): spaţiu virtual ce cuprinde comunitatea internauţilor şi resursele de informaţii numerice accesibile în cadrul reţelelor de calculatoare;- cibernaut: utilizator al unui sistem de realitate virtuală sau a unei reţele Internet;- cyberkeley: utopie a unui ciberspaţiu care permite accesul generalizat la cunoaştere, libertate de cercetare şi de creaţie.
SISTEME CIBERNETICE
Sisteme închise sau şi cu reglare automată sunt prevăzute cu un transport de informaţie, de la ieşire spre intrare, prin care se compară efectul produs cu mărimea de intrare. Acest transport recurent de informaţie este denumit în cibernetică feedback (în engl. – „a alimenta înapoi”) sau conexiune inversă (alte sinonime în română: aferentaţie inversă, aferentaţie recurentă, retroreacţie, retroacţiune etc.).
Există 2 tipuri de feedback:
1. negativ - care compensează variaţiile mărimii de ieşire
2. pozitiv - amplifică variaţiile mărimii de ieşire
receptor calea senzitivămodulator (centru
de comandă)calea motorie efectorul
conexiunea inversă
HIPOTALAMUS
nucleul paraventricular
HIPOFIZA
celulele tirotrope
T3 T4
+/- TRH
TIROIDA
Schema procesului de Schema procesului de autoreglare celularaautoreglare celulara
ADN - operator al sintezei proteinelor
Enzime specializa
te
Metaboliti
feed-back
Reglare biochimi
ca
feed-back
(blocaj direct)
feed-before
sau
feed-back scurt
INFORMAŢIE
Definiţie:Este extrem de dificil de definit informaţia, ca în cazul tuturor noţiunilor de mare generalitate (cum sunt materia, energia, timpul, spaţiul, viaţa).
Câteva definiţii ale informaţiei:- dată inteligibilă, de orice natură, măsura noutăţii conţinutului unui mesaj recepţionat,- formulare ce descrie un element dintr-un sistem structurat,- în informatică: element de cunoaştere care poate fi codificată pentru conservare (stocare), tratare (procesare) sau pentru comunicare.
Natura informaţiei:Informaţia nu este nici materie, nici energie, dar pentru a fi transmisă sau recepţionată are nevoie de un suport material şi de un consum de energie. Informatia leagă între ele părţi determinante ale unui sistem şi nu poate exista în lipsa evenimentelor care se petrec în sistem.
Cantitatea de informaţie:Cantitatea de informaţie furnizată de realizarea unui eveniment este legată de probabilitatea de realizare a evenimentului respectiv şi anume:ea este cu atât mai mare cu cât probabilitatea este mai mică (adică nedeterminarea este mai mare).
Shannon a stabilit formula cantităţii de informaţie:
Deci cantitatea de informaţie este invers proporţională cu probabilitatea pe scară logaritmică.Informaţia adusă de realizarea evenimentului este sigur nulă (ştim dinainte că se va realiza cu siguranţă), iar cea adusă de evenimentul imposibil este infinită.
Unitatea de măsură a cantităţii de informaţie:Se consideră cazul cel mai simplu, când probabilitatea de realizare a unui mesaj este ½ (înlăturarea nedeterminării cu privire la un experiment cu două posibilităţi echiprobabile):
Pentru motivul că s-a considerat cazul binar, unitatea a fost
denumită bit, acronim de la binary digit. S-a încercat şi introducerea unor unităţi pe baza logaritmilor naturali sau zecimali (nit-ul sau dit-ul), dar caracterul binar al componentelor elementare ale circuitelor logice utilizate la calculatoare a impus păstrarea bit-ului.Cu ajutorul formulei entropiei informaţionale se poate calcula cantitatea de informaţie: - o literă dintr-un text scris poartă o informaţie de 1-4 biţi, - o pagina tipărită, cu 2 000 - 3 000 litere - - - 102 biţi.
În cazul organismului este important fluxul de informaţie (cantitatea de informaţie pe unitatea de timp). Debitul de informaţie se exprimă în unitatea denumită baud:
1 baud = 1 bit / secundă
Exemple:
- fluxul de informaţie transmis prin vorbirea curentă este de circa 200 bauds,
- fluxul de informatie sub formă de semnale recepţionate de organismul uman a fost evaluat la 107 bauds, din care 2 x 104 bauds pe calea analizorului vizual.
- - transmisia informaţiei, transmisia informaţiei, tipuri de semnale, canal tipuri de semnale, canal
de transmisiede transmisie - -
Ex.: vocea umana
Digitale - se pot masura
- de ex., frecventa pulsului, a respiratiei etc.
Analoge - toti parametrii biochimici
- de ex. glicemia
glicemia
timp
100 mg /dl
87 109
116
106
1. 1. Conceptul de sistem: definiţie, Conceptul de sistem: definiţie, clasificări, exempleclasificări, exemple2. 2. Delimitarea structurală şi Delimitarea structurală şi funcţională a unui sistemfuncţională a unui sistem3. 3. Deosebirile dintre sistemele deschise Deosebirile dintre sistemele deschise vii şi neviivii şi nevii4. 4. Principiile termodinamicii în cazul Principiile termodinamicii în cazul biosistemelorbiosistemelor5. 5. Caracteristici generale ale Caracteristici generale ale biosistemelorbiosistemelor6. 6. Cibernetica şi biocibernetica Cibernetica şi biocibernetica 7. 7. Condiţii şi moduri de abordare a Condiţii şi moduri de abordare a sistemelor pentru studiusistemelor pentru studiu
VII. Condiţii şi moduri de abordare
a sistemelor pentru studiu
Conditii:
1. Individualizarea sistemului
2. Delimitarea excitatiei (perturbarii)
3. Obtinerea unei reactii masurabile