Ўзбекистон республикаси ахборот технологиялари ва коммуникацияларини ривожлантириш вазирлиги муҳаммад ал-хоразмий номидаги

 
 
 
 
 
 

---

362 
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ БАЗЫ 
ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ РЕГУЛЯТОРИКИ ЖИВЫХ СИСТЕМ 
Сайдалиева М. (ЦРППиАПК при ТУИТ, д.т.н., зав.лаб. “Регуляторика”) 
Хидирова М.Б. (ЦРППиАПК при ТУИТ, к.ф.-м.н., ст.н.с. лаб. Регуляторика”) 
В настоящее время информационная технология охватывает все сферы 
деятельности человека, в том числе и науку. Одной из актуальных проблем современной 
науки является познание механизмов возникновения, существования и развития 
биосистем на основных иерархических уровнях организации живой материи. Успехи в 
этой области позволяют оценивать механизмы структурно-функциональной организации 
биологических процессов, потенциальные возможности биологических систем, 
возникших на Земле, определять закономерности их взаимосвязанного существования и 
развития в норме и при стрессовых условиях, выявлять механизмы возникновения 
заболеваний организмов, разрабатывать научные рекомендации для их лечения и 
профилактики. Создание эффективной информационной технологии регуляторики в 
биологии требует наличия хорошо разработанной теории и мощной фундаментальной 
базы по исследованию регуляторных механизмов живых систем. Достижение 
эффективных научных результатов в этой области требует проведения анализа 
многочисленных биологических фактов, выбора теоретически наиболее твердо 
обоснованных, экспериментально всесторонне апробированных методов исследования и 
построения научно-обоснованных теорий развития живых систем. Решение этих задач 
немыслимо без применения методов математического и компьютерного моделирования 
регуляторных механизмов основных процессов, протекающих в живых системах, на 
молекулярно-генетическом, клеточном и на уровне клеточных сообществ и 
соответствующих средств вычислительного эксперимента, позволяющих оперативно и 
объективно оценивать результаты интегрированного, сложного взаимодействия 
многочисленных, в основном, нелинейных динамических систем, объединенных в 
целостную биологическую систему выполнением единой функции, с прямыми и 
комбинированными обратными связями при наличии кооперации, конкуренции, 
ингибирования конечным продуктом и временных взаимоотношений в системе их 
регуляции. 
В настоящее время в ведущих научных центрах мира по исследованию механизмов 
возникновения, существования и развития живых систем проводятся интенсивные 
экспериментальные исследования закономерностей основных процессов, вовлеченных в 
регуляцию важнейших процессов на молекулярно-генетическом, клеточном и на уровне 
клеточных сообществ. Определенная часть научных исследований осуществляется с 
использованием достижений современных информационных технологий. Эти данные, в 
основном, доступны по сети Интернет и порой нет необходимости повторять весь этап 
трудных и весьма дорогостоящих экспериментов на мембранном, генетическом, 
метаболическом, клеточном и на уровне клеточных сообществ в нашей республике. 
Наличие объектно-ориентированного программного обеспечения, позволяет, используя 
общедоступные экспериментальные данные по сети Интернет, проводить количественное 
исследование в области регуляторных механизмов растительных и животных организмов 
на современном, достаточно высоком уровне. При этом происходит экономия финансов 
для реактивов, дорогостоящего оборудования и достигается оперативность, объективность 
получаемых 
результатов, 
экологическая 
чистота 
проводимых 
исследований.
Оригинальность развития научных работ по моделированию регуляторных механизмов 
живых систем на субклеточном, клеточном и на уровне клеточных сообществ в нашей 
республике, позволяет при складывающейся интеграции ведения научных исследований 
посредством Интернет, осуществлять научные разработки по количественному анализу 
регуляторных механизмов молекулярно-генетических, клеточных и клеточных сообществ 

---

363 
организма на мировом уровне на базе существующей системы обеспечения 
вычислительными средствами.
Нами предпринята коренная перестройка теоретических основ моделирования 
регуляторных механизмов живых систем, на основе детального анализа и обобщения 
подходов Б. Гудвина, Бл. Сендова и Т. Цанева, М. Эйгена и В.А. Ратнера, И. Пригожина и 
других. Разработанные нами принципы структурно-функциональной организации 
регуляторных механизмов (регуляторики) молекулярно-генетических систем, клеточных 
функций и клеточных сообществ, созданные методы количественного исследования 
регуляторных механизмов живых систем, построение математического аппарата для 
анализа регуляторики биосистем, разработка комплекса математических моделей и 
методов качественного и количественного анализа их поведения с использованием 
методики построения соответствующих фазовых и параметрических пространств, дают 
возможность с единой позиции рассматривать широкий круг явлений, объединенных 
наличием регуляторной системы, среды регуляции и комбинированной обратной связи. 
Это позволяет приступить к разработке инструментария информационной технологии 
отдельных органов и тканей и организма в целом. Так, на основе введенного понятия 
ORASTA [1], состоящего изоператора-регулятора (OR), способного принимать, 
перерабатывать и передавать сигналы определенной природы, и активной среды с 
временной постоянной ASTA (active system with time averadge), позволяющей 
осуществлять петлю обратной связи в системе за конечное время, строятся уравнения для 
анализа закономерностей функционирования регуляторной системы в целом, с учетом 
всевозможных подсистем, имеющие вид: 
1
(
)
( )
( (
))
( ),
n
ik
k
ik
N
i
k
i
i
i
X t h
dX t
A
X t h
e
b X t
dt








где 
1
1
0
,...,
1
,...,
1
1
( (
))
(
) ;
j
m
j
j
N
N
N
i
i
ik
k
k
ik m
j
k
k
m
A
X t h
X
t h

















 

X
i
(t)– величина, характеризующая количество сигнала, соответствующего i-му OR в 
момент времени t; h
ik
– временное расстояние от k-го OR до i-го OR; 
1,..., j
ik
k

, 

ik
, b
i
– 
постоянные; 
0
i

– параметр сигналообразования (i-го вида) среды; i,k
j
= 1,2,...,N. 
Качественный и количественный анализы в случае рассмотрения закономерностей 
функционирования общих систем регуляторики [2] и регуляторики конкретных 
клеточных сообществ [3,4], путем построения модельных систем в виде функциональных 
и дискретных уравнений, анализа критических точек и их характера устойчивости 
показывают наличие следующих режимов: монотонного уменьшения (А), стационарного 
состояния (В), автоколебаний (С), нерегулярных колебаний – детерминированный хаос 
(D), резкого деструктивного уменьшения – «черная дыра» (Е). Режимы В и С можно 
принять за режимы нормального функционирования, а режимы А, D и Е – за аномальные 
режимы рассматриваемых систем.
Таким образом, информационные технологии, построенные на базе теории 
регуляторики живых систем, дают возможность количественно исследовать механизмы 
управления регуляторики биосистем в норме и при аномалиях, анализировать механизмы 
возникновения, развития и последствий конкретных заболеваний, а также выбирать 
возможные пути диагностики, прогнозирования и тактики лечения.

---

364 
ЛИТЕРАТУРА 
1. Хидиров Б.Н. Избранные работы по математическому моделированию регуляторики 
живых систем. Москва – Ижевск, 2014, 304 с. 
2. Saidalieva M, Hidirova M.B. Mathematical modeling of genetic mechanisms of cancer // 
ISJ Theoretical & Applied Science, 2015. No 1 (21): Р. 84-88. Paris, France.
3. Aliev B.R., Hidirov B.N., Saidalieva M., Hidirova M.Б.Quantitative Study of Cellular 
Mechanisms of HIV Infection’s Pathogenesis //Engineering Letters, 2007. 13:3. P. 304-
307. 
4. Abduvaliev A., Saidalieva M., Hidirova M., Gildieva М. Mathematical Modeling of the 
Thyroid Regulatory Mechanisms // American Journal of Medicine and Medical Sciences, 
2015, USA. Vol. 3, No. 3, Pp. 28-32.