Рассмотрена возможность создания формализованной системной модели процессов старения человека на основе языка логического программирования Visual Prolog.

    В предыдущем сообщении [1] были рассмотрены некоторые общие вопросы применения системного анализа, в частности логико-лингвистического подхода, в геронтологии. В данном сообщении рассмотрены некоторые другие возможные подходы применения системного анализа, в частности, с позиции создания формализованной модели процессов старения человека на основе языка логического программирования Visual Prolog.

    В настоящее время в изучении проблем старения человека можно выделить два основных направления. Первое, основное, связано с получением экспериментальных данных и их интерпретацией. Второе, пока мало разработанное, связано с теоретическими аспектами геронтологии, в частности, созданием разных математических и формализованных моделей старения на основе имеющейся фактологической базы. Тенденция развития этих направлений показывает постепенное увеличение доли теоретических исследований в изучении проблем старения, которая со временем будет увеличиваться и в будущем вносить, по крайней мере, не меньший вклад в понимание механизмов старения, чем экспериментальные исследования.

    Основная сложность компьютерного моделирования возрастных изменений в организме человека заключается в необходимости предварительного формализованного описания огромного числа объектов разного уровня, их динамических переходов друг в друга и выявлении взаимоотношений между собой, а также создании на этой основе обобщенной системной сети причинно-следственных возрастных изменений. Однако накопленная на настоящий момент фактологическая база уже позволяет создавать многие звенья такой будущей сети. Например, один из возможных ее вариантов создал американский геронтолог Фербер [2].

    Особое значение при построении системной модели старения человека приобретает создание специфического и формализованного языка описания различных молекулярно-клеточных и морфофизиологических процессов. Это один из главнейших этапов создания модели старения. Могут быть разные подходы к созданию такого языка. Например, он может быть построен на базе идеологии таких известных объектно-ориентированных языков как Visual Basic for Applications (VBA) или Visual Prolog (VIP). Интересно отметить, что повышенный интерес к языкам логического программирования для описания процессов старения стали проявлять и зарубежные геронтологи [3]. При другом подходе, как в международном проекте "Виртуальный человек" [4], за основу описания физиологических процессов были взяты разные модификации языка XML.

    При формальном подходе возрастные изменения человека можно представить в виде перехода из одного морфофункционального состояния разных систем организма в другое, обусловленного соответствующими изменениями на молекулярно-клеточном уровне. Этот переход реализуется за счет изменения свойств конкретных объектов разного уровня их организации и отношений между ними. В качестве объекта могут выступать любое вещество или процесс, наделенные определенными свойствами с изменяющимися во времени параметрами. Для формального описания самих объектов, их свойств и отношений между ними может быть использована идеология языка логического программирования Visual Prolog. Для этого должны быть сформулированы свойства каждого объекта и возможные значения их параметров (характеристик). Далее должны быть определены возможные переходы объектов в другие состояния в пределах одного и того же объекта или в другие объекты на основе определенных правил (процедур). Указанные переходы объектов в другие состояния или объекты инициируются определенными событиями (сигналами). В качестве таких сигналов могут выступать изменения значений определенного свойства (параметра) какого-то объекта, например, изменение концентрации какого-то метаболита, pH среды, электропотенциала или их градиентов.

    Мной была создана соответствующая компьютерная программа “Ageing-Expert” на языке Visual Prolog, которая показала принципиальную возможность применения рассматриваемого подхода для изучения механизмов старения человека. В настоящее время в программе использовано свыше 1700 разных фактов и их взаимосвязей, позволяющих решать ряд полезных задач. Например, нахождение всех промежуточных событий (а их может быть десятки и более) между двумя заданными событиями с возможными вариантами их переходов (часть из них вовсе не очевидна), перечня предшествующих или последующих событий относительно заданного события и др. Более того, созданная программа вместе с соответствующей базой данных позволяет ее применять в качестве экспертной системы по отдельным вопросам геронтологии и гериатрии. По мере заполнения исходной базы новыми данными и совершенствования самой программы, в том числе ее мультимедийного интерфейса, возможности такой системы будут постоянно расширяться.

    В заключение остается только добавить, что формализация данных и знаний и представление их в виде экспертных систем является одним из лучших наглядных примеров практического использования системных подхода и анализа в медицине, в данном случае в геронтологии.

ЛИТЕРАТУРА
1. Кауров Б.А. О возможности применения системного анализа для описания процессов старения человека // ж. Информатика и системы управления, N 2 (16), 2008 г., с. 26-28.
2. Furber J.D. et al. 2007 network model of biological interactions causing human aging // Rejuvenation
Research, 2007, vol. 10, September (supplement 1): s-15-s-18.
3. Pat Langley. Interactive Computational Support for Systems Biology of Aging // Symposium on Systems Biology of Aging, Arizona State University, December 6-7, 2008.
4. The Virtual Human Project: An Idea Whose Time Has Come? // ORNL Review, vol.33, N1, 2000, 8-12

Опубликовано: http://patho-not.narod.ru/page6_8.html, 26.12.09
Источник: III научная конференция "Системный анализ в медицине", ж. Информатика и системы управления, N 4 (22), 2009 г., c. 26-28. (PDF)