Biokybernetika

Biokybernetika (z řeckých βίο, život a κυβερνητική, kormidelník), též biologická kybernetika, je aplikací kybernetiky v přírodních vědách, např. ve fyziologii, ve farmakologii nebo v neurovědách. Biokybernetika hraje klíčovou roli v systémové biologii, která se snaží zahrnout různé úrovně informací o biologickém objektu do modelu umožňujícího pochopit funkci objektu.

Biokybernetika jako abstraktní věda je součástí teoretické biologie.

Příklad aplikace

Model termoregulace u savců

Termoregulace u savců

Jako příklad kybernetického přístupu ke studiu biologických systémů lze uvést zjednodušené schéma regulace tělesné teploty u savců. Regulační centrum se nachází v hypothalamu (oranžový obdélník). Vstup představuje (vlevo nahoře) především referenční hodnota (anglicky set point), která může být měněna prostřednictvím signálních molekul (např. prostaglandinů a cytokinů). Referenční hodnota je porovnávána (prvek ${\displaystyle f}$) jednak s aktuální hodnotou (anglicky actual value) tělesné teploty (což je regulovaná veličina – anglicky controlled variable) organizmu (z prvku ${\displaystyle G_{BC}}$ odpovídající senzorům) a jednak s hodnotou vyjadřující odhad vývoje (z prvku ${\displaystyle G_{FF}}$ – viz dopředná regulace). Takto vzniklá regulační odchylka je pak regulátorem (prvek ${\displaystyle G_{HT}}$, anglicky controller) transformována na signál pro změnu produkce tepla (akční veličina, anglicky manipulated value) do vlastního akčního členu (na obrázku je označen ${\displaystyle {\frac {\alpha }{\omega +\beta }}}$). Do regulačního obvodu zasahují poruchy (anglicky disturbance variables), což jsou fyziologické i patologické děje ovlivňující teplotu organizmu.

Velkou výhodou takovéhoto modelu je poměrně snadný matematický zápis a tím i snadný převod do počítače. Na počítači je pak možné testovat shodu modelu se skutečností a provádět další experimenty.

Související články

• Bionika
• Bioinformatika
• Lékařská kybernetika
• Kybernetika
• Počítačová biologie

Literatura

• Vladimír Eck: Bionika. Nakladatelství ČVUT 1998
• Holčík J: Modelování a simulace biologických systémů. Nakladatelství ČVUT 2006
• Mařík V et al.: Umělá inteligence 1, Academia 2000
• Mařík V et al.: Umělá inteligence 2, Academia 2001
• Mařík V et al.: Umělá inteligence 3, Academia 2001
• Mařík V et al.: Umělá inteligence 4, Academia 2003
• Mařík V et al.: Umělá inteligence 5, Academia 2007
• Wünsch Z, Dostál C, Veselý A: Základy lékařské kybernetiky. Avicenum 1977 (polovina k ničemu, ale hezky základy)