curs_cibernetica2010-v2-site.pdf
TRANSCRIPT
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
BiociberneticBiocibernetic
UMF Carol Davila BucurestiBiofizica - anul I MG
Atentie: aceasta prezentare nu este un inlocuitor pentru notele de curs - anul I Biofizica. Este un suport multmedia pentru cursul sustinut in amfiteatru, in cadrul orelor; imaginile si simularile prezente sunt destinate usurarii intelegerii unor fenomene mai complexe. Textul integral al cursului: www.biofizica-umfcd.ro
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Cuprins Definitie formala
Problematica ciberneticii;
Ramuri ale ciberneticii:
a) Elemente de teoria informatiei
b) Elemente de teoria sistemelor de comanda si control
Metoda cibernetica
Exemple biologice de sisteme de transmitere a informatiei si sisteme de comanda si control
Anexa 1 - Scurt istoric al ciberneticii
Anexa 2 - frecventa relativa, absoluta si probabilitate.
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
grec. kubernetes
rom. timonier, navigator
DefinitiaDefinitia ciberneticiiciberneticii
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Norbert Wiener stiinta comenzii si comunicarii la fiinte si masini
Academia Franceza disciplina care se ocupa de recunoasterea, analiza, compararea unor structuri abstracte si relatii functionale, mai ales a celor care au rol de comanda si reglaj, in medii complexe, animate si inanimate, dezbracandu-le de suportul lor material
W. Ross Ashby punctul de vedere nou al ciberneticii consta in aceea ca ea nu intreaba ce este o masina, ci ce face ea.
DefinitiaDefinitia ciberneticiiciberneticii
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
ProblematicaProblematica ciberneticiiciberneticiiStudiul sistemelorsistemelor din punct de vedere al:
- fluxului informational- relatiilor de comanda si control
Distinctia de alte stiinte nu consta atat in obiectul sau de studiu,ci in metoda proprie, unica, de studiu
Sistem = ansamblu de componente, intre care exista relatii functionale. Exemple:
- Sisteme mecanice- Sisteme biologice- Sisteme electrice- Sisteme informatice- Sisteme economice etc.
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Elemente cheie: ABSTRACTIZARE si MODELARE
MetodaMetoda ciberneticacibernetica
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Exemplu
MetodaMetoda ciberneticacibernetica
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
TEORIA INFORMATIEI
Ramura a matematicii / fizicii care se ocupa cu cuantificarea informatiei
Aplicabilitate in orice domeniu care are legatura cu transmitere de date, limbaj, criptografie, sistem nervos, etc
TEORIA SISTEMELOR CU REGLARE AUTOMATA
Studiaza relatiile de comanda si control in interiorul unui sistem (interdependente, stabilitate)
RamuriRamuri ale ciberneticiiale ciberneticii
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Teoria informatieiTeoria informatiei
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
?? Data inteligibila, de orice natura (are semnificatie cand exista un receptor care s-o inteleaga)
Se obtine o informatie atunci cand se ia cunostinta de rezultatul unui eveniment (experiment)
Insusire intrinseca, leaga partile determinante dintr-
un sistem
Informatia Informatia masura a surprizeimasura a surprizei
Cantitate maxima de informatie la aparitia unui eveniment
neasteptat
Natura fizica: nu este materie, nu este energie!
Pentru transmitere are insa nevoie de un suport material oarecare
Nu scade prin transmitere (nu se pierde)
Comunicarea unei informatii nu este insotita de stergerea
informatiei din memoria celui care comunica!
DefiniDefiniiaia informainformaieiiei
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
?? Informatia Informatia masura a surprizeimasura a surprizei
Cantitate maxima de informatie la aparitia unui eveniment
neasteptat
Este deci nevoie de un sistem de masurare care sa reflecte cantitatea de
surpriza sau de lucruri necunoscute.
Masurarea cantitMasurarea cantitii de informaii de informaieie
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
cantitatea minima de informatie
Masurarea cantitMasurarea cantitii de informaii de informaieie
care se poate obtine in urma finalizarii celui mai simplu eveniment imaginabil
(un experiment cu doua rezultate posibile, egal probabile)
este denumita bitbit.
Multiplu: 1 byte (octet) = 23 biti
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Evenimentul sigur:
Evenimentul imposibil:
Exprimarea matematica
(Shannon): ii
i ppI log1log ==
01log =
0log
[ ) ,0iINu ne aduce nici o informatie ceva ce stim dinainte ca se va intampla! ( 0 biti)
Cu cat un eveniment este mai neasteptat, cu atat informatia pe care o aduce este mai mare( biti)
Masurarea cantitMasurarea cantitii de informaii de informaieie
Exprimarea Shannon are avantajul ca leaga convenabil cantitatea de informatie II a unui eveniment de probabilitatea ppii de aparitie al acelui eveniment.
Pentru detalii : vezi Anexa 2
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Cuantificarea informatiei
Exemplu 1: Continutul informational al unei proteineExemplu 1: Continutul informational al unei proteine
Exemplu 2: Continutul informational al unui lant ADNExemplu 2: Continutul informational al unui lant ADN
500 aminoacizi in lant (N = 500) 16 aminoacizi diferiti, care apar cu frecventa egala (n=16) Informatia totala: IItt = N log= N log22 nn = 500 log2 16 = 2000 biti
106 nucleotide in lant (N = 106) 4 baze azotate, care apar cu frecventa egala (n=4) Informatia totala: IItt = N log= N log22 nn = 106 log2 4 = 2x106 biti (aprox. 2Mb)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Paradoxul lui Maxwell
Informatia inseamna putere!!(in acest caz...)
(modificat dupa Wikimedia Commons)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Structurarea informatiei
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Transmiterea informatiei
Aparitia perturbatiilor duce la scaderea cantitatii de informatie care ajunge la receptor
Redundanta informationala creste probabilitatea ca la receptor sa ajunga intreaga cantitate utila de informatie
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Structurarea informatieiExemple
SEMNAL: sunetul a (semnal sonor; vibratie a aerului)
CODIFICAT in:
SIMBOL: litera a (alfabet latin), litera (alfabet grec)
TRADUCERE:
Semnal luminos electric (fotocelula)
Semnal electric semnal acustic (US; cristal piezoelectric)
Stimul presional impuls nervos
AMPLIFICARE:
Legarea unei molecule de mesager prim induce sinteza mai multor molecule de mesager secund
MODULARE:
Cresterea amplitudinii potentialului de receptor in functie de intensitatea stimulului
Cresterea frecventei PA axonale in functie de intensitatea stimulului
CONVERSIE:
AD: inregistrarea pe calculator a unui semnal electric
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Sisteme de reglare automata
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Definitii
Sistem de comanda = ansamblu de elemente in care o marime de intrare (x) aplicata unui element de executie genereaza o marime de iesire (y)
Relatia intre marimea de intrare si marimea de iesire reprezintafunctia de transfer a sistemului (caracterizeaza elementul de executie).[y=f(x)]
xf(x)
y
black-box; intr-un sistem pot exista oricate astfel de subunitati
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Clasificare
Sisteme de comanda in circuit deschis (A)
Sisteme de comanda in circuit inchis (sisteme de reglare automata):
Sisteme cu reactie pozitiva (B)
Sisteme cu reactie negativa (C)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Sisteme de comanda in circuit deschis
Sunt sistemele in care marimii de intrare i se aplica o
functie de transfer pentru a obtine o marime de iesire;
nu exista legatura inversa (feed-back) intre marimea de iesire si marimea de intrare
Exemplu:
Sistemul de directionare a unui automobil
Intrare: rotirea volanului Iesire: schimbarea directiei vehicolului
Amplificatoare: Intrare: semnal electric Iesire: semnal electric cu amplitudine
mai mare
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Sisteme de reglare automata
Sisteme de control cu legatura inversa
Elementul de masurare evalueaza valoarea raspunsului sistemului
Un comparator apreciaza diferenta dintre marimea de intrare si marimea de iesire masurata, si aplica o corectie a intrarii in elementul de executie (marimii de actionare)
Reactie pozitiva: cresterea marimii de iesire determina cresterea marimii de actionare (modificare in acelasi sens)
Reactie negativa: cresterea marimii de iesire determina scaderea marimii de actionare (modificare in sens opus)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Sisteme de reglare automata cu reactie negativa
Marimea de iesire actioneaza in sensul scaderii marimii
de intrare
Sunt sisteme de stabilizare; asigura mentinerea unui
raspuns intre anumiti parametri
Exemple:
Scaderea TA vasoconstrictie cresterea TA (revenirea la valori normale)
Cresterea glicemiei secretie de insulina scaderea glicemiei
HOMEOSTAZIA organismului este mentinuta prin sisteme de reglare cu reactie negativa !!
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Sisteme de reglare automata cu reactie negativa
http://library.med.utah.edu/kw/animations/hyperbrain/parasymp_reflex/movie6.swf
REFLEXUL PUPILAR
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Sisteme de reglare automata cu reactie pozitiva
Marimea de iesire actioneaza in sensul cresterii marimii
de intrare
2 tipuri de roluri biologice:
Sisteme de amplificare
Deschiderea in avalansa a canalelor de Na+, in faza ascendenta a
PA
Retele neurale reverberante
Sisteme de decompensare:
Rol patologic dupa depasirea unor praguri pana la care
organismul poate compensa tulburari ale homeostaziei, apar
reactii pozitive care agraveaza tulburarile si pot duce la moartea organismului (Ex: aparitia vasodilatatiei paralitice in socul
septic duce la scaderea si mai mult a TA, fara raspuns la subst.
vasoactive)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Exemple biologice
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Transcriptia si traducerea informatiei genetice
ADNsursa de mesaje
ARNm(mesager)
canal
ARNtde transfer
receptor
Ribozomdestinatar
Alfabet sursACGT
Alfabet canalACGU
Recepioneaz un codon
Aparat de sintez
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Canalul neuronal
S sursa de informatie (neuron presinaptic)
TT1 traductor transmitator 1; semnal chimic semnal electric (modulate in amplitudine)
C1 canal de transmitere a informatiei, de tip 1 (potentiale locale, modulate in amplitudine; propagare decrementala)
TT2 traductor transmitator 2; semnal electric modulat in amplitudine modulat in frecventa
C2 canal de transmitere a informatiei, de tip 2 (PA modulate in frecventa)
TR1 traductor receptor 1; semnal electric modulat in frecventa modulat in amplitudine
TR2 traductor receptor 2; semnal electric modulat in amplitudine semnal chimic
D destinatar
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Canalul neuronal
Caracteristicile unui canal neuronal:
Fluxul de transinformatie (informatia medie transmisa prin canal) bit/s
Capacitatea canalului valoarea maxima a fluxului de transinformatie pe canalul respectiv
Exemple:
Informatia medie/fibra nervoasa: 1150 bit/s
Capacitatea canalului unei fibre nervoase: 1400 bit/s
Informatia transmisa de retina: 1010 bit/s
Informatia medie primita de un om din mediul inconjurator: 1010 1011 bit/s, din care:
Constientizati: 100 bit/s
Memorie de scurta durata: 10 bit/s
Memorie de lunga durata: 1 bit/s
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Retele neuronale
Sistemul nervos central retea complexa de neuroni
interconectati, care isi influenteaza reciproc functia
Premize pentru tratarea ciberneticaPremize pentru tratarea cibernetica (logica) a unei retele neuronale:
Fiecare neuron are doua stari activ si inactiv
Fiecare neuron are un prag de excitare caracteristic, ce trebuie atins de excitant pentru a determina trecerea in starea activa
Transmisia sinaptica se face cu o intarziere de 0.5 ms
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Retele neuronale
Exemple de retele neuronale simple:
Retele de sumare (A)
Retele de intarziere (B)
Retele reverberante (C)
Retele de multiplicare (D)
(A)
(B)
(C)
(D)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Memoria (senzoriala/motorie) = stocare de informatii
Memorie imediata (instantanee) secunde
Substrat: circuite reverberante
Pe termen scurt (memoria de scurta durata, MSD) Pe termen scurt (memoria de scurta durata, MSD) oreore
Substrat: modificarea unor proteine deja existente
(activare, expresie)
Pe termen lung (memoria de lunga durata, MLD) Pe termen lung (memoria de lunga durata, MLD) aniani
Substrat: sinteza de proteine noi, care vor fi exprimate
Procesele implicate in MSD + MLD Procesele implicate in MSD + MLD PLASTICITATE SINAPTICAPLASTICITATE SINAPTICA up/down-regulation al numarului de receptori
Expresie de receptori modulatori
Cresterea / scaderea numarului de sinapse pe un neuron
Intarirea unor sinapse intre doi neuroni prin aparitia de ramificatii axonale
suplimentare care fac sinapsa, la randul lor
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Analizatori
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Analizatori
Stimulii Stimulii orice natura fizica:
Mecanici: presionali, vibratorii, acustici
Luminosi
Termici
Olfactivi (chimici)
Stimuli durerosi orice stimul care depaseste un anume prag (prag dureros) determina senzatie de durere
Tipuri de receptoriTipuri de receptori (dpv cibernetic)
Receptori ON activati de initierea stimulului
Receptori OFF activati de incetarea stimulului
Receptori ON-OFF activati atat de initierea, cat si de incetarea stimului
Receptori continui activi pe tot parcursul stimularii
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Reflexul miotaticFS
Flexor muscle
F
R
s
dD
D
NCF NBF
Ia
II
CNS DRFS
From the extensor system
To the extensor system
CNSC
dt
The dynamic element (D)
+
++
IaR
II
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Reglarea volemiei
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Algoritmi cibernetici de diagnostic
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Exemple optionale:
Simulari computerizate ale unor modele cibernetice
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Receptori senzoriali
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Autoinhibitie neuronala
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Sinapsa cu prag de activare
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Activarea rodopsinei
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Anexa 1Anexa 1
Scurt istoricScurt istoric
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Prima mentiune a termenului Cibernetica:
Platon, Legile - in contextul studiului auto-guvernarii unor grupuri de oameni
Primul sistem artificial cu reglare automata:
Ceasul cu apa al lui Ktesibios nivelul de apa in rezervor era mentinut constant cu ajutorul unui plutitor
Anii 1700 motorul cu abur al lui Watt
prevazut cu o valva de reglare a vitezei (mecanism de feed-back)
IstoricIstoric
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
1948: NORBERT WIENER - Cibernetica sau tiina comunicrii i comenzii la fiine i maini; (cibernetica este definita ca stiinta)
1948: CLAUDE SHANNON - Teoria matematic a comunicaiei
1948, Cybernetics: Or the Control and Communication in the Animal and the Machine. Paris, France: Librairie Hermann & Cie, and Cambridge, MA: MIT Press.Cambridge, MA: MIT Press.
C.E. Shannon, "A Mathematical Theory of Communication", Bell System Technical Journal, vol. 27, pp. 379-423, 623-656, July, October, 1948
Cibernetica moderna
Courtesy of the Research Laboratory of Electronics at MIT. Wikimedia foundation
Norbert Wiener Claude Shannon
IstoricIstoric
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
L. von Bertalanffy Teoria generala a sistemelor
W. Ross Ashby Teoria sistemelor complexe
J. von Neumann Automate celulare
W.S. McCulloch Retele neurale
Alte contributii notabile
1945, Zu einer allgemeinen Systemlehre, Bltter fr deutsche Philosophie, 3/4. (Extract in: Biologia Generalis, 19 (1949), 139-164.
1950, An Outline of General System Theory, British Journal for the Philosophy of Science 1, p.139-164
1951, General system theory - A new approach to unity of science (Symposium), Human Biology, Dec 1951, Vol. 23, p. 303-361.
1943, McCulloch & Pitts, A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity, Bulletin of Mathematical Biophysics Vol 5, pp 115-133.
1940. "Adaptiveness and equilibrium". In: J. Ment. Sci. 86, 478.
1945. "Effects of control on stability". In: Nature, London, 155, 242-243.
1946. "The behavioural properties of systems in equilibrium". In: Amer. J. Psychol. 59, 682-686.
1947. "Principles of the Self-Organizing Dynamic System". In: Journal of General Psychology (1947). volume 37, pages 125--128.
1966. (with Arthur C. Burks) Theory of Self-Reproducing Automata, Univ. of Illinois Press
IstoricIstoric
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Anexa 2 Anexa 2
Frecventa relativa, absoluta si Frecventa relativa, absoluta si probabilitate.probabilitate.
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Experiment. Eveniment. Probabilitati
ExperimentExperiment = evolutia unui sistem catre o stare finala
EvenimentEveniment = realizarea unei anumite stari finale, din multiple posibile, ca rezultat al experimentului
Exemplu:
Experimentul = aruncarea zaruluiEvenimentul = caderea zarului pe o anumita fata
6 evenimente posibile: caderea pe fata 1, 2, 3, 4, 5 si 6
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Experiment. Eveniment. Probabilitati
Frecventa relativa de aparitie a evenimentului Frecventa relativa de aparitie a evenimentului ii
Probabilitatea de aparitie a evenimentului Probabilitatea de aparitie a evenimentului ii
f i=ni
N
pi= limN
ni
N
unde ni reprezinta numarul de aparitii ale evenimentului i, din totalul de N
repetari ale experimentului
i= 1
n
pi = 1 suma probabilitatilor de aparitie a tuturor evenimentelor posibile ca rezultat al unui experiment este 1 (ca urmare a efectuarii unui experiment va rezulta intotdeauna un eveniment oarecare!)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Experiment. Eveniment. Probabilitati
Exemplu: Sa presupunem ca am aruncat de 30 de ori cu zarul (N = 30) si am obtinut urmatoarele rezultate: Fata 1 de 4 ori Fata 2 de 5 ori Fata 3 de 4 ori Fata 4 de 6 ori Fata 5 de 5 ori Fata 6 de 6 ori
Frecventele relative ale evenimentelor vor fi:
Fata 1: 4/30 = 1/7.5 Fata 2: 5/30 = 1/6 Fata 3: 4/30 = 1/7.5 Fata 4: 6/30 = 1/5 Fata 5: 5/30 = 1/6 Fata 6: 6/30 = 1/5
Daca experimentul s-ar repeta de un numar mult mai mare de ori, valorile frecventelor relative s-ar apropia foarte mult de valoarea probabilitatii teoretice 1/6 pentru fiecare eveniment)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Cuantificarea informatieiEntropia informationalaEntropia informationala. . RedundantaRedundanta
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Cuantificarea informatieiEntropia informationalaEntropia informationala. . RedundantaRedundanta
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Entropie informationala si entropie termodinamica
Entropie informationalaa unui sistem complet
dezordonat:
Hmax
= log n
Entropia termodinamicaa unui sistem complet
dezordonat (Boltzman):
S = k log N
(N probabilitatea termodinamica a starii)
-
Ca
t
e
d
r
a
d
e
B
i
o
f
i
z
i
c
a
M
G
-
U
M
F
C
.
D
a
v
i
l
a
Bibliografie
Curs Biofizica Medicala - C. Ganea
Curs Biocibernetica - Sonia Herman
Curs Biocibernetica - Anca Popescu
Sursele imaginilor:
O mare parte sunt realizate in cadrul Catedrei de Biofizica Medicala a UMF C. Davila. In celelalte cazuri este trecuta sursa imaginilor sub imagine sau in animatia insotitoare.
Modelele cibernetice folosite ca exemplu au fost realizate si prezentate cu programul LabView.