Stáhnout prezentaci
Prezentace se nahrává, počkejte prosím
ZveřejnilAdam Malý
1
Charles University in Prague, 1st Faculty of Medicine, Institute of Pathophysiology, Laboratory of Biocybernetics Implementace rozsáhlého modelu fysiologických funkcí organismu v prostředí jazyka Modelica Bc. Tomáš Kroček Obhajoba diplomové práce
2
Zadání práce Implementace modelu fysiologických funkcí organismu dle Guytona a spol. Odladění a verifikace modelu Ověření chování modelu simulačními experimenty Návrh uživatelského rozhraní
3
MOTIVACE Komenského krédo Staré čínské přísloví
4
„...co spatřím, to si pamatuji,...” „Co slyším, to zapomenu,…“ „...co dělám, tomu rozumím“. Staré čínské přísloví:
5
Cíle práce Demonstrovat přednosti jazyka Modelica Vytvořit „živý“ Guytonuv model
6
Modelica Objektově orientovaný jazyk Obsahuje popis zobecnělých vlastností reálného světa Umožňuje kauzální i akauzální modelování Aktuální verze: Modelica 3.2
7
Modelica – zobecnělé vlastnosti Úsilí (napětí, tlak) Tok (proud, průtok) Hybnost (indukce, průtočná hybnost) Akumulace (náboj, objem tekutiny)
8
Rezistor R*i = v i = C*der(v) L*der(i) = v v v v v = p.v-n.v Kapacitor Induktor p.v n.v v = p.v-n.v p.v n.v v = L*der(i) p.i n.i i = p.i = n.i p.v p.i p.v p.i p.v p.i n.v n.i n.v n.i n.v n.i v = p.v-n.v p.v n.v Ikony Rovnice na pozadí
9
Guytonuv model 1972 – model cirkulačního systému a jeho návazností v jazyce Fortran (Guyton, Coleman a Grander ), vznik nové disciplíny – integrativní fysiologie 2007 – implementace originálního diagramu v Simulinku (Kofránek a spol.) 2011 – implementace originálního diagramu v Modelice (Kroček)
10
A. C. Guyton 1972 Annual Review of Physiology Formalizace fyziologických vztahů Integrativní fysiologie
11
…??!! Násobičky Funkční bloky Integrátory PCP PPAPLA PCP=0.55 PLA+0.45 PPA + + - Sumátory -4 0 20 50 Formalizace fyziologických vztahů Formalizace fyziologických vztahů Děličky
12
Simulink, ModelicaGuyton -4 0 20 50 -4 0 20 50 Guyton Simulink Modelica Guyton Simulink Modelica Simulink + + - + + - Guyton Modelica Guyton Simulink Modelica
13
KAUZÁLNÍ VS. AKAUZÁLNÍ PŘÍSTUP Guytonuv model
14
Kauzální modelování Modely složeny z bloků Bloky realizují konkrétní funkci Výsledný model reprezentuje algoritmus výpočtu
15
Akauzální modelování Deklarativní zápis proměnných Bloky tvořeny rovnicemi Výsledný model vystihuje modelovanou realitu
16
Implementace v Simulinku (Kofránek a spol. 2007) Implementace v Simulinku (Kofránek a spol. 2007) Oprava chyb v diagramu (Kofránek, Rusz, 2007) Oprava chyb v diagramu (Kofránek, Rusz, 2007) Diagram byl jen obrázek, vlastní model byl v roce 1972 implementován ve Fortranu
17
ESCTAIC 2006 Implementace v Modelice (Kroček 2011) Implementace v Modelice (Kroček 2011) Subsystémy zapouzdřeny do bloků Subsystémy jsou reprezentovány ikonami a konektory pro vstup a výstup proměnných Jednodušší lokalizace chyb a odladění oproti flat modelu
18
Kauzální přístup Akauzální přístup
19
Komponenty obsahují rovnice Komponenty reprezentovány ikonami Propojení komponent přes konektory Soustava rovnic Způsob řešení nalezne počítač Akauzální modelování
20
Kardiovaskulární dynamika
21
Cirkulační dynamika Čerpadlo pravá komora Čerpadlo levá komora Akauzální propojení (flow/nonflow proměnné) Akauzální propojení (flow/nonflow proměnné) Signálové (kauzální) propojení Signálové (kauzální) propojení
22
Elastický kompartment plicních arterií Elastický kompartment pravé síně a velkých žil Elastický kompartment systémových žil Elastický kompartment levé síně a plicních žil Elastický kompartment systémových artérií
23
Odpor kolabovaných velkých žil Odpor velkých žil Odpor plicních arteriol Odpor ve svalech Odpor v ledvinách Odpor v dalších tkáních
24
Odpor v nesvalových a non-renálních tkáních Průtok Tlak Matematický operátor Výpočetní bloky Akauzální propojení Signálové (kauzální) propojení
25
Výpočetní signálový blok
26
Algoritmus akauzálního modelu je totožný jako v kauzálním modelu
27
Odpor v nesvalových a non-renálních tkáních Odpor venul Tlak v kapilárách Sémantický význam bloku: vliv tlaku v kapilárách na odpor venul Umístění instance bloku v diagramu ukazuje jeho sémantický význam Umístění instance bloku v diagramu ukazuje jeho sémantický význam
28
Internetový model Flat model v internetovém prohlížeči Možnost simulace Spustitelný ve všech internetových prohlížečích na platformě Windows V budoucnu i na Unixových systémech, díky technologii Moonlight Editor Modeliky v prohlížeči Běh modelu v prohlížeči Editace modelicového modelu v prohlížeci a běh modelu v prohlížeči (Privitzer a spol. 2011) Editace modelicového modelu v prohlížeci a běh modelu v prohlížeči (Privitzer a spol. 2011) Model v C++
29
Technologie tvorby webových simulátorů (Kofránek, Privitzer a spol.) Technologie tvorby webových simulátorů (Kofránek, Privitzer a spol.) Tvorba scénářů Tvorba interaktivní grafiky Tvorba modelů v jazyce Modelica Vývoj simulátoru Běh simulátoru v prohlížeči Testování ve výuce
30
Internetový model http://patf-biokyb.lf1.cuni.cz/~tomkro/GuytonModel1972/
31
Charles University in Prague, 1st Faculty of Medicine, Institute of Pathophysiology, Laboratory of Biocybernetics Děkuji Vám za Vaši pozornost! Rád zodpovím Vaše dotazy
Podobné prezentace
© 2024 SlidePlayer.cz Inc.
All rights reserved.