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生命系统极端状态建模的计算场景构建方法。 (英语。俄文原件) Zbl 1458.92087号

J.计算。系统。科学。国际。 60,编号1,87-107(2021); Izv的翻译。罗斯。阿卡德。特奥·诺克。修女。向上。2021年,第1期,第91-113页(2021年)。
摘要:我们考虑一种组织混合计算结构的方法,以模拟受控自然过程中的突变,并分析极端环境现象的阶段。使用在特殊时刻(事件)具有动态可重新定义右侧的微分方程组。跃迁的真值条件是通过计算代状态的附加特征的其他方程得到的。流程建模中的阈值状态是包含触发函数的结果。仅在混合系统特性变化空间的窄范围内,右侧的值与中性值有明显不同,并取决于初始条件。函数的限制范围及其值域取决于模拟生物系统阈值效应的核心,这些阈值效应是在特殊条件下观察到的。该方法允许我们在管理场景中实现实际的定性变化,如平衡状态的出现(减少)或由分散在有限区域中的区间组成的复杂吸引子的边界危机的分岔。研究了不同人口过程的计算场景。模型中以北大西洋的鳕鱼和里海的鲟鱼为例描述了鱼类种群的崩溃。根据对残留常绿森林害虫种群规模脉动的观察,模拟了其数量的快速爆发。由于当地森林资源枯竭,该情景中昆虫爆发的阈值情景自然结束,并急剧过渡到害虫波动,这对环境来说是常见的。对人口模型结构的组织方法进行了总结,以预测与受控生物系统快速变化和有害生物入侵传播相关的广泛极端过程。

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92天30分 流行病学
92立方厘米 系统生物学、网络
92-08 生物学问题的计算方法
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参考文献:

[1] A.S.Konstantinov、V.V.Zdanovich和A.M.Sholokhov,“温度条件的不确定性是优化幼鱼生长、能量和生理状态的因素”,Vestn。莫斯科。州立大学。《生物学》,第2期,38-44(1991)。
[2] T.Heger和S.Haider,“不同分类群的物种表现出相似的入侵特征”,《现代科学》。经济。,第3期,第1-13页(2015年)。
[3] 霍伊,J。;坎贝尔,M。;Hewitt,C.,Acanthaster planci入侵:应用生物安全实践来管理澳大利亚本土繁荣和萧条的珊瑚害虫,manage。生物入侵,7213-220(2016)·doi:10.3391/mbi.2016.7.3.01
[4] Novozilov,A.S.,参数正态分布在捕食者种群中个体上的广义种群捕食模型的分析,J.Comput。系统。科学。国际,43778(2004)
[5] 于巴金。《捕食者-食饵系统中的共同进化:生态遗传模型》,Vavilov。Zh公司。遗传学。赛莱克斯。,18, 320-328 (2014)
[6] 艾默生,B.C。;Kolm,N.,《物种多样性可以推动物种形成》,《自然》(英国伦敦),4341015-117(2005)·doi:10.1038/nature03450
[7] 哥伦比亚特区约阿诺。;Bartumeus,F.,《聚合的统一效应》揭示了大型猎物群需要更长的时间才能找到,Proc。R.Soc.B:生物。科学。,278, 2985-2990 (2011) ·doi:10.1098/rspb.2011.0003
[8] Hempel,G.,《幼虫存活对海洋食用鱼种群的重要性》,加州合作社。海洋。鱼。投资。,10, 13-23 (1965)
[9] May,R.C.,《鱼类早期生活史》(1974),柏林,海德堡:施普林格,柏林,海德堡
[10] Usova,T.V.,伏尔加河下游迁徙期间自然繁殖的星状鲟鱼苗的存活,俄罗斯经济研究院。,40, 396-398 (2009) ·doi:10.1134/S1067413609050117
[11] Gurman,V.I.,《混合控制系统的模型和优化条件》,J.Compute。系统。科学。国际,43,560(2004)
[12] Goncharova,E.V。;Staritsyn,M.V.,脉冲混合系统最优控制问题中的时间重参数化,J.Compute。系统。科学。国际,50392(2011)·Zbl 1270.49034号 ·doi:10.1134/S1064230711020055
[13] Bortakovskii,A.S.,离散部分多次瞬时切换的连续离散系统的充分最优性条件,J.Compute。系统。科学。国际,51,183(2012)·Zbl 1311.49048号 ·doi:10.1134/S1064230712020049
[14] Perevaryukha,A.Y.,《生物资源管理模拟中渐进动力学的不确定性》,J.Compute。系统。科学。国际,50491-498(2011)·兹比尔1272.93017 ·doi:10.1134/S106423071101501
[15] Ricker,W.E.,《股票与招募》,J.Fish。Res.董事会成员。,193-211年11月(1954年)·doi:10.1139/f54-039
[16] Maunder,M.N.,《评估种群-繁殖关系和管理参考点:在美国中大西洋牙鲆(Paralichthys dentatus)的应用》,Fisher。研究,126,20-26(2012)·doi:10.1016/j.fishres.2012.02.006
[17] Subbey,S。;Devine,J.A.,《库存再结晶建模与预测:当前与未来展望》,ICES J.海洋科学。,71, 2307-2322 (2014) ·doi:10.1093/icesjms/fsu148
[18] Peterman,R.M.,《早期生活阶段对北鳀鱼摄入量年际变化的贡献》,加拿大。J.鱼类。阿奎特。科学。,45, 8-16 (1988) ·doi:10.1139/f88-002
[19] 斯科贝列夫,V.V。;Skobelev,V.G.,混合自动机分析的一些问题,Cybern。系统。分析。,54, 517-526 (2018) ·Zbl 1445.68127号 ·doi:10.1007/s10559-018-0053-9
[20] Perevaryukha,A.Y.,用两个阈值状态模拟人口动态的突变,Cybern。系统。分析。,52623-630(2016)·Zbl 1349.92128号 ·doi:10.1007/s10559-016-9864-8
[21] Strub,S.公司。;Bayen,M.A.,标量守恒律的混合初边值问题:在交通网络建模中的应用,混合系统:计算。控制,7552-567(2006)·Zbl 1178.65104号
[22] Branicky,M.S.,用于交换和混合系统的多Lyapunov函数和其他分析工具,IEEE Trans。自动化。控制,43,475-482(1998)·Zbl 0904.93036号 ·数字对象标识代码:10.1109/9.664150
[23] 海曼,M。;林,F。;Meyer,G.,一类混合系统中zeno行为的分析,IEEE Trans。自动化。控制,50376-384(2005)·Zbl 1365.93293号 ·doi:10.1010/TAC.2005.843874
[24] Tochilin,P.A.,具有线性结构的二阶混合系统的分析,莫斯科大学计算。数学。网络。,32, 25 (2008) ·兹比尔1155.34005 ·doi:10.3103/s11968-008-1004-7
[25] Venkatachalam,S.,《综合红树林水产养殖和开放式水产养殖系统下鱼类(Lates calcrifer)的生存和生长》,Aquacult。代表,9,18-24(2018)·doi:10.1016/j.aqrep.2017.11.004
[26] McGurk,M.D.,海洋中上层鱼卵和仔鱼的自然死亡率:空间斑块的作用,海洋生态。,34, 227-242 (1986) ·doi:10.3354/meps034227
[27] Reznik,S.Ya。,密度依赖因素对异色瓢虫(鞘翅目,瓢虫科)、昆虫病本地和入侵种群幼虫发育的影响。版次:97、847-852(2017)·doi:10.1134/S0013873817070016
[28] Kolesov,A.Yu。,生态学数学模型中的松弛振荡,Proc。斯特克洛夫数学研究所。,199, 2-126 (1995) ·Zbl 0841.92031号
[29] Kokoz,L.M。;普罗嫩科,S.M。;Shlyakhov,V.A.,“库存恢复模型和渔业监管”,Tr.Yuzh。诺奇-伊萨德。Khoz-va Okeanogr.Ryb研究所。,42, 205-209 (1996)
[30] Reznick,D。;布莱恩特,M。;Basheyr,F.,《重新审视R和k选择:种群调节在生命史进化中的作用》,生态学,831509-1520(2002)·doi:10.1890/0012-9658(2002)083[1509:RAKSRT]2.0.CO;2
[31] A.N.Frolov,“农业昆虫学目标重点:害虫暴发的周期性”,昆虫学。第2版,147-156(2015)。
[32] Veshchev,P.V。;Guteneva,G.I.,《当前条件下伏尔加河下游鲟鱼的自然繁殖效率》,Russ.J.Ecol。,43, 142-147 (2012) ·doi:10.1134/S1067413612020154
[33] Guteneva,G.I。;Fomin,S.S.,“伏尔加河水流对鲟鱼自然繁殖的影响”,Ryb,Khoz-vo,No.,3,103-105(2015)
[34] 谢欣,余。T.,淡水水库的渔获量预测效率,越南国家税务局,151151-157(2014)
[35] Plokhotnikov,K.E.,关于理想流体的一个离散数学模型,Mat.model。,28, 43-63 (2016) ·兹比尔1363.76027
[36] 新泽西州巴罗曼。;Myers,R.A.,《更多产卵-补充曲线:曲棍球棒及其推广》,Can。J.鱼类。阿奎特。科学。,57, 665-676 (2000) ·doi:10.1139/f99-282
[37] Milnor,J.,关于吸引子的概念,Commum。数学。物理。,99, 177-195 (1985) ·Zbl 0595.58028号 ·doi:10.1007/BF01212280
[38] A.S.Bratus和A.S.Novozhilov,《离散时间生态和动力系统的数学模型》(2003),莫斯科:莫斯科。戈斯。莫斯科大学
[39] 库兹涅佐夫,S.P.,《动态混沌和双曲吸引子:从数学到物理》(2013),伊扎夫斯克:伊扎夫。Komp'yut学院。伊泽夫斯克·伊斯斯莱德
[40] Perevaryukha,A.Y.,《生物资源动力学的混合模型:平衡、循环和过渡混沌》,Autom。控制计算。科学。,45, 223-232 (2011) ·doi:10.3103/S0146411611040067
[41] Singer,D.,区间上映射的稳定轨道和分岔,SIAM J.Appl。数学,35,260-268(1978)·兹伯利039158014 ·数字对象标识代码:10.1137/0135020
[42] Yu Tyutyunov。五、。;Titova,L.I.,《从Lotka-Volterra到Arditi-Ginzburg:90年来营养功能的演变》,Zh。Obshch公司。生物学,79,428-448(2018)
[43] Feigenbaum,M.J.,《湍流系统中非周期行为的转变》,Commun。数学。物理。,77, 65-86 (1980) ·Zbl 0465.76050号 ·doi:10.1007/BF01205039
[44] 布洛赫,A.M。;柳伯奇,M.Yu。,一维动力系统螺线管吸引子的测度和维数。数学。物理。,127, 573-583 (1990) ·Zbl 0721.58033号 ·doi:10.1007/BF021045002
[45] Guckenheimer,J.,一维映射对初始条件的敏感依赖,Commun。数学。物理。,70, 133-160 (1979) ·兹伯利0429.58012 ·doi:10.1007/BF01982351
[46] 索默雷拉,J.C。;Ott,E.,《混合吸引力盆地:简单物理系统中的不可计算性》,Phys。莱特。,214, 243-251 (1996) ·Zbl 0972.37550号 ·doi:10.1016/0375-9601(96)00165-X
[47] Schrank,W.E。;罗伊,N.,《北部鳕鱼休渔二十年后的纽芬兰渔业和经济》,海洋资源。经济。,28, 397-413 (2013) ·数字对象标识代码:10.5950/0738-1360-28.4.397
[48] Roughgarden,J。;Smith,F.,《为什么渔业崩溃以及如何应对》,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,93,5078-5083(1996)·doi:10.1073/pnas.93.10.5078
[49] Il’ichev,V.G.,生态系统的延迟反馈结构和可持续性,Zh。Obshch公司。《生物学》,70,341-348(2009)
[50] Rose,G.A.,加拿大北部鳕鱼回归。J.Fisher。阿奎特。科学。,72, 1789-1798 (2015) ·doi:10.1139/cjfas-2015-0346
[51] Bulgakova,T.I.,“测试某些贸易管制规则的情景模型:东北北极鳕鱼”,Ryb,Khoz-vo,No.,477-80(2009)
[52] 苏希诺夫,A.I。;尼基蒂娜,A.V。;Chistyakov,A.E.,亚速海生物修复数值模拟,Mat.模型。,24, 3-21 (2012) ·Zbl 1289.92083号
[53] Khodorevskaya,R.P。;Kalmykov,V.A.,Volga-Caspian盆地鲟鱼科鲟鱼种群的形成,鱼类学杂志。,54, 576-583 (2014) ·doi:10.1134/S0032945214050051
[54] 弗拉森科,S.A。;Guteneva,G.I.,《伏尔加河下游鲟鱼产卵场条件和自然繁殖效率评估》,Vopr。莱博。,13736-753(2012年)
[55] Perevaryukha,A.Y.,个体发生过程中生物物种的竞争生物生长速率的数学模型,J.Autom。通知。科学。,49, 39-52 (2017) ·doi:10.1615/JAutomatInfScien.v49.i11.5
[56] Clark,L.R.,《白蜡石蒜(石蒜科)种群动态》,澳大利亚。J.Zool。,12, 362-380 (1964) ·doi:10.1071/ZO9640362
[57] Perevaryukha,A.Y.,加拿大当地森林害虫种群毁灭性振荡动力学的连续模型,Cybern。系统。分析。,55, 141-152 (2019) ·Zbl 1420.92099 ·doi:10.1007/s10559-019-00119-6
[58] Vul,E.B。;亚西奈州。G。;Khanin,K.M.,Feigenbaum的普遍性和热力学形式主义,Usp。Mat.Nauk,39,3-37(1984)·Zbl 0561.58033号
[59] V.A.Dubrovskaya,“关于被剥削人口模型中非线性效应分析的有效性标准”,Probl。墨西哥。升级:内林。迪南。姐姐。,第48号,74-83(2016)。
[60] S.V.Bakanev,“巴伦支海堪察加捕蟹渔业的种群评估和监管问题”,Vopr。莱博。,第1期,第51-63页(2009年)。
[61] Perevaryukha,A.Yu。,“关于生物资源管理模型动力学中分形对象的确定”,Tr,SPIIRAN,No.,121-221(2013)
[62] Letichevsky,A.A。;O.O.Letychevskyi。;斯科贝列夫,V.G。;Volkov,V.A.,《网络物理系统》,Cybern。系统。分析。,53, 821-834 (2017) ·Zbl 1381.93009号 ·doi:10.1007/s10559-017-9984-9
[63] Perevaryukha,A.Y.,鱼类和昆虫极端种群过程建模结果的比较分析,J.Autom。通知。科学。,51, 11-21 (2019) ·doi:10.1615/JAutomatInfScien.v51.i2.20
[64] 尼基蒂娜,A.V。;Semenov,I.S.,“浅水池塘富营养化过程建模”,Izv。YuFU,Tekh,Nauki,编号,4,37-44(2013)
[65] V.V.Mikhailov,“评估生物资源补充有效性的营养负荷动力学建模”,Inform-Upravl公司。姐姐。,第4期,第103-110页(2017年)。
[66] A.I.Sukhinov、A.E.Chistyakov、A.A.Filina和A.V.Nikitina,“浅海溢油生物修复的超级计算机建模”,Vestn。康普尤特。通知。特克诺尔。,第6期,第47-56页(2019年)。
[67] Wu,D。;Yang,X.O.,TH17在新型冠状病毒肺炎细胞因子风暴中的反应:JAK2抑制剂费德拉替尼的新靶点,微生物学杂志。,免疫学。感染。,53, 21-29 (2020) ·doi:10.1016/j.jmii.2020.03.005
[68] Shereenab,文学硕士。;Khan,S.,《新型冠状病毒感染:人类冠状病毒的起源、传播和特征》,《高级研究杂志》,第24期,第91-98页(2020年)·doi:10.1016/j.jare.2020.03.005
[69] Shabunin,A.V.,“人口动态调节的SIRS模型:概率细胞自动机方法”,Izv。维什。乌切布。普里克·扎维德。内林。迪南。,27, 5-20 (2019)
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