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內(nèi)容簡介

　　《生物建模仿真》包括兩個部分：第一部分（1～6章），介紹數(shù)學模型建模的基本理論和方法，計算機仿真的基本理論和方法，以及建模與仿真的校核、驗證和確認（VVA）技術(shù)，第二部分（7～10章），分別介紹生物系統(tǒng)建模仿真的四類典型范例。在第一部分中，第1章概述系統(tǒng)、系統(tǒng)建模及計算機仿真的基本概念，以及生物系統(tǒng)建模仿真的應用動態(tài)概況；第2章介紹連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學模型的類型、模型之間的相互轉(zhuǎn)換以及模型的建模方法等；第3章介紹連續(xù)時間數(shù)學模型轉(zhuǎn)換為計算機仿真模型的主要方法：數(shù)值積分法、離散相似法和替代法；第4章介紹基于實驗數(shù)據(jù)的建模仿真的基本理論與方法，包括參數(shù)模型的概念及模型參數(shù)估計方法，以及系統(tǒng)辨識的基本概念和方法；第5章介紹在MATLAB平臺上Simulink模塊式建模仿真的基本理論和方法，以及Simulink建模仿真的典型例子；第6章介紹建模與仿真的校核、驗證和確認（VVA）技術(shù)的基本概念。在第一部分的基礎(chǔ)上，第7～10章分別介紹生物系統(tǒng)建模和仿真的4個典型實例。第7章是單一種群增長的微分方程模型，包括Malthusian方程和Logistic方程；第8章介紹房室模型的建模與仿真，以及房室模型的辨識和可辨識性；第9章介紹描述動作電位產(chǎn)生的Hodgkin-Huxley方程的建模與仿真；第10章介紹腦電的自回歸（AR）模型的建模與仿真。本教材為普通高等院校生物醫(yī)學工程專業(yè)本科生教材，也可作為相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的參考教材，并可供從事生物建模仿真的科技工作人員參考。

作者簡介

　　田心 1946年生。1968年畢業(yè)于清華大學，1991年獲得新南威爾士大學生物醫(yī)學工程博士學位?，F(xiàn)任天津醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院教授、博士生導師，全國優(yōu)秀教師。主要研究領(lǐng)域為記憶認知信息的檢測。處理與編碼以及計算神經(jīng)科學。研究工作得到國家自然科學基金和教育部博士點基金的支持。已發(fā)表學術(shù)論文100多篇，獲得天津市科技進步二等獎兩項。主講課程“生物建模仿真”被評為國家精品課程。

圖書目錄

第1章系統(tǒng)建模仿真的基本概念
1.1 系統(tǒng)模型
1.1.1 系統(tǒng)和系統(tǒng)模型
1.1.2 模型的分類
1.2 系統(tǒng)的計算機仿真
1.2.1 系統(tǒng)計算機仿真的基本概念
1.2.2 系統(tǒng)仿真過程
1.2.3 系統(tǒng)仿真的分類
1.3 生物系統(tǒng)的建模與仿真
第2章系統(tǒng)的數(shù)學模型和建模方法
2.1 數(shù)學模型的分類
2.2 連續(xù)狀態(tài)系統(tǒng)模型
2.2.1 連續(xù)時間模型
2.2.2 離散時間模型
2.3 連續(xù)時間模型之間的轉(zhuǎn)換
2.3.1 從微分方程轉(zhuǎn)換為狀態(tài)方程
2.3.2 從傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為狀態(tài)方程
2.4 系統(tǒng)的實現(xiàn)
第3章連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真
3.1 微分方程的數(shù)值積分數(shù)值解
3.1.1 數(shù)值積分法的基本概念
3.1.2 數(shù)值積分法分類
3.1.3 單步數(shù)值積分法
3.1.4 多步數(shù)值積分法
3.1.5 關(guān)于數(shù)值積分的誤差
3.2 從傳遞函數(shù)到z函數(shù)的轉(zhuǎn)換
3.2.1 z域的離散相似模型
3.2.2 從傳遞函數(shù)G(5)轉(zhuǎn)換為z函數(shù)G(z)的算子替換方法
3.3 從連續(xù)時間狀態(tài)方程到離散時間狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換
3.3.1 時域的離散相似模型
3.3.2 關(guān)于轉(zhuǎn)移矩陣的近似計算
3.4 幾個典型環(huán)節(jié)的離散相似
第4章基于實驗數(shù)據(jù)的建模與仿真
4.1 實驗數(shù)據(jù)建模仿真的基本概念
4.1.1 從實驗數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型的過程
4.1.2 實驗數(shù)據(jù)的獲取
4.1.3 模型類型與模型參數(shù)
4.1.4 模型參數(shù)的估計
4.1.5 最小二乘法
4.2 系統(tǒng)辨識概述
4.2.1 系統(tǒng)辨識的基本概念
4.2.2 生物系統(tǒng)的可辨識性
4.3 回歸數(shù)學模型
4.3.1 一元線性回歸數(shù)學模型
4.3.2 多元線性回歸數(shù)學模型
4.3.3 多元線性回歸方程的檢驗與評價
4.3.4 非線性回歸數(shù)學模型
第5章 Simulink建模與動態(tài)仿真
5.1 Simulink簡介
5.2 Simulink的基本模塊
5.2.1 常用模塊
5.2.2 自定義模塊
5.3 基于Simulink的建模與仿真
5.3.1 基于Simulink的建模
5.3.2 基于Simulink的仿真
5.4 Simulink建模仿真應用舉例
第6章建模與仿真的校核、驗證與確認
6.1 VVA技術(shù)
6.1.1 VVA技術(shù)的基本概念
6.1.2 VVA工作模式和過程
6.2 模型與仿真的校核
6.2.1 系統(tǒng)仿真誤差源校核
6.2.2 程序校核
6.3 模型的驗證
6.3.1 譜分析法
6.3.2 置信區(qū)間法
6.3.3 動態(tài)關(guān)聯(lián)分析法
6.4 仿真模型的確認
第7章單一生物種群增長模型
7.1 Malthusian方程
7.2 Logistic方程
7.2.1 Logistic方程及其解析解
7.2.2 Logistic曲線
7.2.3 Logistic方程的參數(shù)估計
7.2.4 Logistic方程參數(shù)的變化
第8章房室系統(tǒng)的建模與仿真
8.1 房室系統(tǒng)的基本概念
8.1.1 房室的定義
8.1.2 房室間物質(zhì)轉(zhuǎn)運的速率系數(shù)
8.1.3 房室系統(tǒng)的分類
8.2 房室系統(tǒng)的建模
8.2.1 房室模型的建模思路
8.2.2 房室模型的建模過程
8.3 房室模型的仿真
8.3.1 一房室模型
8.3.2 二房室模型
8.3.3 多房室模型
第9章 Hodgkin-Huxley模型
9.1 動作電位產(chǎn)生和傳導的神經(jīng)生物學機制
9.2 Hodgkin-Huxley模型的建立
9.2.1 Hodgkin-Huxley模型的等效電路圖
9.2.2 動作電位傳遞的數(shù)學模型
9.2.3 Hodgkin-Huxley模型的數(shù)學表達式
9.3 Hodgkin-Huxley方程中的離子通道電導
9.4 Hodgkin-Huxley方程的仿真
第10章腦電的自回歸(AR)模型
10.1 隨機序列的參數(shù)模型
10.1.1 隨機序列參數(shù)模型的基本概念
10.1.2 幾類重要的隨機序列參數(shù)模型
10.2 AR模型的數(shù)學表達式
10.3 AR模型的最小均方參數(shù)估計
10.4 AR模型階次的選擇
10.5 腦電的AR模型