Научная школа И.П. Болодуриной

Болодурина Ирина Павловна, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной математики Оренбургского государственного университета (Оренбург, Россия) с 2000 года.

За период существования подготовлено 5 кандидатов наук.

Кандидаты наук, подготовленные в коллективе за период 2003–2013 гг.: Косткина Ольга Сергеевна, к.т.н.; Волкова Татьяна Викторовна, к.т.н.; Иванова (Луговскова) Юлия Петровна, к.ф.-м.н.; Болдырев Петр Алексеевич, к.т.н.; Огурцова Татьяна Александровна, к.т.н.

Общее количество членов коллектива научной школы — 15 человек.

Основные направления научных исследований по проблемам биоэлементологии:

- создание математических моделей, описывающих формирование элементного состава биосубстратов человека и животных, оценка синергизмов и антагонизмов химических элементов в организме;

- формирование информационных систем поддержки принятия решений при мониторинге состояния здоровья людей;

- создание математических моделей, описывающих параметры суммарного вклада различных факторов в формирование отдаленных последствий для здоровья человека.

В процессе работы проводился статистический анализ информации об экологическом состоянии предприятий; мониторинг ситуаций по влиянию неблагоприятных факторов окружающей среды на развитие заболеваемости населения, работающего в условиях "вредных" производств; проводилась оценка влияния на состояние организма человека его элементного статуса и иммунологических показателей.

Для проведения исследования разработаны модели, алгоритмы, программы, удовлетворяющие требованиям эффективности и надежности. В результате их применения установлено, что уровень токсической нагрузки на промышленных предприятиях Оренбургской области в 3 раза превышает данный уровень предприятий непроизводственной сферы, в связи с чем необходимо разработать комплекс мер по управлению сложившейся экологической ситуацией.

Исследования элементного и иммунологического статуса человеческого организма показали, что у 60 % рабочих промышленных предприятий Оренбурга приобретение того или иного заболевания вызвано воздействием вредных факторов производств на их элементный и иммунный статус.

Проведено исследование изменения иммунологических показателей при различных заболеваниях и установлено влияние лечебных программ на их динамику.

Полученные в ходе исследования программы лечения подтверждают возможность эффективного использования методов теории управления при лечении тяжелых форм инфекционных заболеваний. Анализ модели позволил систематизировать и объяснить различные факты, касающиеся механизмов протекания инфекционных заболеваний, накопленные иммунологами и клиницистами. Построение моделей конкретного заболевания потребует, с одной стороны, большей детализации процесса, а с другой стороны, широкого привлечения клинико-лабораторных данных для идентификации параметров модели.

Разработанная математическая модель суммарного влияния антропогенных факторов на состояние иммунной системы людей и алгоритм принятия решений по оценке состояния иммунной системы человека составили основу программного комплекса для мониторинга состояния здоровья персонала промышленных предприятий. Также в программный комплекс входит прогностический блок, цель проектирования которого — анализ будущего состояния здоровья человека на основе данных о его биоэлементном и иммунном статусе и анализ состояния здоровья в будущем при воздействии на межэлементное взаимодействие организма.

Таким образом, автоматизированная информационная система дает возможность постоянного контроля медико-экологической обстановки промышленного предприятия, и при разработке мероприятий, адекватных текущему состоянию экологии производства, не допустить возникновения ситуаций, представляющих угрозу здоровью людей. При этом исследователями созданы предпосылки к эффективному решению задач по коррекции изменений в обмене веществ, вызванных действием токсических соединений.

Основные научные результаты:

1. В рамках исследований по разработке новых подходов к оценке и коррекции нутриентной обеспеченности человека найдены новые решения по созданию математической модели формирования элементного состава биосубстратов человека. Предложенная математическая модель рассматривается как основа принципиально нового метода неинвазионной диагностики нарушений обмена веществ. Системно решен вопрос оценки синергизмов и антагонизмов между химическими элементами в организме животных.

2. Разработаны методы и алгоритмы оптимального управления иммунным ответом человеческого организма при инфекционных заболеваниях, численное решение которых основано на условиях оптимальности для разрывных систем с постоянным запаздыванием в фазовых переменных. Получены результаты моделирования динамики реакции иммунной системы человека при использовании различных стратегий применения лекарственных средств.

3. Разработаны методика, способы, алгоритмы и комплекс программ для автоматизации процесса поддержки принятия решений при мониторинге состояния здоровья людей.

Участие коллектива в выполнении исследований по ФЦНТП и грантам:

- грант Российского фонда фундаментальных исследований (11-07-00046-а) по теме "Совершенствование технологий интеграции и обработки данных при управлении университетским комплексом на основе распределенной информационной системы";

- грант Российского фонда фундаментальных исследований (12-01-31325мол_а) по теме "Математическое моделирование и оптимальное управление пространственно-временной динамикой иммунных процессов при инфекционных заболеваниях";

- грант Российского фонда фундаментальных исследований (13-07-00198-а) по теме "Разработка эффективных методов обработки данных распределенных программно-аппаратных ресурсов гибридных облачных систем для обеспечения доступа к мультимедийным образовательным сервисам университетского комплекса",

- грант Российского фонда фундаментальных исследований и правительства Оренбургской области (13-07-97027) по теме "Разработка и программная реализация эффективных методов проектирования и сопровождения индивидуальных образовательных траекторий в региональной многоуровневой системе профессионального образования";

- грант Российского гуманитарного научного фонда (08-06-81602а/У) по теме "Экспертная система мониторинга состояния здоровья человека";

- областная целевая программа "Развитие научно-технической и инновационной деятельности в Оренбургской области" на 2006–2010 гг. по теме "Приложение нейронных сетей в математическом моделировании";

- грант по федеральной целевой программе "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009–2013 годы по теме "Разработка эффективных методов распределения программно-аппаратных ресурсов при использовании широкополосного доступа к мультимедийным образовательным услугам университетского комплекса".