Презентация цикла работ на соискание премии имени М.В. Ломоносова
«Математическое обеспечение технологий виртуальной реальности — динамическая и гальваническая имитация управляемого движения в экстремальных условиях»
2 декабря 2021
10:30 – 11:00
Александров
Владимир Васильевич
доктор физико-математических наук, профессор
механико-математический факультет
заведующий кафедрой прикладной механики и управления, научный руководитель лаборатории математического обеспечения имитационных динамических систем
Александров
Владимир Васильевич
доктор физико-математических наук, профессор
механико-математический факультет
заведующий кафедрой прикладной механики и управления, научный руководитель лаборатории математического обеспечения имитационных динамических систем
Модератор:
Лемак Степан Степанович
доктор физико-математических наук, профессор механико-математического факультета МГУ
Аннотация цикла:
В научных работах В.В. Александрова рассматриваются вестибулярные механорецепторы (ВМР) и их реакция на механическое воздействие в экстремальных ситуациях визуального управления движением объекта. При этом возможны два варианта коррекции функционирования ВМР.
Первый вариант.
Динамическая имитация механических воздействий на вестибулярный аппарат пилота (космонавта), реализуемая на пилотажно-динамических стендах и центрифугах с управляемой кабиной на кардановом подвесе — коррекция механического воздействия на «вход» вестибулярного аппарата. Результаты, полученные В.В. Александровым по разработке математического обеспечения этого варианта были отмечены Государственными премиями СССР (1988) и Российской Федерации (2002).
Второй вариант.
Гальваническая стимуляция вестибулярного аппарата с целью коррекции его выходного сигнала, формируемого афферентными первичными нейронами, — коррекция на «выходе» вестибулярного аппарата. Разработка этого варианта была осуществлена В.В. Александровым в 2011—2021 гг.
Создание математического обеспечения для второго варианта коррекции началось в 2011 году после проведения и математической обработки экспериментов на клеточном уровне, проведённых в лаборатории нейрофизиологии Заслуженного Автономного университета г. Пуэбла де Сарагоса (Мексика).
По результатам этих экспериментов была разработана математическая модель афферентных первичных нейронов (АПН) вестибулярного аппарата типа Ходжкина-Хаксли.
На основе математического анализа полученной модели В.#В. Александровым было создано новое направление развития метода Мельникова-Симиу — «Управляемые переходы в бистабильных динамических системах», дающее возможность формирования в рамках теории оптимального управления алгоритмов перехода из области притяжения одного аттрактора в область притяжения другого аттрактора.
В рамках созданного направления был предложен алгоритм гальванической стимуляции, позволяющий корректировать выходной сигнал с АПН с целью имитации соответствующего механического воздействия на вестибулярный аппарат пилота (космонавта).
Эксперименты на системном уровне на пилотажно-динамических стендах Национального института астрофизики, оптики и электроники (Мексика) и лаборатории математического обеспечения имитационных динамических стендов механико-математического факультета МГУ подтвердили возможность реализации технологии гальванической стимуляции (ГВС) для пилотов при визуальном управлении полётом в экстремальных ситуациях
Таким образом, стало возможным разработка и создание математического обеспечения пилотажно-динамических стендов и космических тренажёров, использующего комбинацию обоих вариантов коррекции вестибулярного аппарата.