BIOKYBERNETIKA: Mathematics for Theory and Control in the Human and in Society

Buch

BIOKYBERNETIKA

Mathematics for Theory and Control in the Human and in Society

Herausgegeben von: Jochen Mau , Sergey Mukhin , Guanyu Wang und Shuhua Xu

Sprache: Englisch

Veröffentlicht/Copyright: 2025

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Dieses Buch ist Teil der Reihe

Band 9 | De Gruyter Series in Mathematics and Life Sciences

Über dieses Buch

This book aims to engage “Young Science – Talented & Ambitious” for a lasting collaboration to advance holistic mathematical modeling of “how the body works” in variant surroundings. The book sets road signs to mathematics in body’s vital, physical, and cognitive functions, as well as to factors of health impact in person’s environmental and social settings. It showcases selected current research in mathematical and biological theory, mathematical models at molecular, organism, and population levels as well as engineering, imaging, and data sciences methodologies, including bio-informatics and machine learning applications. For overarching theory, evaluation of surrogate structures with category theory, multi-scale whole-body dynamics by separation of functional organization from cellular material as well as mathematical axioms matching classic principles of philosophy in traditional Chinese medicine are introduced. Interested are systems-oriented researchers in all sciences related to human health who seek new profile-shaping challenges in transdisciplinary collaboration.

Holistic top-down systems perspective distances it from reductionist molecular bottom-up
Separating function from material permits investigation of dynamics and controls as in engineered systems
Integrates health factors into mathematical medicine

Information zu Autoren / Herausgebern

Jochen Mau, HHU, Germany; Sergey Mukhin, MSU, Russia; Guanyu Wang, CUHK, China; Shuhua Xu, Fudan, China.

Fachgebiete

Frontmatter Öffentlich zugänglich PDF downloaden	I
Prologue I The Leibniz perspective in the 17th century Jochen Mau Öffentlich zugänglich PDF downloaden	VII
Prologue II From Fritz Kahn, a physician’s illustrations 1920–1943 of human body as advanced machinery, to Cybernetics Jochen Mau Öffentlich zugänglich PDF downloaden	XI
Prologue III The historical perspective: From Macy Meetings and Cybernetics to Initiative Biokybernetik and bioinspired AI Jianhua Zhang Öffentlich zugänglich PDF downloaden	XIII
Preface Öffentlich zugänglich PDF downloaden	XVII
Overview Jochen Mau Öffentlich zugänglich PDF downloaden	XIX
Contents Öffentlich zugänglich PDF downloaden	XXXIII
Part I: Theories
Part I-A: Overarching theory
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	1
Universal axioms in classical Chinese philosophy Yi Feng und Jochen Mau Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	5
Category theory for structural characterization Jochen Mau Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	15
Axiomatic bipolar dynamics and their control Jochen Mau Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	45
Part I-B: Systems theories
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	75
Stochastic formalization of agent-oriented systems Sergey V. Bogomolov, Vyacheslav A. Sapozhnikov und Roman Yu. Yurmalnik Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	79
Simplification of high-dimensional multitempo dynamic models Lijun Zhang, Elena Shchepakina und Vladimir Sobolev Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	109
Ideas of symmetry as a biophysical basis of system biomedicine Vsevolod Tverdislov, Alla Sidorova, Olga Bagrova, Ekaterina Belova, Aleksey Lutsenko, Ekaterina Semenova, Denis Shpigun und Natalia Levashova Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	123
Disorder of multiscale control Shuchang Wang und Guanyu Wang Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	149
Part II: Person’s life-sphere
Part II-A: Person’s biosphere
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	185
Mutations as activators of biological evolutionary processes at population levels Alla Sidorova, Natalia Levashova, Anastasya Garaeva, Vsevolod Tverdislov und Raul Argun Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	189
Immunometabolism of T-cells in COVID-19 Jian Li, Junping Yin und Christian Kurts Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	209
Part II-A.2: Body’s vital functions
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	245
Structural modeling of vascular networks Veronika S. Kopylova, Stanislav E. Boronovskiy und Yaroslav R. Nartsissov Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	249
Mathematical modeling of AI application for the diagnosis of blood flow disorders Egor V. Kochetov, Anna Ya. Bunicheva und Sergey I. Mukhin Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	283
Modeling of glucose and insulin regulation within the framework of a self-consistent model of the cardiovascular system Alexander Khrulenko, Kseniia Mysova und Anatoly Pokladyuk Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	303
Hemodynamics in residual myocardial ischemia Sergey Simakov, Timur Gamilov, Alexander Danilov, Philipp Kopylov, Peter Chomakhidze und Fuyou Liang Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	319
The quasi-one-dimensional model of the lymph flow in the human lymphatic system Anastasiia S. Mozokhina und Sergey I. Mukhin Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	335
An integrate-and-fire mechanism for modeling rhythmicity in the neuroendocrine system Alexander N. Churilov und John G. Milton Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	365
Kinetic network modeling of the neuroendocrine hypothalamic-pituitary-adrenal axis dynamics with particular attention on the role of alcohol as a digestif Ljiljana Kolar-Anić, Željko Čupić, Ana Stanojević, Stevan Maćešić, Milorad Anđelković und Vladana Vukojević Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	377
Inflammation and immune response in atherosclerosis Ghada Abi Younes, Wissam El Hajj, Nader El Khatib und Vitaly Volpert Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	393
Part II-A.3: Body’s motor functions
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	423
A magnetic resonance spectroscopy approach to quantitatively measure GABA and phosphorus level changes in the primary motor cortex elicited by transcranial direct current stimulation Chang-Hoon Choi, Harshal Jayeshkumar Patel, N. Jon Shah und Ferdinand Binkofski Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	427
Part II-A.4: Body’s operational functions
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	441
The fermionic mind hypothesis–a category-theoretic verification of consciousness Eva Déli Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	445
Cross-task cognitive workload measurement based on the sample selection of the EEG data Qi Wang, Xin Xie, Jianhua Zhang und Zhong Yin Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	459
Part II-B: Person’s eco-sphere exposures
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	475
The spread of SARS-CoV-2 in Russia and the evolution of the properties of the pathogen Andrey N. Gerasimov Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	479
Agent-based modeling of epidemic spread via kinetic Monte Carlo method Rui Tang, Alexei G. Makeev und Natalia L. Semendyaeva Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	491
Control of SARS-nCoV outbreaks in China 2020 Jochen Mau und Wenhua Tian Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	513
Part II-B.2: Civilization
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	531
Pesticide exposure: Toward holistic environmental modeling Nadezda A. Vasilyeva und Artem A. Vladimirov Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	535
Part II-C: Person’s sociosphere exposures
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	559
Evolution of the health system in Shanghai, China, 2016–2020 Wenhua Tian Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	563
Part III: Technologies
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	577
Design-process automation using functional process blocks Samuel Vogel Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	581
Slow/fast dynamic models with applications to engineering problems Sergei Sazhin, Elena Shchepakina und Vladimir Sobolev Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	601
Part III-B: Information sciences
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	613
Numerical modeling of medical ultrasound using the grid-characteristic method Katerina Alexeevna Beklemysheva, Igor Borisovich Petrov, Evgeny Viktorovich Pyriaev und Alexey Viktorovich Vasyukov Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	617
The direct and the inverse magnetic encephalography problem Ivan P. Pakhnenko, Arthur I. Sabirov und Tatyana V. Zakharova Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	635
Part III-C: Data-analytic sciences
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	653
Assessing the bioequivalence of two different drugs with the same active ingredient Margarita A. Dranitsyna, Victor K. Klimenko, Pavel V. Panov und Tatyana V. Zakharova Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	655
Estimation of adjusted relative risks in log-binomial regression using the Bekhit–Schöpe–Wagenpfeil algorithm Stefan Wagenpfeil, Jakob Schöpe und Adam Bekhit Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	665
Part IV: Clinical medicine
Introduction Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	679
Finding optimal two-stage combined treatment protocols for a blood cancer model Evgenii N. Khailov, Nikolay L. Grigorenko und Ellina V. Grigorieva Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	681
Unraveling the mysteries: Mathematical perspectives on traditional Chinese medicine meridians Wei Hu und Xiaoyu Tong Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	697
Epilogue Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	721
Index Erfordert eine Authentifizierung Nicht lizenziert Lizenziert	723

Informationen zur Veröffentlichung

Seiten und Bilder/Illustrationen im Buch

eBook veröffentlicht am:

30. Dezember 2024

eBook ISBN:

9783111341996

Gebunden veröffentlicht am:

30. Dezember 2024

Gebunden ISBN:

9783111341972

Seiten und Bilder/Illustrationen im Buch

Frontmatter:

38

Inhalt:

736

Abbildungen:

63

Farbige Abbildungen:

175

Tabellen:

60

https://doi.org/10.1515/9783111341996

eBook ISBN: 9783111341996

Gebunden ISBN: 9783111341972

Schlagwörter für dieses Buch

Multiskalen-Biomathematik; Theoretische Physiologie; Biomedizinische Technik; Informationstechnologie; Gesundheitliche Einflussfaktoren

Zielgruppe(n) für dieses Buch

Theoretical and experimental research in systems-oriented mathematics, engineering, medicine, and all health-impact sciences

Sicherheits- und Produktressourcen

Herstellerinformationen:
Walter de Gruyter GmbH
Genthiner Straße 13
10785 Berlin
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