مدل‌سازی پیشرفته ریاضی (Jun 2023)
مسئله ی کنترل بهینه در بیماری فیبروز ریه و حل آن با رو ش های ریاضی
Abstract
در این مقاله، یک مسئله ی کنترل بهینه را برای کاهش انتشار میوفیبروبلاست به منظور جلوگیری از تشکیل بافتفیبروزی در فرآیند ترمیم در بافت ریه ارائه می کنیم. ازآن جا که فاکتور رشد بتا سبب تکثیر و فعال سازی میوفیبروبلاستمی شود، این فاکتور را به عنوان تابع کنترلی مسئله ی کنترل بهینه در نظر می گیریم. با ارائه قضیه ای وجود کنترل بهینهمسئله ی بالا تضمین می گردد. در راستای حل مسئله ی کنترل بهینه نیاز به تبدیل معادله با مشتقات جزئی به سیستممعادلات دیفراسیل معمولی خطی است. این مشکل را با استفاده از روش تفاضلات متناهی مرکزی حل می کنیم. سپس بااستفاده از دو روش اصل ماکسیمال )معادله های هامیلتونی( و روش حساب تغییرات )معادله ی اویلر- لاگرانژ( در مسئله یتنظیم بهینه خطی به کنترل مهم ترین عامل، یعنی فاکتور رشد بتا که در همه ی بافت های فیبروزی مشترک است،می پردازیم. درقضیه ای اثبات می کنیم که جواب مسئله ی تنظیم بهینه خطی از هر دو روش یک سان است. در آخر نتایجمحاسباتی با دو روش ارائه شده را مقایسه می کنیم.
Keywords
