Controle Inteligente de Sistemas Biológicos Complexos
Sistemas complexos, sistemas biológicos, controle inteligente, redes neurais artificiais, controle de patologias.
Os sistemas complexos formam uma família de sistemas dinâmicos, geralmente não lineares, cuja principal característica está na presença de múltiplas equações diferenciais acopladas entre si e responsáveis por descrever o comportamento dinâmico de estados internos do sistema e que não podem ser analisadas de forma isolada, pois prejudicaria a leitura do comportamento geral do sistema como um todo. Diversos fenômenos fisio-biológicos podem ser descritos por meio de sistemas complexos, especialmente de patologias associadas a esses fenômenos. Realizar o controle dessa classe de sistemas dinâmicos logo permite o desenvolvimento de novas técnicas que podem futuramente se transformar em novos tratamentos médicos. Neste trabalho é apresentado um controlador inteligente cuja principal estrutura é deduzida por meio do Teorema da Estabilidade Assintótica de Lyapunov. Embutido a este controlador, um termo adaptativo baseado em Redes Neurais Artificiais é implementado no intuito de compensar e prever as incertezas atreladas ao desconhecimento dos parâmetros do modelo, à dinâmica não modelada e perturbações externas. Ao longo do texto, o controlador é testado para diferentes sistemas complexos biológicos utilizados para representar a dinâmica cerebral de pacientes com epilepsia e a dinâmica de patologias cardíacas. Para cada exemplo, o controlador também é testado em diferentes cenários em que podem ocorrer comportamentos aberrantes desses órgãos vitais. Simulações numéricas mostram a eficácia da implementação do controlador, apontando um caminho de viabilidade para o desenvolvimento de novos tratamentos fora da esfera farmacológica.