Читать книгу Динамическая оптимизация питания человека онлайн

4 страница из 7

Чтобы перейти к теме Цифровой нутрициологии, мы должны дать определение нутрициологии. Нутрициоло́гия (от латинского nutritio – питание, греческого λόγος – учение) или наука о питании – наука, направленная на изучение функциональных, метаболических, гигиенических и клинических аспектов взаимодействия питательных веществ и их влияния на организм. Цифровая нутрициология – это нутрициология, в которой вся информация представлена в цифровом виде. В цифровом виде осуществляются операции по обмену информацией, её хранению и использованию. При создании Цифровой нутрициологии производится цифровая трансформация данных о физиологических потребностях человека в пищевых и биологически активных веществах и энергии, о химическом составе основных пищевых продуктов. Это масштабная работа, которая идёт в настоящее время и будет проводиться в течение ближайших лет. Для этого привлекаются математики и программисты, работающие в области прикладной математики. В данной работе мы остановимся на той части Цифровой нутрициологии (научной среды), которая нужна для реализации на практике Динамической оптимизации питания. Я имею в виду для выработки рекомендаций по питанию, созданию программ для ЭВМ и мобильных «приложений», для гаджетов. Кроме Цифровой нутрициологии, нам потребуется привлекать информацию в цифровом виде из близких областей науки. В частности, информацию из Цифровой медицины и информацию о внешних воздействиях на человека. Основными частями Цифровой нутрициологии являются: информация о продуктах и блюдах, употребляемых в пищу, а также о способах приготовления блюд, информация о химическом составе пищевых продуктов, информация о физиологических потребностях организма человека. 3.1. Информация о продуктах питания. В Нутрициологии информация о продуктах питания имеет доминирующее значение. Это касается объёмов информации и её разнообразия. Действительно, в источниках, дошедших до нашего времени, содержится такое количество рецептов пищи, а также способов приготовления, что перевод её в цифровой вид может занять значительное время. Начиная с информации, дошедшей до нас из источников Древнего Египта, Древней Греции, Китая и Японии, и заканчивая информацией о продуктах, искусственно синтезированных в 20-м и в 21-м веках, она должна быть представлена в цифровом виде и в источниках, доступных для быстрого его получения. На сегодняшний день, оперативное получение такой информации легче всего осуществляется через Интернет. В качестве примера мы можем взять информацию о продуктах питания, оставленную нам среднеазиатским учёным-энциклопедистом Авиценной. Наследие этого учёного поражает воображение. Недаром его труд: [4] являлся несколько веков основным учебным пособием для студентов, медиков средневековья. В этом труде большое место занимает информация о продуктах питания, рекомендуемых при всех видах известных в то время (в 11-м веке) заболеваний. Всю эту информацию необходимо обработать для удобства использования. Этот пример показывает то, с какими трудностями будут встречаться специалисты при извлечении из первоисточников данных, необходимых в том или ином случае. Цифровой вид информации во-первых, позволит сохранить её в наиболее компактном виде, в твёрдотельных блоках хранилищ суперкомпьютеров. Во-вторых, сроки хранения в них во много раз увеличиваются. Также большой объём, и значение имеет информация о синтезированных продуктах 20-го и 21-го веков, особенно это важно будет при возможной нехватке в будущем натуральной пищи и необходимости снабжения ею космонавтов. Хранение информации в цифровом виде (в настоящее время) не только в смартфонах и персональных компьютерах, но и «в облачных хранилищах», в которых данные хранятся на многочисленных и распределённых в сети серверах, предоставляемых для пользования клиентам, в-третьих, позволит нам несколько облегчить задачу оперативного её использования. Кроме того, процесс уплотнения информации при хранении идёт непрерывно, и её возможности ещё далеко не исчерпаны. Не исключено, что появятся принципиально новые хранилища информации. Структура баз данных продуктов питания. В вопросах хранения и использования баз данных большое значение имеет правильная организация их структур. Особенно это касается информации из древних источников. От того, как они структурированы, напрямую зависит время их получения, а также использование для практики составления меню каждого приёма пищи. Одним из вариантов структуры баз данных является разделение их по вопросу использования при различных заболеваниях. Другим принципом может быть распределение продуктов, в зависимости от времени приёмов пищи, в течение дня. Это завтрак, второй завтрак, обед, полдник, ужин. При этом облегчается задача получения продуктов питания, необходимых именно при данном приёме пищи. Ещё одним принципом может быть организация баз данных, в зависимости от основных видов нутриентов, а именно от белков, жиров, углеводов, а также в зависимости от микронутриентов и витаминов; то есть при нехватке у человека определённых веществ в организме можно будет быстро найти требуемый вариант. Вполне возможно использование и имеющейся в нашей стране классификации информации. Она с успехом используется в информации на бумажных носителях – в книгах, журналах. К сожалению, ещё далеко не все ценные книги на бумажных носителях переведены в электронный вид в цифровом варианте. Значительная часть информации хранится на микрофотоплёнках, старых носителях магнитной записи (магнитных лентах и дисках). Мы подробно остановились на источниках информации, поскольку это является фундаментом современной Нутрициологии и входящей в неё Диететики. 3.2.Информация о химическом составе основных пищевых продуктов. Информация о химическом составе пищевых продуктов – это одна из основных частей нутрициологии (5) Значительная часть этой информации переведена в цифровую форму, и ею активно пользуются в пищевой промышленности, общественном питании и в практике питания населения. В мире такая информация собирается и анализируется в научно- исследовательских центрах и институтах многих стран. В России эту информацию так же, как и нормы потребления продуктов питания для различных групп населения в систематизированном виде можно найти в справочниках и рекомендациях ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии». В частности, в справочнике под редакцией И. М. Скурихина и В. А. Тутельяна [6]. Она является базовой при организации снабжения продуктами питания жителей всех регионов России. Кроме того, ею постоянно пользуются в пищевой промышленности и в общественном питании. Химический состав большинства пищевых продуктов сложен и разнообразен. Все пищевые вещества, входящие в пищевые продукты, подразделяют на неорганические – вода, минеральные вещества, и органические. В связи с этим привлекается информация, как из органической, так и неорганической химии. В состав пищевых продуктов входят: вода, минеральные вещества, углеводы, жиры, белки, витамины, ферменты, органические кислоты, дубильные вещества, гликозиды, ароматические и красящие соединения, фитонциды, алкалоиды . Все эти вещества называют пищевыми. От их содержания и количественного соотношения зависят: химический состав, пищевая ценность, цвет, вкус, запах и свойства пищевых продуктов. В данной работе мы используем информацию о химическом составе питательных веществ продуктов питания и блюд в цифровом виде, которая создана в ФГУП. Это ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БАЗА ДАННЫХ "ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ" [7]. В ней можно достаточно быстро получить информацию о химическом составе продуктов питания и блюд. Это важно при формировании баз данных блюд как отдельных пользователей системой ДОПЧЕЛ, так и баз данных учреждений общественного питания: столовых, кафе, ресторанов, закусочных. Пользуются ею и при организации питания в оздоровительных учреждениях: пансионатах, домах отдыха. В лечебных учреждениях используют, наряду с этой базой, и специализированные базы для отдельных категорий больных. Этим занимаются специалисты в области клинической нутрициологии [8]. Химический состав всех видов питания учитывает специфику заболевания. В последнее время выпускается значительное количество синтезируемых продуктов питания (в частности, искусственное молоко и искусственное мясо), изготовленных из растительных составляющих. Информация об их химическом составе поступает в общие информационные базы, которые периодически дополняются. 3.3. Цифровые технологии современных приборов в Нутрициологии и Диететике. В настоящее время подавляющее число разрабатываемых приборов управляется компьютерами, в которых вся выходная информация переводится в цифровой вид. Это, прежде всего, приборы, подающие информацию о продуктах питания, определяющие их химический состав, а также их весовые и объёмные характеристики. Это касается и исходных продуктов питания и готовых блюд, получаемых из них. Особенно, большое значение имеет определение в составах продуктов вредных для человеческого организма компонентов. В последние десятилетия, с появлением генномодифицированых продуктов, появилась также необходимость создания приборов и методик нахождения их в пище. Во всех этих приборах используются самые последние достижения химии, биологии прикладной математики, материаловедения и физики. Например, ICP-5000 оптико-эмиссионный (атомноэмиссионный) спектрометр с индуктивно связанной плазмой (ИСП-ОЭС или ИСП-АЭС) применяется в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Он позволяет анализировать до 72 элементов одновременно, библиотека включает более 50 000 спектров. Необходимо отдельно остановиться на приборах, которые используются для анализа состояния организма человека. Это приборы для измерения уровня основного метаболизма в состоянии покоя: In Body 770, Южная Корея а также Cosmed – The Mtabolite Company Cosmedigers. Они же являются анализаторами состава тела и измеряют содержание в организме воды, белков, жиров и других составляющих. Есть приборы для измерения различными методами состава костей (остеоденситометрия): ультрозвуковая аппаратура (быстрый , дешевый, безопасный), рентгеновская аппаратура, КТ аппаратура. Одним из самых точных является Norland XR – 46 США. Это Рентгеновский костный денситометр. В нем предусмотрена возможность измерения состава костной ткани всего организма и отдельных проблемных участков скелета, а также определения остеопении, остеопороза, вероятности переломов. Измерения этих приборов помогают определить, какие отклонения от нормального состава организма есть у человека и какие именно нутриенты необходимо ему потреблять для нормализации состава. Перечисленные высококлассные приборы дают возможность подробного периодического контроля состояния организма. Однако, наряду с ними, появились приборы оперативного контроля класса «эконом», которые могут использоваться дома и позволяют очень быстро ежедневно контролировать состав организма и уровень основного метаболизма. Хорошо себя зарекомендовали весы-импедансометры «PICOOC Mini», «Xiaomi Smart Scale 2», «Tanita RD-901», «HUAWEI AH100 Body Fat Scale». Ежедневный контроль состава организма не менее важен, чем периодический, поскольку даёт возможность постоянной динамической оптимизации питания человека.