Барцев Сергей Игоревич

д.ф.-м.н., зав.лабораторией теоретической биофизики

тел.: (3912) 494328

факс.: (3912) 433400

эл.почта: bartsev@yandex.ru

Образование:

• 1972 - 1977 Красноярский госуниверситет, Физический факультет, специализация: биофизика.

• 1981-1983 аспирантура Института биофизики, СО АН.

Научная степень:

• кандидат физико-математических наук (биофизика), 1986 год, название диссертации: "Гетерогенность популяции люминесцентных бактерий по интенсивности свечения". Научный руководитель - академик И.И.Гительзон.

• доктор физико-математических наук (биофизика), 2004 год, название диссертации: "Редукция сложности моделей природных и экспериментальных экосистем (теоретические и прикладные аспекты)"

Работа:

• 2002 - настоящее время, зав.лабораторией теоретической биофизики ИБФ СО РАН

• 1997 - 2002, ведущий научный сотрудник, теоретический отдел, ИБФ СО АН СССР

• 1991 - 1997, старший научный сотрудник, теоретический отдел, ИБФ СО АН СССР

• 1990 - 1991, Ученый секретарь, Институт биофизики СО АН СССР

• 1987 - 1990, старший преподаватель, каф. высшей математики, Красноярский госуниверситет

• 1983 - 1987, младший научный сотрудник, Институт биофизики СО АН СССР

• 1981 - 1983, аспирант, Институт биофизики СО АН СССР

• 1978 - 1980, солдат, Советская Армия

• 1977 - 1978 стажер-исследователь, Институт Физики СО АН СССР

Членство в международных организациях

• 1996 - 1998 заместитель организатора (Deputy Organizer) секции F4.3 COSPAR (Committee on Space Research)

• 1998 - 2006 главный научный организатор (Main Scientific Organizer) секции F4.3 COSPAR

• 2006 - настоящее время заместитель организатора (DO) секции F4.3 COSPAR.

Профессиональный опыт:

• оптимизация конфигураций биологических систем жизнеобеспечения

• математическое моделирование экологических и биохимических систем

• использование нейросетевых алгоритмов в научных исследованиях

• экологическое образование и просвещение

Научные интересы:

• Глобальный экологический кризис и устойчивость биосферы;

• Проектирование биологических систем жизнеобеспечения для космического применения;

• Использование искусственных нейросетей для изучения сложных биологических систем; Начальные этапы химической эволюции живого, возможный предшественник живых систем;

• Понижение сложности описания экологических систем.

Основные научные результаты:

• Предложен подход к построению минимальных математических моделей биосферы, основанный на принципе наихудшего сценария, как наиболее значимого для принятия решений и практических выводов.

• Показана возможность появления в системе "биосфера-климат" необратимых негативных (катастрофических) изменений, вызванных усилением положительной обратной связи "температура - СО2" вследствие антропогенной эмиссии СО2 в атмосферу. Проведена оценка временных характеристик катастрофических процессов с вычислением так называемых "дат необратимости" для различных вариантов сжигания ископаемых топлив.

• Предложен формальный коэффициент замкнутости, применимый к экосистемам разной степени сложности и исследованы комбинаторные свойства этого коэффициента, придающие ему дополнительные смыслы. Этот коэффициент позволяет оценивать замкнутость экологической системы без непосредственной оценки потоков в систему и из нее.

• Созданы математическая модель и компьютерная программа для вычисления оптимальной структуры систем жизнеобеспечения (СЖО) для длительных космических экспедиций. Показано, что для разных сроков космических экспедиций существуют различные оптимальные по интегральной массе конфигурации СЖО и высокая замкнутость системы не является доминирующим показателем.

• Введен критерий интегральной надежности, который позволяет совместить в одном числовом показателе разнородные характеристики СЖО, и проведены расчеты оптимальных сценариев для двух основных типов экспедиций (космическая станция и лунная база).

• Предложено понятие функциональной симметрии и показана применимость функционально-инвариантных преобразований к линейным и нелинейным моделям экологических систем, что, в принципе, допускает формальное сопоставление структур экосистем, обладающих заданным свойством, и тем самым, редукцию их сложности.

• Предложены вероятный сценарий и соответствующая математическая модель начальных этапов происхождения жизни на Земле, которые допускают экспериментальную проверку.

• Получены распределения клеток люминесцентных бактерий по интенсивности свечения для различных фаз накопительной культуры. С помощью математической модели показано, что обнаруженные распределения могут возникать вследствие стохастичности событий управляющих активностью оперона.

Участие в конференциях за последние 5 лет

• 2002

  The World Space Congress, October 10-17, Houston, USA

• 2004

  COSPAR'2004, July 18-25, Paris, France

• 2005

  International Symposium on Closed Habitation Experiments and Material Circulation Technology, Aomory, Japan

  International Workshop "Biosphere Origin and Evolution", June 26-29, Novosibirsk, Russia

• 2006

  COSPAR'2006, July16-23, Beijin, China.

• 2007

  II International conference "Biosphere Origin and Evolution", 28 октября - 2 ноября, Loutraki, Greece.

Руководство научно-исследовательскими проектами

• 2006-2008 грант #06-04-49016, РФФИ, "Теоретическое и экспериментальное моделирование возникновения автокаталитических систем, способных к эволюционному усложнению, как начальной стадии формирования простейшей предбиологической системы".

• 2003-2004 грант #03-04-49755, РФФИ, "Подходы к уменьшению сложности описания биологических систем с использованием свойства симметрии на примере нейросетевой феноменологической модели"

Педагогическая деятельность

Красноярский госуниверситет

Лекционные курсы по биокибернетике, математической биофизике, общей биофизике, замкнутым экологическим системам.

Научные публикации за последние 5 лет:

1. Барцев С.И., Барцева О.Д. Симметрии структуры и эквифинальность эволюционных исходов в простых нейросетевых моделях, ДАН, т.386, №1, с.114-117, 2002.

2. Барцев С.И., Сарангова А.Б., Необходимость экологического образования и воспитания, в кн. "Экологическая биофизика", М.:Логос, т.3, с.278-301, 2002.

3. Гительзон И.И., Барцев С.И., Межевикин В.В., Охонин В.А., Наука и глобальный экологический кризис, Энергия: экономика, техника, экология, №2, с. 42-47, 2003.

4. Барцев С.И., Межевикин В.В., Естественный отбор на протоке как универсальный механизм эволюции предбиологических автокаталитических систем, ДАН, т.388, №3, с.405-408, 2003.

5. Барцев С.И., Дегерменджи А.Г., Ерохин Д.В. Глобальные обобщённые модели динамики углекислого газа. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. №12. с. 11-28, 2003.

6. Барцев С.И., Дегерменджи А.Г., Ерохин Д.В. Глобальная минимальная модель многолетней динамики углерода в биосфере. ДАН, т.401, №2, с.233-237, 2005.

7. Барцев С.И., Барцева О.Д. Функционально-инвариантный подход к проблеме уникальности биологических систем: простая нейросетевая модель, ДАН, т.406, №3, с.394-397, 2006.

8. Bartsev S.I. Naturally deducing estimation of CELSS closure. Adv. Space Res., v.31, No.7, pp.1675-1682, 2003.

9. Bartsev S.I., Mezhevikin V.V., Okhonin V.A. Systematic approach to life support system analysis and integration.// Adv. Space Res., v.31, No.7, pp.1823-1832, 2003.

10. Gitelson J.I., Bartsev S.I., Mezhevikin V.V., Okhonin V.A. An alternative approach to solar system exploration providing safety of human mission to Mars. Adv. Space Res., v.31, No.1, pp.17-24, 2003.

11. Bartsev S.I., Mezhevikin V.V., Okhonin V.A. Theoretical analysis of closed ecological systems, Chapter 11, pp.329-353. /In: J.I.Gitelson, G.M.Lisovsky, R.D. MacElroy, Manmade closed ecological systems. Taylor &Francis, London and New York, P.402, 2003.

12. Bartsev S.I., Essence of life and multiformity of its realization: expected signatures of life. Adv. Space Res., v.33, No.8, pp.1313-1317, 2004.

13. Bartsev S.I. Stoichiometric constraints and complete closure of long-term life support systems. Adv. Space Res. v.34, No. 7, pp.1509-1516, 2004.

14. Bartsev S.I., Mezhevikin V.V. Pre-biotic stage of life origin under non-photosynthetic conditions. Adv. Space Res., v.35, No.9, pp.1643-1647, 2005.

15. Bartsev S.I. High degree of matter turnover closure: associated problems and possible ways to solution. Proc. Int. Symp. On Closed Habitation Experiments and Material Circulation Technology, Institute for Environmental Sciences, Japan, pp.192-2002, 2005.

16. Bartsev S.I., Mezhevikin V.V. On the theoretical and experimental modeling of initial states of metabolism formation in prebiotic systems. Paleontological Journal, v.40, No.4, pp.538-542. 2006.

17. Ivanova Yu.D., Bartsev S.I., Pochekutov A.A., Kartushinsky A.V. The analysis of seasonal activity of photosynthesis and efficiency of various vegetative communities on a basis NDVI for modeling of biosphere processes. Adv. in Space Res., v. 39. pp. 95-99, 2007.

18. Bartsev S.I., Mezhevikin V.V. Theoretical and Computer Modeling of Evolution of Autocatalytic Systems in a Flow Reactor. In book Biosphere Origin and Evolution, Springer US, pp. 119-129, 2007.