Modellbildung und Simulation biologischer Systeme in der Humanleistungsphysiologie - Kracht, P.; Menke, N. F.; Dörrscheidt, F.; Liesen, H. (Brennpunkte der Sportwissenschaft - Computersimulation - Möglichkeiten zur Theoriebildung und Ergebnisinterpretation, 1996)
Die Modellbildung und Simulation von transienten Vorgängen in technischen und nicht-technischen Anwendungsbereichen hat in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Diese Entwicklung wurde sowohl durch methodische Fortschritte bei der mathematischen Beschreibung von komplexen Systemen als auch durch die stürmische Entwicklung der Rechentechnik vorangetrieben. Nicht nur bestehende Aufgaben, auch völlig neue Problemstellungen konnten so erstmals untersucht werden. Die Simulationstechnik ist hierdurch in den Rang einer wichtigen Querschnittswissenschaft gerückt, die unterschiedlichste wissenschaftliche Disziplinen betrifft. In diesem Beitrag werden grundsätzliche Aspekte der Modellierung von natürlichen Systemen der Humanleistungsphysiologie diskutiert. Dazu werden zunächst zwei wichtige Modellklassen eingeführt, die sich mit den Attributen "qualitativ" und "quantitativ" kennzeichnen lassen. Für die Modellentwicklung wird die induktive Vorgehensweise, die sich primär auf experimentelle Methoden stützt, von deduktiven Verfahren abgegrenzt. Deduktive Methoden der Modellbildung basieren auf einer theoretischen Prozessanalyse und führen typischerweise auf ein mathematisches Modell, das beispielsweise für eine Simulation genutzt werden kann. Nachfolgend werden die einzelnen Entwicklungsphasen einer deduktiven Modellbildung von der Problemformulierung bis hin zum validierten Simulationsmodell ausführlich erläutert. Die allgemeine Betrachtung wird am Beispiel des zellulären Energiestoffwechsels erläutert und in einen Zusammenhang mit der Humanleistungsphysiologie gestellt. Ein Abriss der rechner-, und softwaretechnischen Entwicklung sowie die Darstellung des aktuellen Trends bilden den Abschluss dieser Übersichtsdarstellung.