РЕЗЕРВИРОВАНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

НАДЕЖНОСТЬ ОБЪЕКТОВ С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ И ВОССТАНОВЛЕНИЕМ.

TILLING в Arabidopsis

TILLING

Метод знаходження мутацій виробництва хімічних мутагенів в конкретних генах

хімічний мутагенез

Зазвичай виробляє точкові мутації

Як правило, дає більш тонке, ніж фенотипів вставками

наприклад, hypomorphs, чутливих до температури мутанти

TILLING (цільова індукованих локальних пошкоджень в геномах) є метод, щоб знайти мутації виробництва хімічних мутагенів у цікавлячого гена. Тому що хімічні мутагени, як EMS зазвичай викликають однієї базової точкових мутацій (також згадується просто як точкові мутації), вони зазвичай дають більш тонкий, ніж фенотипів інсерційного мутагенів. Наприклад, замість повною втратою функції фенотип, точкових мутацій може призвести до часткової втратою функції або гіпоморфних фенотипів або створити чутливі до температури алелей.

EMS використовується для mutagenize Arabidopsis

Рости окремих мутагенізірованних ліній

Зробити праймери флангові інтерес ген

Посилення за допомогою ПЛР

У TILLING процедури в Arabidopsis, EMS спочатку використовується для mutagenize насіння. Окремі лінії, потім зросли. Грунтовки призначені фланзі, що інтерес гена. ПЛР-ампліфікації потім виконується.
47. TILLING in Arabidopsis II

Денатурації ДНК з пулу мутантних ліній

Дозволити для гібридизації з ДНК дикого типу

Виявлення невідповідностей у гібридизувати ДНК

денатуруючих ВЕРХ

Сів я ферменту скорочень на невідповідність

Послідовність визначити місце мутації

Посилений ДНК денатурують і дозволило reanneal з ДНК дикого типу. Точкові мутації призвести до невідповідності в гібридизації між мутанта і дикого типу ДНК. Ці невідповідності можуть бути виявлені за допомогою процесу, відомого як денатуруючих ВЕРХ, або з ферментом СІЛА витягнуті з селери, який скорочує конкретно на невідповідності у дволанцюжкової ДНК. Після того, як лінія була визначена з невідповідністю його ДНК послідовність для ідентифікації конкретного сайту. Рослини самоопилітель для отримання гомозиготних осіб з метою визначення впливу мутації.

Способом построения надежных объектов из ненадежных элементов является резервирование.

Резервирование – эффективный метод повышения надежности за счет создания избыточности. Избыточность – введение дополнительных средств (элементов связей) сверх минимально необходимых для выполнения объектом заданных функций в данных условиях работы.

Избыточность может создаваться путем структурного резервирования – введения дополнительных элементов структуры объекта. При временном резервировании в информационных и управляющих системах вводятся дополнительные самопроверяющиеся коды, тестовые сигналы, которые обеспечивают выявление неисправностей и подключение резервных элементов.

Информационное резервирование имеет место в системах управления и контроля, благодаря наличию связей между технологическими параметрами объектов, использованию индивидуальных средств измерений в системах защиты, контроля и управления.

В конечном счете, временное и информационное резервирование также связано с введением дополнительных устройств для создания контрольных сигналов или резервов машинного времени.

Остановимся более подробно на структурном резервировании как наиболее распространенном.

При постоянном (пассивном) резервировании резервные элементы участвуют в функционировании объекта наравне с основными. Достоинством постоянного резервирования является отсутствие в большинстве случаев переключающих элементов, усложняющих структуру объекта и снижающих его надежность.

Если функции основного элемента передаются резервному после отказа основного, то такое резервирование называется резервированием с замещением (активным).

При резервировании замещением резервный элемент находится в нагруженном, облегченном или ненагруженном состоянии.

Если время Т безотказной работы элемента имеет экспоненциальное распределение с параметром λ, то при резервировании замещением:

а) при ненагруженном резерве и часто пренебрегают;

б) при нагруженном резерве ;

в) при облегченном резерве .

При общем резервировании объект резервируется в целом, при раздельном – его отдельные элементы или группы элементов.

Скользящее резервирование или резервирование с неоднозначным соответствием имеет место тогда, когда однотипные элементы объекта резервируются одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой из отказавших основных элементов.

Резервирование ведет к повышению стоимости объекта, его габаритов, массы, вследствие чего выбор способа резервирования должен сопровождаться оценкой эффективности, учитывающей стоимость потерь от отказов, дополнительные затраты на аппаратуру и обслуживание.

Основной показатель резервирования – его кратность

где n – общее число элементов; r – число функционально необходимых элементов.

Дробь (1) не сокращается, так как означает, что при общем числе элементов 4 работоспособное состояние имеет место при двух работающих элементах; тогда как означает, что на один работающий элемент приходится один резервный.

Для характеристики повышения надежности объекта за счет резервирования вводятся понятия:

Выигрыш во времени работы до первого отказа

где – среднее время безотказной работы объекта с резервом и без него;

выигрыш в снижении вероятности отказа за время работы t

или повышении вероятности безотказной работы

Общее и раздельное постоянное резервирование

При постоянном резервировании резервные элементы по отношению к основному могут включаться последовательно или параллельно.

Параллельное включение является наиболее распространенным, последовательно резервные элементы включаются, если опасным является отказ типа «короткое замыкание». Для снижения вероятности такого отказа в электрических цепях последовательно включаются конденсаторы, в системах защиты – нормально разомкнутые контакты вторичных приборов и прочее. Для отказов типа «кз» последовательное включение резервных элементов на структурной схеме надежности изображается их параллельным соединением, поскольку замыкание цепи происходит при отказе всех элементов.

а) б)

Рисунок 1. Структурные схемы надежности объектов с постоянным резервированием: а) общим; б) раздельным

При постоянном резервировании отказ объекта при наличии k резервных произойдет при отказе основного и всех резервных. Вероятность отказа резервированного объекта равна

где - вероятность отказа основного и резервных элементов.

Таким образом, выигрыш в надежности при постоянном общем резервировании с кратностью k

Пример.

k=1, Q=0,1 =>

k=1, Q=0,01 =>

Чем выше надежность объекта, тем резервирование эффективнее.

Если время Т безотказной работы объекта разделено по экспоненциальному закону и Q=Q_i=1-e^-λt, то

т.е. при общем постоянном резервировании объекта вероятность его безотказной работы не описывается экспоненциальной функцией.

Если пренебречь вероятностями возникновения двух или боле отказов, граф состояний объекта будет иметь вид

Рисунок 2. Граф состояний объекта с общим постоянным резервированием

Переход объекта из одного состояния в другое связан с выходом из строя основного или резервных элементов, имеющих одинаковую интенсивность отказов. Данный граф представляет собой разновидность «схемы гибели».

В (k+1)-ом состоянии выходит из строя последний объект и происходит отказ. Так как переход из i-го состояния в i+1 характеризуется совместной работой (k+1-i) объектов, то интенсивность перехода Λ₁=(k+1-i)λ.

Выражения (6) могут быть получены путем решения системы дифференциальных уравнений, соответствующих графу состояний:

с начальными условиями P₀(0) = 1, P_i(0) = 0

Здесь Λ₀=(k+1)λ, Λ₁=kλ, …, Λ_i=(k+1-i) λ, …, Λ_k=λ.

Преобразовав исходную систему (7) по Лапласу, получим систему алгебраических уравнений:

Осуществив последовательную подстановку в систему (8), получим

причем если i=0, то Λ_-1=1.

Таким образом, изображение вероятности отказа резервированного объекта имеет вид:

Переходя от изображения к оригиналу с помощью обратного преобразования Лапласа, получим выражение, совпадающее с (6):

Если , то, разлагая в выражении (10) в степенной ряд, получим

Рисунок 3. Зависимость Q(t) от кратности резервирования

Интенсивность отказов резервированного объекта

Рисунок 4. Зависимость от кратности резервирования

Графики изменения и для различных k показывают, что постоянное резервирование эффективно на начальном участке работы объекта.

Для резервирования объекта среднее время безотказной работы определяется как

Используя подстановк получаем

Поскольку под знаком интеграла стоит выражение суммы ограниченного числа членов геометрической прогрессии, то

Выражение показывает, что доля выигрыша в среднем времени безотказной работы снижается по мере увеличения числа резервных элементов.