Очерки адаптации и биологии и технике - Лабутин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
При описании ряда адаптаций мы иллюстрировали причинно-следственные связи в обусловливающих эти адаптации процессах с помощью схем, приближающихся к функциональным моделям. Отсутствие математической расшифровки закономерностей, которым подчинены связи входных и выходных переменных каждого блока, и сохранение конкретного биологического содержания в фигурирующих иа таких схемах переменных не позволяет считать их законченными бионическими моделями. По су-
Рис. 14. Схема бионического исследования.
ществу, это первый шаг на пути построения бионических моделей. Но надо сказать, что в переходе от биологического описания к бионической модели и заключена главная проблема бионики. Здесь сосредоточены наибольшие трудности, определяющие основное содержание бионических исследований. Поэтому сейчас и нельзя еще дать описание многих механизмов адаптации на уровне бионических моделей.
Но для более четкого очерчивания круга явлений, подлежащих изучению, наряду со словесным определением адаптации вообще, очень полезно располагать некоторой обобщенной бионической моделью адаптивной системы, отражающей общий принцип функциоиироваиия всех систем этого класса.
Вытекающая из широкого обобщения принципов йногих известных в биологии адаптивных механизмов функциональная схема такой обобщенной модели приведена на рис. 15.
Собственно адаптивная система представлена двумя блоками: реагирующей частью Т и управляющей частью Ф; третий блок на рис. 15 обозначает среду, с которой взаимодействует адаптивная система и без которой рассуждения об адаптации теряют смысл. Основной характеристикой системы является правило, лежащее в основе выбора ею реакции R на то илн иное воздействие S со стороны среды. Изменчивость этого правила отражена наличием управляющего воздействия Ф(\) со стороны управляющей части
Ф. В различных видах аДйт’аций воздействие Ф('у) Может быть более или менее целесообразным и в общем случае формируется под влиянием внешних условий у таким образом, что со временем улучшается значение некоторого показателя (критерия) качества Q выполнения определенной жизненной функции Ц (цели). Естественно, что для осуществления такого управления часть Ф должна получать информацию о внешних условиях у ио цели Ц. Кроме того, на выбор управляющего воздействия Ф(у) могут влиять сведения о том, какой реакцией R откликается реагирующая часть VP на данный стимул S, что позволит осуществлять текущий контроль критерия качества Q. Соответствующие каналы информации изображены на рис. 15 штриховыми линиями.
Описанные взаимосвязи формализуются следующей системой соотношений:
(2)
где параметры нли внд операции ЧГ1 так зависит от условий
Ф (Т).
(3)
Рис. 15. Обобщенная схема адаптивной системы.
что с течением времени t критерий качества достижения цели
Q = ч ({/?}, {S}, ft}, Ц) (4)
в среднем улучшает свое значение, например уменьшается:
Q (h) < Q (h), h > h (5)
Фигурные скобки в формулах обозначают множества, черта сверху — осредненное в некотором интервале времени значение.
Исследование любого адаптивного механизма, направленное на построение его бионической модели, можно теперь представить как задачу отождествления переменных или функций S, R, V, Ц и Q с главными физико-химическими и биологическими характеристиками данного механизма, нахождение способов математического представления этих характеристик и составление конкретных выражений существующих между ними связей, символически представленных соотношениями (2) — (4). Одновременно возможно уточнение структуры функциональной схемы изучаемого механизма, заключающееся в отбрасывании лишних связей и в детализации блок-схем отдельных частей обобщенной модели (рис. 15). Системы, удовлетворяющие условию (5), следует считать адаптивными.
Так, в случае выработки условного рефлекса множество {#} можно представить одной полезной врожденной реакцией Ri на вызывающий ее безусловный раздражитель Si. Условный раздражитель S2 первоначально не вызывает данной реакции, но, воздействуя на управляющую часть системы как условие (y=S2), приводит к выработке команды Ф(т), изменяющей правило фор-
мирования реакции Ri так, что со временем операция 'У распространяется и на стимул S2. Если сигнальное значение условного раздражителя S2 отражает закономерности внешней среды и тем самым позволяет повысить приспособленность организма к удовлетворению некоторой жизненной функции Ц, возникшая временная связь сохраняется. Если же характеристики внешней среды изменились и стимул S2 перестал быть предвестником стимула Si, то сохранение реакции R\ на стимул S2 не будет улучшать критерия качества Q выполнения данной функции Ц и условный рефлекс угаснет.
Во многих случаях задачи отождествления переменных и конкретизации выражений (2) — (5) сопряжены с большими трудностями, которые в настоящее время еще нельзя преодолеть.
