Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Прохождение импульсов нервного возбуждения через тела клеток определяется состоянием этих клеток. Клетки могут пропускать или не пропускать импульсы в зависи-
125
мости от того состояния, & котором они находятся. Это состояние определяется питанием клетки, наличием химических стимуляторов в окружающей клетку среде и приходящими стимулирующими или тормозящими нервными раздражениями со стороны других клеток. Здесь мы подходим к сложному вопросу о коммутации нервных раздражений — их переключению с одной линии связи на другую. Сейчас мы не будем вдаваться в подробности и вернемся к этому вопросу позже.
Рис. 5.16. Импульсы возбуждения чувствительного нервного волокна нервного узла сердца (каротидного синуса) при различных уровнях
давления крови.
Давление повышается от / к 4; 5—ритмические группы импульсов в одиночном волокне двигательного нерва наружных межреберныч мышц кошки (группы следуют в ритме дыхаиня). Отметки времени—0,2 сек (по Броику).
На всем протяжении нервных связей распространение возбуждения происходит за счет энергии нервной системы, а не за счет энергии поступающего извне сигнала раздражения. Нервная система имеет, таким образом, внутреннее усиление сигнала, обеспечивающее его передачу без затухания. Нервный канал связи обладает ограниченной полосой частот. Изменения входного сигнала более быстрые, чем, скажем, самый короткий рефрактерный период нервного волокна не могут быть переданы по нерву. «Высокочастотный» сигнал при передаче подвергается искажению.
Можно подсчитать пропускную способность нервного волокна тем же методом, который применяется для техни-
126
ческих каналов связи. Пр.и этом, разумеется, необходимо учитывать тот факт, что передача по нерву является связью многопроводной. Так, например, зрительное ощущение передгется от сетчатки глаза к зрительным центрам мозга по зрительному нерву, содержащему несколько десятков тысяч волокон.
Можно также оценить пропускную способность не отдельных нервов, а всей их совокупности, обслуживающей данное «внешнее чувство» — слух, зрение, осязание, вкус и т.д. Затем можно сравнить отдельные каналы по их пропускной способности. В результате сравнения оказывается, что на первом месте стоит зрение, имеющее самую большую информационную пропускную способность, далее идет осязание и еще далее —слух. Именно поэтому протезирование (в информационном смысле) утерянного зрения легче осуществить с помощью осязания, чем с помощью слуха. Этот вывод может оказаться полезным для конструкторов машин, предназначенных для «чтения» печатного шрифта слепыми.
Все сказанное выше о нервных связях позволяет рассматривать передачу возбуждения по нерву, как типичный случай передачи сообщений по каналу связи. И этот канал связи может полноценно и полноправно рассматриваться в одном ряду с техническими каналами, тоже передающими сигнал от корреспондента адресату. Особенностью нервного канала связи является только своеобразие физиологических процессов, являющихся носителем информации, которое в сущности одно только и отличает этот канал связи от многих других.
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ. РЕГУЛИРОВАНИЕ
Предположим, что нам необходимо во время нашего отсутствия поддерживать постоянной температуру в комнате. Для этой цели мы хотим изготовить автомат, который регулировал бы комнатную температуру. Допустим, что для поддержания постоянной температуры воздух в комнате необходимо все время подогревать и мы можем регулировать нагрев, изменяя подачу топлива в печь или силу тока в электронагревателе.
Самое простое решение поставленной задачи — это установить такой регулятор (например, часовой механизм), который с течением времени менял бы нагрев в соответствии с ожидаемой потребностью в тепле. Обычно к утру становится холоднее, и подачу топлива в утренние часы следует увеличить. Такое «регулирование по программе» предполагает знание статистических сведений об изменении внешней температуры в течение суток. Регулятор, работающий по программе, не способен справиться со своей задачей, если внешние условия сильно отклонятся от своего среднего значения, например, если к утру произойдет неожиданное похолодание или потепление.
128
Для того чтобы улучшить работу регулятора, необходимо вводить в него информацию о внешней температуре и заставить его реагировать на ее изменения. Тогда случайное понижение внешней температуры вызовет не только охлаждение комнаты, но и через воздействие на регулятор—увеличение нагрева. Такая система называется системой «прямого регулирования». Ценой больших усилий при налаживании автомата можно подобрать его характе-
Повышение температуры внутри шкафа вызывает реакцию чувствительного эле* мента—подъем ртути в трубке термометра 2 и замыкание электрического контакта, который включает питание 4, подаваемое на обмотку реле 3. Реле, сработав, раз* мыкает контакты и выключает питание 5 нагревателя 1, тем самым прекращая
повышение температуры.
