Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рост и развитие организма, размножение клеток, входящих в состав его тканей, также протекает под воздействием многих перекрещивающихся и взаимодействующих регулировок. Жизнедеятельность одних тканей тормозит или стимулирует рост других в различные периоды развития организма, и только те организмы оказываются жизнеспособными и выживают, у которых процессы взаимных влияний тканей друг на друга приводят к образованию биологически целесообразных структур.
Если, например, некоторая ткань а стимулирует развитие ткани б, а ткань б задерживает развитие ткани а, то взаимодействие между ними, протекающее по схеме замкнутой петли отрицательной обратной связи, приведет к некоторому равновесному состоянию, которое может быть нарушено внешними влияниями. Так, например, взаимодействуют друг с другом в теле петуха половые железы и ткань петушиного гребня. Рост гребня тормозит развитие тканей желез, функция желез стимулирует рост гребня.
158
Если хирургически удалить гребень — усилится рост желез; если удалить железы — уменьшится гребень.
Примеров подобного «противоречивого взаимодействия» между органами тела животного можно привести очень много.
В условиях патологических внешних воздействий, в особенности длительных, регулировки подобного типа могут быть перегружены или даже вовсе нарушены. За нарушением регулировок специфического синтеза веществ в организме следует патологический рост органов или тканей или всего организма. Так, чрезмерная активность одной из долей гипофиза вызывает гигантизм — ненормальное увеличение размеров тела. Недоразвитие щитовидной железы приводит к недоразвитию тела и кретинизму. Многократное повторное местное разрушение тканей ведет к усиленному течению восстановительных процессов, что в некоторых случаях стимулирует рак — заболевание, связанное с патологическим, неумеренным размножением клеток. Размножение клетки определяется как внутренними процессами в самой клетке, так и внешними условиями. Нарушение нормальных регулировок роста и размножения клеток в организме, разрыв петли обратной связи, приводит к вредным, а иногда и гибельным для организма последствиям.
Системы с обратной связью и в технике, я в живой природе существуют не только в том простом виде одиночной замкнутой петли регулирования, о котором мы вели речь. Взаимная попарная связь различных органов, осуществляемая как через посредство нервной системы, так и с помощью гуморальных воздействий, позволяет проследить длинные цепи регулировок функций в организме, образующие сложные системы регулирования. Наличие таких систем подтверждается на обширном экспериментальном материале.
Схемы подобных систем и их функционирование весьма сложны. Однако в принципе возможно точное описание их поведения с помощью того же формального аппарата, что и для простых систем. Примером многопетлевой системы могут служить, во-первых, сложные решающие устройства технического назначения и, во-вторых, взаимосвязанные гомеостатические регулировки в живом организме. Можно сказать, что принцип «взаимно противоречивого» взаимодействия органов, или принцип отрицательной обратной связи, в процессе развития организма связывает части организма в единое целое.
159
По-видимому, дальнейшее изучение взаимодействия органов, проводимое не только качественно, но и количественно, с привлечением аппарата теории автоматического регулирования, может принести большую пользу не только для изучения функций организма, но и для улучшения методов раслознавания причин заболеваний и лечения последних.
Изучение организации систем с обратной связью в живых организмах даёт много полезных конструктивных идей
для создания технических систем. В живых организмах простейшие системы с обратными связями типа безусловных рефлексов, как мы видели, управляются и «настраиваются» более высоко расположенными нервными структурами. В числе технических систем регулирования в последнее время всё чаще встречаются так называемые «само^ настраивающиеся» системы.
Обычная система с обратной связью, собранная из звеньев, обладающих некоторыми фиксированными характеристиками, может выполнять свою задачу регулирования наилучшим образом лишь в определённых внешних условиях. При изменении внешних условий качество работы может ухудшиться и для его улучшения могут потребоваться новые регулировки (изменение характеристик системы и её звеньев). Так, автопилот при изменении высоты полёта и плотности воздуха может потребовать таких ре-160
гулировок. Регулировку или подстройку обычно осуществляет оператор, наблюдающий за работой системы и оценивающий по тем или иным признакам качество её работы. Функция текущей подстройки системы может быть передана автоматическому устройству. Для этого над основной системой настраивается ещё одна система регулирования, для которой входной информацией является качество работы основной системы, оцениваемое по объективным признакам, а выходной реакцией — регулировка основной системы для оптимальной работы в соответствии с заданным критерием качества. Все устройство, включающее в себя и основную систему и надстройку, называют обычно самонастраивающейся системой.
