Конструкция мозга. Происхождение адаптивного поведения - Росс Э.У.
Скачать (прямая ссылка):
4.13. Следует заметить, что стрелка в схеме, хотя она иногда и соответствует какому-то реальному материальному каналу (стержню, проводу, нервному волокну и т. п.), в основе своей не имеет отношения к материальным связям, а служит лишь обозначением зависимости между поведением переменных А ж В. Строго говоря, она относится только к А и В и не касается никаких промежуточных звеньев.
Решающим фактором, на основании которого можно выдвинуть гипотезу о канале связи между А и В, является наличие функциональной (проявляемой в поведении) зависимости между ними; это было ясно шщазацо
в 1888 г. в тот день, когда Генрих Герц произвел свой знаменитый опыт. Он имел два аппарата (скажем, А и В), между которыми не было никакой очевидной структурной связи; и тем не менее всякий раз, когда он в любой произвольно выбранный момент замыкал контакт в аппарате А, в аппарате В проскакивала искра, т. е. поведение В в любой момент зависело от положения выключателя в А. Здесь было прямое противоречие: материально (в структурном отношении) две системы не были связаны, однако функционально поведение одной было связано с поведением другой. Все ученые признали, что данные о поведении могут служить окончательным доводом, доказывающим наличие какой-то связи.
Обратная связь
4.14. Газовый термостат тоже имеет замкнутую функциональную цепь (цикл), или обратную связь; он регулируется капсулой, которая при своем тепловом расширении передвигает рычаг, регулирующий приток газа к нагревающему пламени, так что схема непосредственных воздействий выглядит следующим образом:
Мы предлагаем читателю самому убедиться в том, что каждая стрелка представляет физическое действие.
которое можно продемонстрировать, если все переменные, кроме одной пары, поддерживать на постоянном уровне.
Другим примером служит «реакция», происходящая в радиоприемнике. Мы можем представить его действие двумя переменными, связанными в двух направлениях;
Нижней стрелкой представлено действие потенциала сетки электронной лампы на анодный ток, а верхней стрелкой — та особенность схемы, благодаря которой колебания анодного тока влияют на потенциал сетки. Эффект, представленный нижней стрелкой, определяется конструкцией лампы, а «верхний» эффект — устройством схемы.
Системы, переменные которых влияют друг на друга через посредство одной или нескольких замкнутых цепей, обладают, как говорят в радиотехнике, «обратной связью»; такие системы иногда называют также «сервомеханизмами». Они по меньшей мере так же стары, как ре1улятор Уатта, а может быть, и еще древнее. Но только в последнее десятилетие было осознано, что наличие обратной связи дает машине потенциальные возможности, которых нет у машины, лишенной такой связи. Этот прогресс совершился в основном в период последней войны под влиянием потребности в автоматических методах управления прожекторами, зенитными орудиями, ракетами и торпедами; его облегчали огромные успехи в области электроники. В результате появилось множество новых машин, способных к саморегулированию и самокорректированию, что было достигнуто впервые. Некоторые из их главных свойств будут описаны в § 4.16.
Природа, величина и направление обратной связи обычно оказывают решающее влияние на стабильность или нестабильность системы. Например, в регуляторе
Уатта или в термостате изменение полярности включения какой-либо части, инверсируя действие одного из звеньев на последующее звено, может превратить систему из стабильной в нестабильную (что, вероятно, и произойдет). В рабочей цепи радиоприемника стабильность или нестабильность определяется количественным соотношением между эффектами разной полярности.
Нестабильность в таких системах проявляется в «выбросах». Малейшее возмущение усиливается в результате его круговой передачи по замкнутой цепи, так
1---*~2
2^4\ 1
---4
С
Ф я г. 13.
что оно непрерывно растет, превращаясь во все большее отклонение от среднего состояния. Это явление тождественно тому, что называют «порочным кругом».
4.15. Выше были рассмотрены примеры систем с простой замкнутой цепью. Но более сложные системы могут иметь много переплетающихся замкнутых цепей. Если, например (как будет описано в §8.2), существуют четыре переменные и все они действуют друг на друга, то схема непосредственных воздействий будет такой, как показано на фиг. 13, А. Легко убедиться, что такая система содержит 20 переплетенных замкнутых цепей, две из которых представлены схемами В я С.
Дальнейшая разработка теории систем с обратными связями невозможна без применения математики. Но здесь достаточно отметить два факта: 1) система, обладающая обратной связью, обычно бывает активно стабильной или активно нестабильной; 2) будет ли она стабильна или нестабильна, зависит от количественных деталей организации данной системы.
Поиск цели
4.16. Каждая стабильная система обладает тем свойством, что если ее вывести из состояния равновесия и предоставить самой себе, то ее последующее изменение окажется в таком соответствии с исходным отклонением, что система вернется к состоянию равновесия. Таким образом, множество различных отклонений будет вызывать множество соответственных реакций. Это можно подтвердить на примере простого поля, изображенного на фиг. 9.
