Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Розен Р. -> "Принцип оптимальности в биологии " -> 49

Принцип оптимальности в биологии - Розен Р.

Розен Р. Принцип оптимальности в биологии — М.: Мир, 1969. — 215 c.
Скачать (прямая ссылка): principoptimizaciivbiologii1969.djvu
Предыдущая << 1 .. 43 44 45 46 47 48 < 49 > 50 51 52 53 54 55 .. 87 >> Следующая

Упражнение
Исследуйте свойства решений уравнения (7.7) для случаев, когда р (л:) =х и р(х) =х2.
Система с обратной связью характеризуется тем, что отклонение данного состояния системы от требуемого служит источником сигнала, поступающего на ее вход, в результате чего она изменяет свое состояние так, чтобы это отклонение стало минимальным. Понятие обратной связи является основой теории систем управления как в технике, так и в биологии, и в следующей главе будут развиты математические методы исследования таких систем.
В большинстве случаев технические и биологические системы управления принадлежат к замкнутым системам и содержат один или несколько контуров обратной связи. В технике обычно
1 Вид обратной связи, который иллюстрируется этим примером, типичен для физиологических систем регулирования; такую обратную связь обычно называют параметрической (более подробные сведения об этом см. в разд. 11.1). В технике обратная связь часто вводится другим, более простым способом.
делят эти устройства на два класса: 1) следящие системы, назначение которых состоит в том, чтобы отслеживать, т. е. точно воспроизводить изменения некоторой величины, определяемой внешними условиями, и 2) системы регулирования, действие которых сводится в основном к поддержанию регулируемой величины на некотором постоянном уровне, несмотря на колебания внешних условий. Эти классы систем управления различаются в деталях, но основные принципы их работы по существу одинаковы.
Типичным примером технической следящей системы служит система автоматического управления огнем зенитных орудий, обеспечивающая упреждающее регулирование прицела орудия. Другой, более близкий нам пример — это приспособление, поворачивающее антенну телевизора или радиоприемника в направлении источника сигнала. В качестве типичного примера технической системы регулирования можно упомянуть обычный терморегулятор, который управляет тягой печки так, чтобы температура в комнате оставалась неизменной, несмотря на колебания температуры воздуха на улице. Во всех этих случаях разомкнутая система оказалась бы непригодной, так как она не обладает достаточной быстротой и подвижностью, необходимыми для выполнения поставленных задач; поэтому системы такого рода обязательно должны содержать цепь обратной связи, т. е. принадлежат к замкнутым системам.
Упражнение
Сопоставляя величины, играющие аналогичную роль в описании работы терморегулятора и в описании движения гармонического осциллятора при наличии контура обратной связи (см. начало этого раздела), проведите детальное сравнение работы этих устройств.
7.4. Биологические механизмы гомеостаза и принцип оптимальности
Представления об управлении, т. е. поддержании гомеостаза, имеют важнейшее значение для физиологии (см. примечание на стр. 120). В подавляющем большинстве случаев биологические механизмы гомеостаза представляют собой замкнутые системы, действующие с помощью отрицательной обратной связи,Л1ного-численные примеры таких систем приводятся в гл.1 9; подробное обсуждение этих вопросов мы отложим до тех пор, пока в гл. 8 не будет развит соответствующий математический аппарат.
Каким же образом концепции гомеостаза связаны с идеями оптимальности, обсуждением которых мы до сих пор занима-
лись? Мы можем уже сейчас указать ряд важных точек соприкосновения этих понятий, которые читатель, вероятно, уже заметил сам. Первый и наиболее очевидный факт заключается в том, что работа регуляторной системы, действующей с помощью отрицательной обратной связи, в точном смысле слова сводится к минимизации одной или нескольких величин, характеризующих отклонение действительного состояния системы от некоторого желаемого состояния. В предыдущих главах были развиты общие математические методы, применимые к различного рода задачам на минимум; естественйо поэтому ожидать, что эти методы должны сыграть важную роль в изучении систем регулирования.
Существует и более глубокая связь между понятием оптимальности и принципами действия биологических систем управления, так как эти системы в той же мере подвержены непосредственному действию естественного отбора, как и те особенности формы живых организмов, о которых мы говорили раньше. Таким образом, из принципа оптимальной конструкции непосредственно следует, что точно так же, как мы говорим об оптимальных формах организмов, мы можем говорить об оптимальных механизмах регулирования их функцийВполне естественно поэтому, что идеи оптимальности и математические принципы, выражающие эти идеи, играют важную роль-в теории биологических систем управления на самых разных уровнях исследования.
1 Как было показано, методы оптимизации могут быть применены" для сравнительного изучения биологических форм (см гл 4—6) Точно так же можно попытаться построить аналогичную сраинительную теорию биологических механизмои упраиления. Здесь мы не ставим своей целью разработать такую теорию, но хотим отметить, что эта область представляет обширнейшее поле деятельности для дальнейших исследований по теоретической биологии.
Предыдущая << 1 .. 43 44 45 46 47 48 < 49 > 50 51 52 53 54 55 .. 87 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed