Избранные труды. Кибернетика функциональных систем

Без преувеличения можно сказать, что в настоящее время кибернетика — одна из самых перспективных наук. К ней приковано внимание различных специалистов. И это вполне закономерно и естественно. Ведь кибернетика смогла установить логическую связь между такими отраслями знаний, которые на протяжении многих десятков лет развивались своими собственными путями. Предметом ее исследований являются само-регулируемые, самоуправляемые системы независимо от того, принадлежат ли эти системы к живой природе или к области техники. Кибернетика изучает то общее, что есть во всех процессах управления, не подменяя при этом наук, которые исследуют конкретные системы управления — физиологию, вычислительную технику и т.д. Главная цель кибернетики — облегчить труд человека, повысить эффективность его деятельности в управлении сложными процессами, где бы они ни протекали.

Термин “кибернетика” происходит от греческого слова “ки-бернетос”, что значит — управляющий кораблем. Искусство вождения судов связано с некоторыми особенностями. Так, если корабль отклоняется от заданного курса, то “кибернетор”, то есть рулевой или капитан, поворачивая рукоятку штурвала, возвращает корабль к заданному курсу. Но при этом судно обычно немного отклоняется в противоположную сторону и только после нескольких таких колебаний правильный курс восстанавливается. На этом простом примере отчетливо виден элементарный принцип управления. Заданный курс корабля является той постоянной величиной, ради которой капитан, получая информацию о направлении движения судна, поворачивает штурвал то влево, то вправо. Здесь налицо, как выражаются теперь кибернетики, “замкнутый контур регулирования”. Правда, роль “решающего звена” в этом процессе выполняет человека, его нервная система.

Новое направление в науке завоевало право на существование потому, что создало такой замкнутый контур регулирования, из которого устранен человек. В результате появились сложные механические системы с автоматической регуляцией, неизмеримо облегчающие труд огромного числа людей.

Кибернетические машины, созданные человеком, способны, как и живые организмы, “реагировать” на внешние раздражители и в зависимости от этого изменять свою работу. В настоящее время такие механизмы успешно внедряются в промышленность. Например, существуют специальные автоматические системы регулирования доменного процесса, движения самолета, поезда и т.д.

Кибернетика представляет огромный интерес для физиолога, для врача. Она поможет еще глубже понять наиболее сложную и обширную саморегулирующуюся систему, какой является любой живой организм, в том числе и организм человека, раскрыть причины нарушения деятельности внутренних органов и систем, найти эффективные методы лечения и предупреждения различных заболеваний.

Каковы же наиболее характерные принципы, на основе которых кибернетика объединяет медицину и биологию с физикой, математикой и электроникой? Чтобы ответить на этот вопрос, следует рассмотреть то общее, что в одинаковой степени обязательно для систем управления в технике и в живых организмах.

ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ — САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯСЯ СИСТЕМА

Десятки и сотни лет ученые исследуют строение и функции организма человека. И сейчас еще до конца не раскрыты основные закономерности таких процессов жизнедеятельности, как обмен веществ, наследственность, мышление и др. Но и то, что уже известно, позволяет сделать вывод: наш организм — это очень тонко и совершенно устроенная биохимическая и электронная лаборатория: по сложности в природе другой такой нет. Если рассматривать отдельно какую-то одну функцию организма, то по сути, в каждой мы найдем замкнутый цикл саморегуляции.

Возьмем для примера кровяное давление. С какой удивительной точностью у здорового человека поддерживается определенный уровень давления крови. И осуществляет это целая система нервных аппаратов, которая работает автоматически. Специальные чувствительные приборы отмечают малейшие отклонения кровяного давления от нормального уровня и посылают информацию в главный командный пункт — центральную нервную систему. А уже из головного мозга на периферию к мышцам, заложенным в стенках кровеносных сосудов, поступают другие сигналы. Они заставляют мышцы сокращаться или расслабляться, а сосуды при этом суживаются или расширяются. Таким образом, круг замыкается, и кровяное давление в этой саморегулирующейся системе вновь поддерживается на определенном уровне.

Очень тонко устроены нервные чувствительные аппараты, которые находятся в стенках сосудов и неустанно регистрируют уровень кровяного давления. Например, повышение давления всего лишь на 5—10 миллиметров ртутного столба немедленно приводит их в возбуждение. Это возбуждение передается по нервам в продолговатый мозг и буквально бомбардирует сосудистые центры, вынуждая их подавать к сосудам расслабляющие сигналы. В результате кровяное давление очень быстро снижается.