Публикации

11 декабря [Лекции]

Структурированная кабельная сеть интелектуального здания

Проектирование - основа любой инженерной системы. Нет необходимости лишний раз говорить о том, что правильно спроектированная система прослужит долгое время, в то время как изначально неправильно выполненный проект приведет к ошибкам при инсталляции, а при эксплуатации если и не будет серьезных отклонений в работе, то, как минимум, существует вероятность в доработке системы, что так или иначе связано с финансовыми затратами.

Это утверждение в полной мере относится и к проектированию структурированной кабельной системы, как к части инженерной системы здания в целом. Проект СКС должен соответствовать нормам и стандартам проектирования, а также учитывать специфику работы проектируемого объекта, возможность изменения структуры организации, количества рабочих мест и другие аспекты.

Этапы проектирования локальных сетей можно разбить на 3 основные части:

Техническое задание на проектирование сети

Рабочий проект СКС

Исполнительная документация

Основой для создания любого проекта служит техническое задание (ТЗ). В идеальном случае развернутое техническое задание на проектирование компьютерной сети должен предоставить Заказчик. Зачастую у Заказчика нет специалистов, которые могли бы составить полноценное ТЗ на проектирование ЛВС, включающее все параметры системы. В этом случае на помощь приходят наши Инженеры, которые вместе с сотрудниками Заказчика прорабатывают все детали будущего проекта ЛВС, выясняют потребности и предпочтения. Результатом совместной работы является полноценное Техническое задание, по которому будет создаваться Рабочий проект локальной сети.

После окончания работ на объекте, после завершения тестирования СКС изготавливается Исполнительная документация (ИД). ИД некоторым образом повторяет Рабочий проект СКС, но в свою очередь учитывает все изменения, внесенные в Рабочий проект СКС в течение производства монтажных работ, а также результаты тестирования кабельных линий. Исполнительная документация передается Заказчику и нередко эксплуатационной службе здания, где смонтирована СКС. Документация необходима для Системных администраторов, службы эксплуатации здания, для обслуживания и возможности дальнейшей модернизации сети.

После того, как выполнено проектирование компьютерной сети и создана рабочая документация, согласно которой будут осуществляться работы по построению кабельных систем на объекте, необходимо контролировать соответствие выполнения работ проектной документации. Этой цели служит авторский надзор - следующее звено технологической цепочки при создании инженерных систем. Авторский надзор подразумевает под собой постоянное участие и контроль над технологией монтажа со стороны отдела технического контроля компании-инсталлятора. Наличие данного этапа крайне важно, поскольку позволяет избежать ошибок во время выполнения работ и исключает возможность несоответствия построенной системы и согласованного проекта локальной сети. Стоит отметить, что в процессе выполнения работ иногда возникает необходимость корректировки рабочего проекта СКС. В этом случае при наличии авторского надзора эти моменты можно осуществить быстро и безболезненно, с последующей фиксацией в Исполнительной документации.

Технологии беспроводной передачи данных на сегодняшний день являются неотъемлемой частью любой информационной инфраструктуры каждого предприятия.

Основными преимуществами современных беспроводных сетей (Wi-Fi) являются:

Возможность решать множество задач: от организации сети внутри помещения – до распределенных сетей масштаба города.

Мобильность сотрудников предприятия.

Низкая стоимость установки Wi-Fi сетей по сравнению с проводными информационными сетями.

Быстрота развертывания по сравнению с проводными информационными сетями.

Широкие функциональные возможности по передаче трафика данных, IP-телефонии, видео и т.д.

Наша компания предлагает полный комплекс услуг по решениям для беспроводных сетей.

В связи с тем, что в беспроводных сетях (Wi-Fi) данные передаются по радиоканалу, пользователи часто проявляют опасения по поводу безопасности этой технологии. Современные устройства беспроводного доступа используют надежные протоколы 802.1x – для аутентификации и авторизации пользователей, и WPA – для шифрования трафика. При необходимости может использоваться технология VPN, как единый механизм обеспечения безопасности во всей сети предприятия. Эти средства позволяют достичь требуемый уровень безопасности, сохранив все преимущества беспроводной сети (WiFi).

При создании новой локальной сети в офисе можно рассматривать два варианта: создание проводной инфраструктуры (структурированной кабельной системы, СКС) или развертывание беспроводной сети Wi-Fi.

Электроустановочные изделия делятся на две группы: ЭУИ открытой проводки (ОП) и ЭУИ скрытой проводки (СП).

ЭУИ ОП монтируются на стену, в жилых помещениях используются редко, т.к. портят внешний вид, однако широко распространены в подсобных помещениях, гаражах и т.д.

Самые популярные и наиболее распространенные ЭУИ – скрытой проводки, одни и те же изделия подходят как для монтажа в капитальные стены (кирпич, бетон), так и в перегородки (например, гипсокартонные).

В свою очередь, ЭУИ СП делятся на две большие группы: модульные или рамочные системы, позволяющие «набирать» под одной рамкой 2, 3, 4 и даже 5 различных устройств, и моноблочные – полностью готовые к монтажу неразборные изделия.

Моноблочные ЭУИ СП

В связи с ограниченными возможностями по комбинациям и коротким рядом различных устройств (обычно моноблочно не выпускаются переключатели с подсветкой, информационные розетки и т.п.) моноблоки занимают низшую ценовую гамму ЭУИ. В этой группе находится: абсолютное большинство ЭУИ отечественного производства и самые недорогие ЭУИ импортного (Турция, Украина) и совместного производства (Нептун от ЛЕТЕН). Особняком в этом ряду стоит моноблочная серия MONA скандинавского концерна LEXEL: помимо полного ряда устройств (начиная с того, что все типы выключателей могут быть оснащены подсветкой до компьютерных розеток 5-ой категории), лицевые панели этих ЭУИ выпонены из высококачественного дюропласта, материала, обеспечивающего высокую прочность и первоначальную яркость цвета на протяжении многих ДЕСЯТКОВ лет.

Модульные ЭУИ СП

Противоположный сегмент ЭУИ – дорогие модульные СИСТЕМЫ ЭУИ, выбор исполнительных устройств и лицевых панелей в которых позволяет с одной стороны управлять различными системами в доме, с другой стороны – внешний вид их возможно подобрать в соответствии с дизайном каждого отдельного помещения (комнаты).

1. Не углубляясь в технические подробности собственно управления , стоит отметить, что реальное признание получил стандарт EIB, объединивший в себе возможности управления освещением, отоплением, вентиляцией, системами безопасности и др. и, что самое главное, ОБЪЕДИНЯЮЩИЙ ВСЕ ЭТИ ОТДЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ - В ОДНУ ЕДИНУЮ. На российском рынке реально установлено большое количество таких систем от SIEMENS (дизайн ЭУИ – DELTA AMBIENT, DELTA PROFIL) и системы на базе дизайна ELJO от LEXEL. Кроме того, LEXEL предлагает собственную недорогую систему управления домом IHC.

2. Касаясь ДИЗАЙНА дорогих электроустановочных изделий, надо сказать, что существует необъятное разнообразие стилей, цветов, материалов и исполнений. От изготовленных из ценных пород дерева ЭУИ серии WOOD от BTICINO до техно-вариантов из настоящего стекла и металла серии LIGHT от того же BTICINO. И конечно буйство разнообразия цветов, материалов и фактур различных искусственных материалов (пластмассой их и язык назвать не поворачивается). В этой категории особняком стоит французский производитель LEGRAND – безусловный и общепризнанный мировой лидер в производстве дорогих электроустановочных изделий. На российском рынке LEGRAND предлагает как элитные серии SAGANE и GALEA, так и более демократичные VALENA и TENARA.

Средний класс.

Между этими двумя группами находится великое множество разнообразных модульных систем (позволяющих комбинировать различные устройства под общей рамкой) от многих десятков производителей начиная с недорогих турецких (Makel, Kugu), польских (Polo) и российских (Gusi) и заканчивая признанными высококачественными MOSAIC-45 от LEGRAND (Франция), ELSO от LEXEL (Германия), DELTA от SIEMENS (Германия). Причем цены варьируются примерно от 2 до 6 у.е. за стандартную розетку или выключатель. Серьезный обзор в этой категории требует отдельного научного исследования, однако при покупке следует помнить несколько важных правил:

1. Современные механизмы ЭУИ уже давно не делают из карболита и керамики;

2. Контакты должны быть латунными, и лучше всего – посеребренными;

3. Материал лицевых панелей должен быть – термопласт, дюропласт или АБС-пластик, допустимо специально обработанное дерево.

4. Современные выключатели рассчитаны на ток 10 или 16А, а силовые розетки – обязательно на ток 16А.

5. Продавец, предлагающий Вам ЭУИ, должен знать ответы на все предыдущие вопросы, а также иметь действующий сертификат на продукцию и описание продукта (инструкцию) или каталог на русском языке.

Благодарим сайт http://c-o-k.ru за предоставленную информацию.

11 декабря [Лекции]

Общие сведения

Что же это такое - "ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ"?

Одной из причин такой ситуации можно считать то, что само понятие интеллекта зависит от человека вкладывающего определённый смысл в это представление. Начать следует с определения интеллектуального здания, как такового. Несмотря на то, что для всех более-менее осведомленных в данном вопросе людей термин этот имеет вполне определенный смысл - представление у каждого свое. Второй, не менее важной, на мой взгляд, причиной можно считать то, что в России словосочетание "интеллектуальное здание" применяется по большей части в качестве маркетингового лозунга. Отсюда появление на рынке всевозможных устройств типа «Умный дом», «Послушный дом» и т.д. К сожалению, технологии интеллектуализации пока мало представлены на российском рынке. В основном это устройства управления различными бытовыми приборами с помощью единого ИК пульта, системы видеонаблюдения, охраны и безопасности. Сегодня рынок услуг в области интеграции наконец-то созрел для того, чтобы интеллектуальное здание можно было предлагать заказчику не в качестве перспективного решения дня завтрашнего, а в виде реального продукта дня сегодняшнего. Однако сам термин вследствие частого употребления перестал восприниматься публикой. Думается, что сейчас самое время наполнить его реальным содержанием.

Одним из основных компонентов интеллектуального здания является система автоматизированного управления эксплуатацией здания (АСУ). АСУ эксплуатации здания - это комплекс программно - аппаратных средств, основной задачей которого является обеспечение надежного и гарантированного управления всеми системами, находящимися в эксплуатации здания, и исполнительными устройствами. Система способна за счет полной неразобщенной информации от всех эксплуатируемых подсистем принять правильное решение и выполнить соответствующее действие, проинформировать соответствующую службу о событии. Структурный подход, используемый сейчас большинством системных интеграторов, заключается в создании инфраструктуры ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ на базе структурированных кабельных сетей (СКС). При этом сначала проектируется и строится СКС - здание, а затем на структурированную кабельную систему замыкаются необходимые заказчику функциональные системы. Мне представляется более перспективным функциональный подход. Существует список потребностей или пожеланий заказчика и основной задачей разработчика в этом случае является интеграция этих систем в единый "организм" в соответствии с заданной заказчиком моделью. Попробуем проанализировать предпосылки внедрения в здание интеллекта. Главной объективной предпосылкой оказывается высокая плотность различных сервисов на квадратный метр площади здания. В любом здании набор служб и сервисов приблизительно один и тот же, поэтому мы сделаем некоторые необходимые уточнения. Во-первых, речь идет не о количестве служб, как таковых, а об интенсивности наполнения ими здания.

Если, к примеру, охранная система ограничивается пятью камерами на периферии здания и датчиками сигнализации в дверях и окнах первого этажа, то такое здание не является подходящим кандидатом на "интеллектуализацию". Во-вторых, службы и сервисы должны обеспечиваться подсистемами самого здания, а не быть внешними по отношению к нему. Если система отопления управляется исключительно из районной котельной, а лифты — из местного РЭУ, то в определенном смысле зданию они не принадлежат. Итак, ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ должно интегрировать достаточное количество сервисов, принадлежащих зданию. Вместе с тем ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ можно интерпретировать как "разумно построенное". Это означает, что здание должно быть спроектировано так, что все сервисы могли бы интегрироваться друг с другом с минимальными затратами (с точки зрения финансов, времени и трудоемкости), а их обслуживание было бы организовано оптимальным образом. Кроме того, процедура изменений подразумевает также добавление новых сервисов и служб по мере их возникновения.

Адекватным примером может быть следующая ситуация. Вечером сотрудники покидают здание. Кто-то еще может вернуться, засидеться допоздна, но рано или поздно из здания уходят все. Охранная система определяет, что в какой-то момент времени все сотрудники, работающие в некоторой зоне (этаж, секция), разошлись по домам. Реакцией на это может стать обесточивание системы освещения этажа, а также выключение настольных компьютеров по сети (подобная функция реализована во многих современных сетевых адаптерах). Экономия электроэнергии в этом случае очевидна. Если добавить частичное отключение системы отопления (в зимнее время) или ее перевод на пониженные мощности в ночное время, то материальные выгоды окажутся вполне ощутимы. Определение наличия сотрудника в здании может также принести пользу с точки зрения защиты информации. Если сотрудник покинул здание, то его учетная запись в информационной системе блокируется, и никто, даже зная пароль, не сможет войти в сеть под его именем. Более того, при наличии информации о том, с какой рабочей станции злоумышленник пытался войти в сеть, и о том, кто именно находился в тот момент в помещении, уполномоченные лица могут принять соответствующие меры.

Исторически концепция интеллектуального здания продвигалась в первую очередь производителями СКС. Придя к концепции универсальной структурированной слаботочной кабельной системы здания, они вполне логично решили распространить этот подход с физической среды передачи данных и на другие системы. Прежде всего, предстояло избавиться от дополнительных проводников, связывающих между собой устройства автоматизации. Впервые эта задача была решена в 1978 году компаниями X-10 USA и Leviton, которые разработали технологию для управления бытовыми приборами по проводам бытовой электросети. Сегодня наиболее распространен стандарт X-10. Впрочем, X-10 уже считается медленным и устаревшим, поскольку создавался для управления электроосветительными устройствами. Внося усовершенствования, многие производители объединились в Ассоциацию электронной промышленности (EIA), которая занимается развитием стандарта шины бытовой электроники CEBus (Consumer Electronic Bus), утвержденного в 1992 году. На нынешний день стандарт является открытым, и любая компания может производить оборудование, использующее коммуникационный протокол CEBus. Управляющий сигнал передается по проводам бытовой электросети, витой паре или коаксиальному кабелю, в радиочастотном или инфракрасном диапазоне. Для различных устройств можно выбрать наиболее удобный способ: например, осветительными приборами - по электропроводке, видеооборудованием - по коаксиальному кабелю, кондиционерами - по витой паре, ИК-лучи и радиосигналы вообще универсальны. Исполнительные устройства или узлы домашней сети взаимодействуют между собой через роутеры и мосты (data bridges), соединяющие различные носители сигналов и данных. Основным преимуществом CEBus по сравнению с X-10 является скорость обмена данными, достигающая 10000 бит в секунду, независимо от типа носителя. Она обеспечивает необходимую быстроту реакции системы и непродолжительное время активного состояния узлов. В нашей стране концепция ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ стала продвигаться практически сразу, как только бизнес в области инсталляций СКС встал на ноги. Увлеченность ИНТЕЛЕКТУАЛЬНЫМ ЗДАНИЕМ привела к тому, что многие ведущие инсталляторы либо вывели свой бизнес на интеграторский уровень, либо кооперировались с организациями, профессионально занимающимися различными подсистемами здания (либо и то и другое сразу). Собственно говоря, и ведущие производители СКС поступают точно так же, заключая альянсы с производителями оборудования для различных подсистем здания. Не стоит также забывать, что ряд производителей СКС (Lucent, Siemens, Alcatel) активно занимаются и сетевым, и телекоммуникационным бизнесом, они являются крупнейшими системными интеграторами и могут своими силами реализовывать решения для ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ. Таким образом, заказчику не следует удивляться тому, что с предложением о построении ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ к нему могут придти "какие-то кабельщики". Как видим, технологии систем контроля, и управления автоматикой сегодня уже вышли на уровень единых стандартов, массового производства и, как следствие, доступных цен. Стандарты на "фундамент" ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ — СКС - давно существуют и реализуются на практике. Таким образом, идея ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ превратилась из теоретической в практическую. На пути концепции ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ остался только один барьер — ментальный. Как и все перспективные новшества, концепция ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ сталкивается при внедрении в нашей стране с особенностями национального менталитета. Специалисты признают, что при реализации проектов ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ им пока удается достичь "уровня интеллектуализации" приблизительно процентов в 40—60% от реально возможного. Одна из причин такого положения дел, конечно, в нехватке средств у заказчика (или нежелании их тратить), но и без этого неготовность заказчиков к адекватному восприятию идеи оказывает резко негативное влияние на процесс внедрения концепции ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ в России.

Одной из самых трудноразрешимых проблем является сепаратизм отдельных служб, особенно в регионах. Сепаратизм вызывается как персональными, так и профессиональными интересами, а также противоречиями в требованиях различных нормативных актов. Основное проявление сепаратизма — нежелание иметь что-либо общее с другими службами. Обычная аргументация в этом случае — каждый должен быть полным хозяином в своей подсистеме, делать там что угодно без оглядки на других и сам за все отвечать. Любое вторжение на территорию, которую начальник подразделения считает своей, воспринимается не иначе как личное оскорбление. В свою очередь, ряд нормативных документов предписывает то, как должны организовываться пожарные и охранные системы. Составлялись они давно, без учета развития технологий, но руководители соответствующих отделов часто предпочитают придерживаться именно их, даже если "по правилам" все работает на порядок хуже. В государственных учреждениях переубедить таких почитателей буквы официального документа практически невозможно. Впрочем, ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ не укладывается ни в какие ГОСТы, поскольку в них взаимодействие подсистем на таком уровне не описывается вообще. Аргументы об экономии средств за счет оптимального использования людских ресурсов при эксплуатации здания мало кого убеждают. Человеческий труд в нашей стране до сих пор считается самым дешевым ресурсом. Сокращение расходов на персонал может, кроме того, не порадовать руководителей подразделений, которые мыслят категориями бюджетов отдела и лимитами штатных расписаний. Наконец, проблемы могут возникнуть и при взаимодействии со строительными организациями. Строители всячески препятствуют тому, чтобы немалая часть подряда была отдана на сторону. Кроме того, заказчик получает, как правило, немало предложений от других организаций сделать каждую отдельную подсистему быстрее и дешевле. Эти проблемы, в общем, вполне решаемы, но отнимают много времени и нервов у всех участников процесса.

Еще один источник проблем — плохое понимание заказчиком того, что, собственно, представляет собой ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ, мы рассматривать отдельно не будем, потому что сам материал ставит одной из своих задач его устранение. Работа над любым сложным проектом подразумевает активное участие в нем всех заинтересованных сторон. Построение ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ требует определенных решений и от его будущего хозяина. Прежде всего, он должен понять, зачем именно оно нужно. Заметим, кстати, что при одинаковой функциональности затраты на централизованную систему управления зданием будут приблизительно одинаковы для зданий различных масштабов. Таким образом, удельная стоимость "квадратного метра интеллекта" находится в обратной зависимости от размеров проекта, в то время как стоимость управления им "вручную" — в прямой. Соответственно, строить ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ имеет смысл в том случае, когда ожидаемая разница этих совокупных расходов вас устраивает. Кроме того, уровень интеллекта здания должен соответствовать ценности содержимого. Если происходящие в здании процессы приносят хороший доход, а время сотрудников и информация являются ценным капиталом, то затраты, например на развитую систему контроля за перемещениями и доступом в помещения, оказываются вполне оправданными. Если же жесткая трудовая дисциплина не имеет особого значения, а большинство данных открыто для всех служащих, то вкладывать большие средства именно в это направление нерационально. Функциональность ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ должна окупать затраты на его построение, иначе в ней нет никакого смысла.

Наконец, уже почти традиционная рекомендация — не стоит экономить на затратах на масштабируемость. Ни один не выходящий за рамки разумного запас наращиваемости системы не отнимет средств больше, чем ее последующие доделки и переделки, стоимость которых может перекрыть стоимость резерва за год эксплуатации системы.

Разумеется, никакой обзор не может дать исчерпывающей картины того, как именно строятся, и могут строиться ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ. Кроме того, само понятие ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ является многомерным и допускает большое количество вариаций в зависимости от того, какие задачи оно призвано решать. И, наконец, при грамотном проектировании степень интеллектуальности можно наращивать постепенно, распределяя инвестиции во времени. Уже в ближайшем будущем ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ ЗДАНИЕ может стать тиражируемым решением, вполне доступным по стоимости не только для сверхбогатых заказчиков. Поэтому задуматься о том, что отрасль способна предложить, следует уже сегодня.

Главное, чего ждут многие компании от «интеллектуализации» зданий — снижение расходов на энергопотребление. Подключенные к Сети интеллектуальные здания позволяют извлекать информацию о потреблении энергии различными устройствами для принятия обоснованных решений об энергетической политике предприятия. Согласно подсчетам ARC Advisory Group, таким образом удается сократить энергопотребление до 20%. В числе других преимуществ интеллектуальных зданий, можно назвать сокращение трудозатрат на мониторинг разного рода подсистем, установленных в различных строениях, из общего центра. Важным источником экономии является и повышение производительности труда сотрудников благодаря обеспечению более комфортных условий их работы.

Повышение гибкости 28,1%

Обеспечение более безопасных и комфортных условий труда 34,4%

Улучшение защиты 43,8%

Интеграция операций 46,9%

Снижение энергопотребления 68,8%

Концепция построения «интеллектуальных» зданий

Если отвлечься от рекламных лозунгов, то интеллектуальным следует называть здание, оснащенное средствами автоматического контроля над всеми системами жизнеобеспечения. Комплекс жизнеобеспечения интеллектуального здания образуют следующие системы:

•защиты от проникновения с подсистемами: а) защиты периметра, б) контроля доступа в здание или отдельные помещения (кодовые замки, домофоны) и в) обнаружения незаконного проникновения внутрь и перемещения по зданию (различного рода сенсоры);

•внешнего и внутреннего видеонаблюдения (видеокамеры, видеосерверы);

•противопожарная (пожарные датчики, автоматические разбрызгиватели и т. д.);

•контроля за расходом воды и электроэнергии (управляемые счетчики, предназначенные не только для визуального контроля, но и для передачи измеренных параметров на вышестоящий уровень АСУ; их перекалибровка, подстройка коэффициентов, активация-деактивация и т. п. может осуществляться дистанционно по цифровому интерфейсу);

•информационная (обеспечивает доступ к внутренним и внешним сетевым ресурсам);

•управления силовым оборудованием и освещением (освещение внутри здания, внешняя подсветка, лифты);

•климатического контроля и вентиляции;

•телефонная, с выходом в городскую телефонную сеть;

и прочее специфическое оборудование, не влияющее на безопасность и функционирование здания (например, электронные табло курсов валют и световая реклама).

Контроль над работой систем может быть распределенным или централизованным. Так, вахтер или местная охрана могут управлять системами видеонаблюдения, контроля доступа и защиты от проникновения; ответственный за пожарную безопасность - противопожарной системой, а администратор локальной сети - доступом пользователей сети здания к внешним и внутренним информационным ресурсам, например файловым серверам или публичным сетям (Интернету).

"Интеллектуальное" здание от автоматизированного отличается, главным образом, возможностью программировать управляющие системы таким образом, чтобы реакция на события внутри периметра здания происходила по заранее определенному сценарию. Любая из подсистем такого здания либо функционирует полностью автономно, фиксируя свои действия в журнале событий, либо оперативно взаимодействует с оператором, запрашивая у него подтверждение действий. Например, при возникновении возгорания в здании, в зависимости от конфигурации, система может автоматически инициировать вызов пожарной команды или выдать сообщение о пожаре на пульт ответственного оператора. Решение о вызове пожарных во втором случае будет принято оператором.

Все системы жизнеобеспечения могут охватываться единой кабельной структурой, либо каждая из них будет построена на своих кабелях. Общей средой передачи информации может служить, например, коммутируемая сеть Ethernet. Однако надежность системы в целом в этом случае будет ниже, так как при повреждении кабельной проводки нарушается функционирование всех систем, подключенных к данному сегменту кабеля.

11 октября [Лекции]

Лекция №6

Эволюция нашего Мира. Мы всё время говорим, что объекты (системы) находятся в нашем Мире и в нём они действуют. Поэтому необходимо дать определение понятию «наш Мир». Нашим Миром мы называем ту наибольшую и всеобъемлющую систему, в которой по закону иерархии и в качестве её подсистем существуют все объекты, которые могут быть в ней не входя в противоречие с законами сохранения и причинно-следственных ограничений.

Этими объектами являются целевые объединения системных функциональных единиц (СФЕ, элементов) – группы элементов, взаимодействующих с определённой целью (системы, или, вернее, подсистемы нашего Мира). Это включает как те объекты, которые уже были прежде и не существуют сейчас, так и те, которые существуют сейчас и появятся в будущем, вследствие эволюции. Абсолютно все объекты нашего Мира имеют ту или иную цель. Мы не знаем этих целей и можем лишь догадываться о них, но они есть у всех систем без исключения. Цель определяет законы существования и архитектуру («анатомию») объектов, ограничивает взаимодействие между ними или между их элементами и определяет иерархию как подцелей, так и подсистем для решения этих подцелей. Но эта архитектура постоянно оказывается недостаточной (ограниченной), потому что определяется законом причинно-следственных ограничений.

Это заставляет системы постоянно искать путь преодоления этих ограничений, развивает их и определяет направление эволюции систем. Поэтому системы развиваются (эволюционируют) в сторону их усложнения и увеличения их возможностей. Если бы не было бы ограничений, не было бы смысла в эволюции, потому что, в конечном итоге, целью эволюции всегда является преодоление ограничений. У всех объектов нашего Мира есть как минимум две основные задачи – быть в этом Мире (сохранить себя) чтобы выполнить цель и иметь максимум возможностей выполнения своих действий для достижения цели. Однако любой объект нашего Мира ограничен в своих возможностях в той или иной степени, потому что действует закон причинно-следственных ограничений и, кроме того, так как объекты постоянно подвергаются различным внешним воздействиям, разрушающих их, то системы должны постоянно защищать себя от этого разрушения. Поэтому системы сначала «изобрели» пассивные, а затем и активные способы защиты против этого разрушающего воздействия.

Процесс «изобретения» этих способов защиты и увеличения своих возможностей и является эволюцией объектов нашего Мира. Причём не только эволюцией живых существ, но и всего, что его наполняет. Объединение объектов в группы усиливает их и даёт им возможность целенаправленно взаимодействовать против разрушения. Системы потому и появились, чтобы её элементы могли «выжить», а их усложнение увеличивает их возможности. Самыми простыми системами являются те, у которых есть только простой блок управления. К таким объектам относятся все объекты минерального мира, а также растения. У элементарных частиц возможности слишком невелики, да и время жизни у многих из них слишком короткое. Время жизни и возможности электрона, протона или нейтрона уже во много раз больше. Группировка элементов не только увеличивает время их жизни, но и увеличивает их возможности. То, что может электрон (протон, нейтрон), не могут делать составляющие их элементарные частицы. То, что могут делать атомы, не могут делать протоны, нейтроны и электроны в отдельности.

Группировка атомов в молекулы дала уже возможность развитию более сложных систем, вплоть до человека, что невозможно было бы построить из элементарных частиц. Однако, хотя при дальнейшем объединении атомов и молекул в конгломераты (минеральные объекты – газовые облака, жидкие и твердые тела) и увеличиваются возможности этих объектов, но время их жизни начинает резко уменьшаться, потому что работает закон отрицательной энтропии. Разрушением является потеря объектом его СФЕ. Есть только два способа предотвращения от разрушения: увеличение прочности связей между СФЕ, восстановление утерянных СФЕ, предотвращение потерь СФЕ. Первый из них является пассивным, а вторые два – активными способами защиты. Увеличение прочности связей между СФЕ (первый способ) является пассивным способом защиты от разрушения.

Минеральные тела имеют только эти пассивные средства защиты от разрушающего действия внешней среды. Самыми слабыми из них являются газообразные объекты, самыми крепкими – кристаллические. Но даже самый крепкий кристалл может быть разрушен. Обмен веществ направлен на восстановление утерянных СФЕ (второй способ) и является активным способ защиты систем от разрушения. Он осуществляется за счёт захвата необходимых элементов из внешней среды. У минеральных объектов нет обмена веществ, но он есть у всех живых объектов, включая растения. Следовательно, наш Мир уже можно условно разделить на два подмира – неживой и живой. Критерием раздела является обмен веществ – целенаправленный процесс восстановления утерянных СФЕ. Но для такого процесса система должна содержать соответствующие элементы (органы обмена веществ), которых не имеют объекты минерального неживого мира, но уже есть у растений.

Предотвращение потерь СФЕ (третий способ) также является активным способом защиты систем от их разрушения. Предотвратить системы от разрушения можно за счёт их поведенческих реакций, зависящих от внешней ситуации. Если ситуация угрожающая, то системе нужно выйти из данной ситуации. Но для этого нужно знать об этой ситуации, уметь её видеть, а также иметь органы передвижения, чего нет у систем минерального и растительного миров. Для этого, как минимум, необходимо иметь сложный блок управления. Следовательно, в живом мире можно выделить ещё два подмира – мир растений и мир животных. Критерием раздела является сложность блока управления и его способность (как наличие возможности) к поведенческим реакциям. Чем более сложный блок управления, тем выше развитие животного как системы. Но при этом следует обратить внимание, что развитие систем от растений до животных в основном решало только одну задачу – быть в этом Мире.

Смысл существования растений и большинства животных, если не всех, кроме человека, только в обмене веществ. Если система голодна, она действует, если сыта, то бездействует. Да, при усложнении блока управления одновременно происходило и увеличение возможностей систем, но это всё равно преследовало цели обмена веществ. Более приспособленное животное лучше питается. Если же система играет и радуется жизни (эмоциональная окраска поведенческих реакций), то, как правило, такие реакции всё равно направлены на самообучение систем для лучшей охоты на другие системы. Поэтому такие реакции в основном присущи молодым животным. Более взрослые особи уже не играют. Следует также заметить, что разделение животных на хищников и травоядных слишком условно, потому что не поедание мяса является отличительной чертой хищника, растения также могут быть плотоядными (например, росянка и ей подобные).

Абсолютно все животные, и не только они, но и растения, являются хищниками, так как являются системами, которые поедают другие системы. Даже среди объектов минерального мира можно отметить взаимоотношения типа жертва-хищник. Одни системы (растения и травоядные животные) поедают системы с простыми блоками управления (минеральные объекты и растения), потому что это проще сделать. А другие системы (плотоядные) поедают или стараются съесть системы со сложными блоками управления (других животных), хотя это уже сделать труднее. Поэтому осёл тупее тигра. Человек отличается от остальных объектов живого мира прежде всего тем, что уже не обмен веществ является главным смыслом жизни, а познание. Да, чем выше знания, тем и питание лучше. Но уже сам процесс познания превалирует над всеми остальными процессами, направленными на обмен веществ. И даже сам обмен веществ возводится в ранг искусства (кулинария). Таким образом, можно также выделить и мир человека, потому что из всех объектов нашего Мира только у человека есть вторая сигнальная система (интеллектуальный блок управления) и есть стремление к познанию. Следовательно, целью нашего Мира была эволюция, которая и определила развитие систем в направлении усложнения блоков их управления, вплоть до человека. И целью этой эволюции было развить системы до такой степени, чтобы они научились познавать Мир.

Мы можем оглянуться назад и увидеть подтверждение этому во всей истории развития нашего Мира вообще и биосферы в частности. Что было до Большого Взрыва мы не знаем, и даже не знаем, насколько правомочна такая постановка вопроса. Но после него во Вселенной происходило только рождение и усложнение систем, причём только за счёт усложнения их блоков управления, потому что их первичные СФЕ (элементарные частицы) с тех пор практически не изменились ни качественно, ни количественно. И мы сами, люди, являемся следствием и доказательством этого развития. Человек является самой сложной системой, вершиной эволюции, которая произошла до сих пор. Опыт этой эволюции показывает, что основным отличительным признаком передового развития на всём протяжении было только развитие блоков управления систем. Мы не знаем целей большинства систем нашего Мира, хотя можем строить множество спекуляций по многим проблемам на эту тему.

Например, ядра атомов химических элементов тяжелее железа в тех количествах, которые существуют сейчас в нашей Вселенной, могли получиться только и только при взрывах сверхновых звёзд. Следовательно, целью звёзд с эволюцией по типу сверхновых является продукция ядер атомов тяжелее железа? Возможно это и так, хотя поручиться за это пока невозможно. Но мы можем с уверенностью сказать, что человек в том варианте, который существует сегодня и известен нам, был бы невозможен без элементов с атомным весом тяжелее железа, потому что строение его организма требует наличия таких элементов. Так что оснований для предположения, что звёзды типа сверхновых нужны для развития человека, достаточно. Это странно и необычно звучит, но это факт. Но мы с уверенностью и без спекуляций знаем цели некоторых из систем Мира, в частности, цели многих систем организма. Мы знаем одну из основных целей любого живого организма – выжить в окружающей среде, и знаем иерархию подцелей, на которую разбивается эта цель. Мы видим, как развиваются на пути эволюции живые системы, видим различие систем, стоящих на разных ступенях эволюционной лестницы и можем объяснить преимущество одних систем над другими. Другими словами, у нас открывается возможность построить классификацию всех систем нашего Мира, включая классификацию живых систем.

Сегодня нет единой классификации всех объектов нашего Мира, а есть отдельные классификации различных групп этих объектов, включая классификации астрономических, геологических, биологических и прочих групп. Причём, в основе большинства, если не всех этих классификаций, включая классификацию как всего живого мира, так и болезней, сегодня принят органо-морфологический анализ. Но, вероятно, как и классификацию болезней, её также необходимо сменить на классификацию, основанную на системном анализе – анализе целей. И в основу новой классификации положить не внешние различия, типа числа ног или бугорков на зубах, а два основных отличия – отличия по типам блоков управления и по типам элементов исполнения. Более того, в эту классификацию необходимо включить все объекты нашего Мира – живые и неживые, потому что наш Мир наполняют только системы, которые отличаются друг от друга только степенью развития их блоков управления и способами защиты от разрушения внешней средой.

Мир един, потому что сам является системой. Поэтому необходимо создать общую и единую классификацию всех систем нашего Мира. А системами являются любые объекты, включая живые и «неживые». Тогда в нашем Мире можно будет различать четыре мира (подмира) объектов: мир минеральный, мир растений, мир животных и мир человека. Население каждого мира отличается друг от друга, как это уже не раз подчёркивалось, только блоками управления и обменом веществ. У объектов минерального и растительного мира простые блоки управления. Но у объектов минерального мира есть только пассивные способы защиты от отрицательной энтропии (от разрушения). А у всех живых субъектов, включая и растения, есть уже активные способы защиты от той же отрицательной энтропии – активное замещение разрушаемых СФЕ за счёт обмена веществ.

У животных, в отличие от растений, кроме обмена веществ, есть более сложные блоки управления, которые дают возможность поведенческих реакций и таким образом позволяют им контролировать в той или иной степени окружающую ситуацию. А у человека есть самый сложный блок управления, который содержит вторую сигнальную систему и поэтому он способен познавать весь Мир, включая самого себя, а не только то, что находится рядом. А внутри каждого мира классификация должна продолжаться также по критериям сложности блоков управления, и затем уже по критериям наличия и развитости элементов исполнения, включая число ног или бугорков на зубах. В этом случае классификация будет причинно-следственной и логически обоснованной. Например, к миру растений принадлежат не только сами растения, но и всё то население Земли, которое обладает всего лишь простым блоком управления и обменом веществ. А таковыми являются не только растения и не только многоклеточные.

Прокариоты и эукариоты, бактерии, фитопланктон, актинии, кораллы, полипы, грибы, деревья, травы, мхи и лишайники, и многие другие, обладающие хлорофиллом и без оного – всё это мир растений. Они просто растут в пространстве и у них нет никакого понятия о нём, потому что они его не «видят». Но некоторые растения, например, деревья или травы, содержат хлорофилл (специфический элемент исполнения), в отличие от кораллов, грибов или полипов. Такая классификация систем имеет одно неоспоримое преимущество: она ставит в один ряд всё то, что наполняет наш Мир – системы. Весь окружающий нас Мир классифицируется по единому масштабу, где единицей отсчёта является только сложность блока управления и используемых им элементов исполнения. Так мы можем легче понять, что же является жизнью. Может быть неживого нет вообще?

Может быть, живое отличается от неживого только тем, что «осознало» собственную разрушаемость под влиянием внешней среды и сначала научилось самовосстанавливаться, а затем и предохраняться от разрушений? Тогда прав Пьер Тейяр Де Шарден, утверждая, что эволюция – это процесс пробуждения сознания. Ныне принятые классификации не дают ответа на этот вопрос. Новая классификация систем, основанная на системном целевом анализе, даст возможность понять, где «потолок» развития систем каждого мира и какие его субъекты ещё стоят в начале эволюционной лестницы, а какие уже взобрались на её вершину. Но эта классификация основана на признании первоочередной роли цели вообще и целенаправленности природы в частности, что пока ещё спорно и не принимается всеми. Поэтому для ХХ века была характерна странная позиция – позиция борьбы с природой, позиция, которая и до сих пор разделяется очень многими. Позиции в корне ошибочной, потому что природа не враг наш, а «родитель», воспитатель и друг. Она нас «породила» и взрастила, дав нам колыбель – Землю, создав на ней тепличные условия на протяжении многих миллионов лет, где колебания температуры не более 100?С и давление около 1-й атмосферы, достаточно места, влаги и энергии, хотя Космос характеризуется диапазоном температур во многие миллионы градусов и давления в миллионы атмосфер. Она нас воспитала и сделала сильными, используя эволюцию и закон конкуренции – «выживает сильнейший». Не «взять у неё наша задача», не бороться с ней, а понять и сотрудничать, потому что она не враг наш, а учитель и партнер. Она сама «знает», что нам нужно и даёт нам это, иначе нас не было бы. И это не ода природе, а констатация факта её целенаправленности.

Могут возразить, что такое сочетание природных условий, которое привело к появлению человека – это чистая случайность, возникшая по закону больших чисел только потому, что Мир очень большой и в нём все варианты возможны. Однако подозрительно много случайностей. Природа постоянно «подкидывает» нам различные задачки, но всегда уровень этих задач почему-то полностью соответствует уровню развития животного или человека. Почему-то атомную бомбу человек «открыл» именно тогда, когда он уже мог осознать могущество этого открытия. Природа не даёт опасных игрушек недорослям. Если бы не было проблем вообще, то не было бы стимула к развитию, и на сегодняшний день Земля была бы населена простейшими системами, если бы она вообще была заселена. А если бы проблемы резко превышали возможности систем, то они просто разрушались бы, и Земля вообще никем не была бы населена, если бы она вообще существовала. И в любом случае не было бы развития вообще. Но мы есть и это факт, с которым надо считаться и который требует объяснения. И объяснение только в целенаправленности Природы.

Системный анализ – это процесс получения ответа на вопрос: «Почему выполняется (не выполняется) генеральная цель системы?». Понятие «системный анализ» включает в себя два других понятия – «система» и «анализ». Понятие «система» неразрывно связано с понятием «цель системы». Понятие «анализ» означает разбор по частям и разложение по полочкам (классификация). Следовательно, «системный анализ» – это разбор цели системы на её подцели (классификация или иерархия целей) и разбор  самой системы на её подсистемы (классификация или иерархия систем) с намерением выяснить, какие подсистемы и почему могут (не могут) выполнить поставленные перед ними цели (подцели).

Любые системы работают по принципу: «необходимо и достаточно», который является принципом оптимального управления. Понятие «необходимо» определяет качество цели, а понятие «достаточно» – её количество. Если качественные и количественные параметры цели данной системой могут быть выполнены, она достаточна. Если какие-то из этих параметров цели система не может выполнить, она недостаточна. Почему данная система не может выполнить данную цель? На этот вопрос отвечает системный анализ. Системный анализ может показать, что такой-то объект «состоит из... для..», т.е., показать, для какой цели сделан данный объект, из каких элементов он состоит и какую роль играет каждый элемент для достижения данной цели. Органо-морфологический анализ, в отличие от системного, может показать, что такой-то объект «состоит из...», т.е., только лишь показать из каких элементов состоит данный объект. Системный анализ производится не произвольно, а по определённым правилам. Основные условия системного анализа  – учёт сложности и иерархии целей и систем.

Сложность систем. Необходимо уточнить понятие сложности системы. Выше мы видели, что нарастание сложности систем происходило в основном за счёт нарастания сложности блока управления. Сложность элементов исполнения при этом могла быть самой примитивной, несмотря на то, что блок управления при этом мог быть очень сложным. Система могла содержать только один тип СФЕ и даже всего одну СФЕ, т.е., быть монофункциональной. Но при этом она могла очень точно выполнять свои функции, с учётом внешней ситуации и даже с учётом возможности появления новых ситуаций, если у неё был достаточно сложный блок управления.

Когда анализируют сложность системы с позиций кибернетики, теории связи, информодинамики и т.д., обсуждают сложность именно блока управления, а не сложность системы. Отметим, что независимо от степени сложности системы в ней существует два потока активности – поток информации и поток целевых действий системы. Поток информации проходит через блок управления, а поток целевых действий – через элементы исполнения. Тем не менее, понятие сложности может также касаться и потоков целевых действий систем. Существуют моно- и многофункциональные системы. Нет многоцелевых, а есть только и моноцелевые системы, хотя понятие «многоцелевая система» и используется.

Например, говорят, что этот истребитель-бомбардировщик является многоцелевым, потому что он может и бомбить, и другие самолёты сбивать. Но всё равно у этого самолёта есть только одна генеральная цель – уничтожать объекты противника. Только у данного истребителя-бомбардировщика возможностей больше, чем у просто истребителя или просто бомбардировщика. Следовательно, понятие сложности касается только числа и качества действий системы, которые определяются числом уровней её иерархии (см. ниже), но не числа её элементов. Динозавры были гораздо больше млекопитающихся (имели больше элементов), но были гораздо проще устроены. Простейшей системой является СФЕ (Системная Функциональная Единица). Она очень грубо выполняет свои функции, поскольку срабатывает закон «всё или ничего» и её действия наиболее примитивные.

Любая СФЕ является простейшей неполноценной системой и её неполноценность проявляется в том, что такая система может обеспечить только определённое качество результата действия, но не может обеспечить оптимальное его количество. Различные СФЕ могут различаться по результатам своих действий (разнотипные СФЕ), могут и не различаться (однотипные СФЕ). Но все они работают по закону «всё, или ничего». Т.е., результат её действия не имеет градаций, он либо нулевой (не активная фаза), либо максимальный (активная фаза). СФЕ либо максимально реагирует на внешнее воздействие (результат действия максимальный – всё), либо ожидает внешнее воздействие (результат действия нулевой – ничего) и нет градаций результата действия. Каждый результат действия СФЕ является квантом (неделимой порцией) действия. Монофункциональные системы обладают только одним видом результата действия, который определяется типом их СФЕ. Они могут содержать любое количество СФЕ, от одного до максимального, но в любом случае это должны быть однотипные СФЕ. Отличие от простейшей системы только в количестве результата действия (отличие количественное).

Монофункциональная система уже может выполнять свои функции более точно, поскольку её действия имеют ступеньки градации функций. Точность выполнения функции зависит, величины действия одиночной СФЕ, от глубины ООС и от типа её блока управления, а мощность – от числа СФЕ. Чем «мельче» СФЕ, тем больше возможная точность. Чем больше число СФЕ, тем больше мощность. Таким образом, если состав исполнительных элементов системы (состав СФЕ) однотипный, то она монофункциональна и является простой системой. Но при этом её блок управления может быть, например, сложным. В этом случае система является простой со сложным блоком управления. Многофункциональная система – это система, которая содержит больше одного типа монофункциональных систем. Она обладает многими видами результата действия и может выполнять несколько различных функций (много функций). Любую сложную систему можно разложить на несколько простых систем, которые мы уже рассмотрели выше.

Отличие многофункциональной системы от монофункциональной в том, что монофункциональная система состоит из самой себя и включает в себя однотипные СФЕ, а сложная – из нескольких монофункциональных систем с разными типами СФЕ. Причём этими несколькими простыми системами управляет один общий для них блок управления любой степени сложности. Отличие между монофункциональными и многофункциональными системами в количестве и качестве СФЕ. Чтобы не путать сложность систем со сложностью их блока управления, проще принять, что есть монофункциональные (простые) и многофункциональные (сложные) системы. В этом случае понятие сложности системы касается только блока управления. У монофункциональной системы блок управления управляет набором собственных СФЕ, независимо от степени его сложности. У многофункциональной системы блок управления любой сложности, управляет несколькими монофункциональными подсистемами, каждая из которых имеет свои СФЕ со своими блоками управления. Именно сложность блока управления определяет сложность системы, причём не только тип системы, но и саму принадлежность данного объекта к разряду систем. Есть соответствующий блок управления, есть система. Нет (любого) блока управления – нет системы. У систем могут быть блоки управления не ниже, чем простой. Простейший блок управления не может быть у полноценной системы, но есть у СФЕ.

Таким образом, система – это объект определённой степени сложности, который может подстраивать свои функции под нагрузку (под внешнее воздействие). Если в её состав входит более чем одна СФЕ, результат её действия имеет число градаций, равное числу её СФЕ, или, что то же самое, числу квантов действия. Число функций системы определяется числом разнотипных монофункциональных систем, которые входят в состав данной системы. Когда-то развитие жизни шло по пути укрупнения тела животных, что давало какую-то гарантию в биологической конкуренции (количественная конкуренция в эпоху динозавров). Но выигрыш оказался сомнительным, достоинств оказалось меньше, чем недостатков, поэтому монстры вымерли.

Это есть развитие систем по горизонтали. Если они отличаются по качеству, это равносильно появлению новых многофункциональных систем. Такое построение новых систем есть развитие систем по вертикали. Примером этому служит усложнение живых организмов по мере эволюции, от простейших одноклеточных к многоклеточным и к человеку. То, что может человек, не может делать рептилия. Но то, что может рептилия, не может делать инфузория (насекомое, медуза, амёба и т.д.). Усложнение живых организмов происходило только с одной кардинальной целью – выжить в любых условиях (видовая конкуренция). Поскольку условия проживания разнообразны, живой организм как система должен быть многофункциональным. Характеристика новых систем определяется составом элементов исполнения и особенностями блока управления. Если требуется повысить амплитуду или мощность срабатывания системы, то состав элементов исполнения должен быть одинаковым. Для повышения амплитуды действия системы все СФЕ выстраиваются в последовательный ряд, для повышения мощности – в параллельный ряд, в зависимости от требуемого количества результата действия (амплитуды или мощности в данный конкретный момент). Разнотипные СФЕ имеют разные цели и поэтому у них разные функции. В различии СФЕ заключается их специализация, когда каждая из них имеет присущую ей специальную функцию.

Если в состав какой-либо системы входят разнотипные СФЕ, то такая система будет дифференцированной, имеющей элементы с разной специализацией. В системах с однотипными СФЕ все элементы имеют одинаковую специализацию. Поэтому в такой системе нет дифференциации. Таким образом, понятие специализации характеризует отдельный элемент, а понятие дифференциации – группу элементов. Число СФЕ в реальных системах всегда конечно, поэтому и возможности реальных систем конечны и ограничены. Ресурсы любой системы зависят от числа СФЕ, которые входят в её состав в качестве элементов исполнения. Сколько патронов есть в пистолете, столько выстрелов он может сделать, не больше. Чем меньше СФЕ есть у системы, тем меньший диапазон изменений внешнего воздействия может привести к исчерпанию её ресурсов, тем хуже она противостоит воздействию внешней среды. Собирая различные СФЕ во всё более и более сложные системы можно построить системы с любыми заданными свойствами (качества результата действия) и мощности (количества квантов результата действия). При этом элементы систем сами являются системами, хотя и более низкого порядка (подсистемами) для этих систем. А сама данная система также может быть элементом для системы более высокого порядка. В этом заключается суть иерархии систем.

 Иерархия целей и систем. Чем сложнее система, тем больше разнообразие внешних воздействий, на которые она реагирует. Но всегда на определённое воздействие (или определённую комбинацию внешних воздействий) система всегда должна дать только определённую реакцию (однозначную реакцию), или определённый комплекс реакций (однозначный комплекс реакций). Т.е., система всегда реагирует только на одно определённое внешнее воздействие, и всегда даёт только одну определённую реакцию. Но мы всегда видим «много»-реактивные системы. Например, мы реагируем на свет, на звук, на температуру и т.д. При этом мы можем стоять, бежать, лежать, кушать, кричать и т.д. Т.е., мы реагируем на много внешних воздействий и делаем много различных действий. Здесь нет противоречия, так как и цели, и реакции могут быть простыми и сложными. Конечная главная цель системы является логической суммой подцелей её подсистем.

Цель складывается из подцелей. Например, у живого организма есть только одна, но очень сложная цель – выжить, во что бы то ни стало, а для этого он должен питаться. А для этого необходимо доставить пищу из окружающей среды к клеткам тканей. А для этого нужно сначала добыть её. А для этого нужно уметь быстро бегать (летать, кусать, хватать и т.д.). Затем нужно её размельчить, иначе не проглотить (жевание). Затем нужно «размельчить» длинные молекулы белка (желудочное пищеварение). Затем нужно ещё больше «размельчить» обрывки молекул белков (пищеварение в 12-ти-перстной кишке). Затем нужно внедрить переваренную пищу в кровь, притекающую к кишечнику (пристеночное пищеварение). Затем нужно... И таких «нужно» может быть очень много. Но каждое из этих «нужно» является определённой подцелью на каждом уровне иерархии целей. И для каждой такой подцели существует определённая подсистема на соответствующем уровне иерархии подсистем. И каждая из них выполняет свою функцию. И, таким образом, набирается много функций у системы. Но вся эта иерархия функций необходима для одной единственной кардинальной цели – выжить в этом мире.

Любой объект является системой и состоит из элементов, а каждый элемент предназначен для решения соответствующих подцелей (подзадач). У системы есть общая определённая цель, а любой из её элементов сам является системой (подсистемой данной системы), имеющей собственную цель (подцель) и собственный результат действия. Когда мы говорим «общую определённую цель», мы имеем ввиду не цели элементов системы, а ту генеральную цель, которая достигается путем их взаимодействия. У системы есть цель, которой нет у каждого её элемента в отдельности. Но генеральная цель системы дробится на подцели и эти подцели уже являются целями  её элементов. Нет систем в виде неделимого объекта, любая система состоит из группы элементов. А каждый элемент, в свою очередь, сам является системой (подсистемой) со свой целью, являющейся подцелью генеральной цели. Для достижения цели система делает множество различных действий и каждое из них является результатом действия её элементов. Логической суммой всех результатов действий подсистем системы является конечная функция – результат действия данной системы.

Таким образом, одна кардинальная цель определяет систему, а подцель – подсистему. И так вглубь иерархической лестницы. Цель дробится на подцели и строится иерархия целей (логически связанная цепь должных действий). Для выполнения этой цели строится система, состоящая из подсистем, каждая из которых должна выполнять соответствующие подцели и способные дать необходимый соответствующий результат действия. Таким образом строится иерархия подсистем. Число подсистем в системе равно числу подзадач (подцелей), на которые разбивается генеральная цель. Например, сама система расположена на нулевом уровне иерархии, а все её подсистемы на минус первом, минус втором и т.д., уровнях соответственно. Порядок нумерации координат относительный. Это значит, что сама данная система может входить в качестве подсистемы в другую, более крупную систему. Тогда уже более крупная система будет приравнена к нулевому уровню, а данная система уже будет её подсистемой и будет расположена на минус первом уровне.

Иерархическая лестница систем строится на основе иерархии целей. Целевые действия систем выполняют её элементы исполнения, но для управления их целевого взаимодействия необходимо взаимодействие блока управления самой системы и блоков управления её подсистем. Поэтому иерархическая лестница систем – это, по сути, иерархическая лестница блоков управления систем. Эта лестница строится по принципу пирамиды. Наверху один начальник (блок управления всей системы), под ним несколько его конкретных подчинённых (блоки управления подсистем системы), под каждым из них их конкретные подчинённые (блоки управления ниже стоящих подсистем) и т.д. На каждом уровне иерархии существуют собственные блоки управления, регулирующие функции соответствующих подсистем.

Иерархические отношения между блоками управления различных уровней строятся на подчинённости блоков низшего ранга высшим. Т.е., блок управления высокого уровня задаёт приказ блокам управления более низкого уровня. Представлены только 4 уровня иерархии, от 0-го до –3-го. Отсчёт относительный, где за 0-й уровень принят уровень  данной системы. Его можно продолжать как в стороны более высоких цифр, так и в сторону более низких (отрицательных) цифр. Понятия «порядок» и «уровень» идентичны. Понятия «система» и «подсистема» также идентичны. Например, вместо выражения «подсистема минус 2-го порядка» можно сказать: «система минус 2-го уровня». И хотя за нулевой уровень принят уровень самой системы, она сама может входить в качестве подсистемы в другую систему более высокого порядка. Тогда уже номер её уровня может стать отрицательным (нумерация уровня относительная).

Элементы каждого уровня иерархии систем являются частями системы, её подсистемами, системами более низкого порядка. Поэтому понятия «часть», «исполнительный элемент», «подсистема», «система» и в ряде случаев даже «элемент» являются идентичными и относительными. Выбор названия диктуется лишь удобством подчёркивания места данного элемента в иерархии системы. Понятие об иерархической лестнице  (или о принципе пирамиды) является очень мощным инструментом и в ней заключается основное преимущество системного анализа. Без этого понятия невозможен системный анализ. Как всё наше окружение, так и любой живой организм состоит из огромного числа различных элементов, находящихся в различных отношениях. Невозможно анализировать всё громадное количество информации, характеризующее бесконечное число различных элементов.

Понятие иерархии систем резко сужает число элементов, подлежащих анализу. Без неё мы должны брать на учёт все уровни окружающего мира, начиная от элементарных частиц и кончая глобальными системами, такими как организм, биосфера, планета и так далее. Для глобальной оценки любой системы достаточно анализировать всего три уровня: глобальный уровень самой системы (её место в иерархии более высших систем); уровень её элементов исполнения (их место в иерархии самой системы); уровень элементов её управления (элементов блока управления самой системы). Для оценки функции системы необходимо определить соответствие результата действия данной системы её цели – должному результату действия (глобальный уровень функции системы), определить число её подсистем и соответствие их результатов действия их целям – их должным результатам действия (локальные уровни функций элементов исполнения), и оценить функцию элементов управления. В конечном итоге максимальный уровень функции системы определяется логической суммой результатов действий всех подсистем, входящих в её состав, и оптимальностью деятельности блока управления.

Придерживаясь следующей цепочки рассуждений: наличие цели для выполнения определённого условия, наличие новизны качества или количества результата действия, наличие петли (блока) управления – можно выделить элементы любой конкретной системы, выявить её иерархию, и разделить перекрёстные системы, в которых одни и те же элементы выполняют различные функции. Системы работают по законам логики, основным принципом которых является выполнения условия: «...если, то...». В этом условии «...если» является аргументом (целью), а «то...» – функцией (результатом действия). Этим условием определяется детерминизм в природе и иерархическая лестница. Любой закон, природный или социальный, требует выполнения какого-либо условия, а основой любого условия является эта логическая связка – «...если, то...». Причём, эта логическая связка касается только двух смежных подсистем на иерархической лестнице.

Аргумент «...если» всегда задаёт система на более высокой ступеньке, а функцию (то...) выполняет система (подсистема), стоящая прямо под ней на более низкой ступеньке иерархической лестницы. Действия самих элементов и взаимодействия между элементами могут быть основаны на законах физики или химии (законах электродинамики, термодинамики, математики, социальных или квантовых законах и т.д.). Но работа блока управления основана только на законах логики. А поскольку именно блок управления определяет характер функции систем, то можно утверждать, что системы работают по законам логики. Иногда в сообществах людей «начальники» мнят, что они могут управлять на любых уровнях, но такой тип управления самый неэффективный. Наилучший тип управления – это когда директор (блок управления многофункциональной системы) управляет только начальниками отделов (блоки управления монофункциональных систем), ставит перед ними выполнимые цели и требует их выполнения. Причем, число его «замов» не должно превышать 7±2 (число Мюллера).

Если какой-то отдел не выполняет своих целей, это значит, что либо руководство отдела (блок управления подсистемы) не годится, потому что или недостаточно продумало и распределило задания для своих подчинённых (для СФЕ), или неправильно подобрало рядовых работников (СФЕ), либо перед самим отделом (перед системой) была поставлена невыполнимая цель, либо сам директор (блок управления системы) не годится для управления. В этих случаях необходима реорганизация системы. Но если система налажена и функционирует нормально, то директору нет смысла самому «лезть» в текущие дела отдела. Для этого есть начальник отдела. Решение о реорганизации системы происходит лишь тогда, когда система по какой-либо причине не может выполнить цель (кризис системы).

Если нет кризиса, нет смысла в реорганизации. Для реорганизации система меняет состав своих исполнительных и управляющих элементов как за счёт включения (выключения) дополнительных подсистем, так и за счёт изменения комбинаций выход-вход этих элементов. В таких случаях может происходить перескок ступенек иерархии и нарушение принципа «вассал моего вассала не мой вассал». В этом суть реорганизации системы. При этом часть элементов может быть выброшена из системы за ненадобностью (так когда-то мы потеряли, например, хвосты и жабры), а другая часть может быть включена в состав системы или перемещена по лестнице иерархии. Но всё это может происходить только во время самой реорганизации системы. Когда сам процесс реорганизации заканчивается, и реорганизованная система может выполнять поставленную перед ней цель (начинает нормально функционировать), восстанавливается закон управления «вассал моего вассала не мой вассал».

Следствия из аксиом.

Независимость цели. Цель не зависит от объекта (системы), поскольку определяется не данным объектом, не его потребностью, а потребностью другого объекта в чём-то (диктуется внешней средой или другой системой). Но понятие «система» по отношению к данному объекту зависит от цели, т.е., от соответствия возможностей данного объекта выполнить заданную цель. Цель задаётся извне, и объект строится под неё, а не наоборот. Только в этом случае он является системой. Ещё раз отметим необычность первого следствия – цель системы определяется потребностью в чём-то каким-то другим объектом (внешней средой или другой системой). Здравый смысл подсказывает нам, что вроде бы выживаемость является потребностью данного организма (данной системы). Но из первого следствия выходит, что потребность выживать исходит не из данного организма, а задана ему какой-то другой внешней по отношению к нему системой, например, природой, а организм пытается выполнить эту цель.

Специализация функций системы. В ответ на определённое (специфическое) внешнее воздействие система всегда даёт определённый (специфический) результат действия. Специализация – это целенаправленность. Любая система специализирована (целенаправленна), и это исходит из аксиомы. Нет систем вообще, есть конкретные системы. Поэтому у любой системы есть её специфическая цель. Элементы исполнения (исполнительные СФЕ) каких-либо систем могут быть однотипными (одинаковыми, не дифференцированы друг от друга). Если же элементы исполнения отличаются друг от друга (разнотипны), то данная система состоит из дифференцированных элементов.

Цельность системы. Система проявляет себя как единичный и целостный объект. Это вытекает из единства цели, которое присуще только системе в целом, но не её отдельным элементам в частностях. Цель объединяет элементы системы в единое целое.

Ограниченная дискретность системы. Нет ничего неделимого и любую систему можно разделить на части. При этом любая система состоит из конечного числа элементов (частей) – элементов исполнения (подсистем, элементов, СФЕ) и элементов управления (блока управления).

Иерархичность системы. Элементы системы находятся в различных отношениях между собой, и место каждого из них является местом на иерархической лестнице системы. Иерархичность систем обусловлена иерархичностью целей. У системы есть цель. А для достижения этой цели необходимо решить ряд более мелких подцелей, для которых большая система содержит ряд подсистем различной степени сложности, от минимальной (СФЕ) до максимально возможной сложности. Иерархичность – это различие между целями системы и целями её элементов (подсистем), которые являются для неё подцелями. Причём, системы более высокого порядка ставят цели перед системами более низкого порядка. Таким образом, цель высшего порядка подразделяется на ряд подцелей (целей более низкого порядка). Иерархия целей определяет иерархию систем. Для достижения каждой из подцелей требуется специфический элемент (следует из закона сохранения). Управление в иерархической лестнице осуществляется согласно закону «вассал моего вассала не мой вассал». Т.е., прямое управление возможно лишь на уровне «система – собственная подсистема», и невозможно управление суперсистемой субсистемы её системы. Царь, если он хочет отрубить голову преступнику, не делает это сам, а приказывает своему подчинённому палачу.

Функция системы. Результат действия системы является её функцией. Для достижения цели система должна целенаправленно выполнять определённые действия, которые в результате которых появляется функция системы. Цель является аргументом для системы (императивом), а результат действия системы – функцией. Функции системы определяются набором исполнительных элементов, их взаимным расположением и блоком управления. Понятия «система» и «функция» неразделимы. Нет нефункциональных систем. Функциональная система – это тавтология, потому что они все функциональные. Но может быть не функционирующая в данный момент система (в режиме ожидания). После того, как на неё будет оказано определённое внешнее воздействие, она обязательно даст определённый и специфический результат действия (будет функционировать). Без внешнего воздействия нет действий системы (не функционирует). При учете цели аргументом является не внешнее воздействие, а цель. Нужно различать внутренние функции системы (подфункции), принадлежащие её элементам (подсистемам, СФЕ), и внешние функции, принадлежащие всей системе в целом. Внешняя функция системы (эмерджентность) – это результат её собственного действия, выходящий из системы. Внутренние функции системы – это результаты действия её элементов.

Результативность систем. Соответствие результата действия поставленной цели характеризует результативность систем. Результативность систем прямо связана с их функцией. Функция системы в плане результативности может быть достаточной, гиперфункцией, отстающей и полностью (абсолютно) недостаточной. Система выполняет какие-либо действия и это приводит к появлению её результата действия, который должен соответствовать той цели, для которой данная система создана. Результативность систем основана на их специализации. «Сапоги должен шить сапожник». Если сделать наоборот, то не всегда результаты действия реальных систем будут соответствовать целевым (частичная результативность, или её отсутствие).

Результат действия системы (её функция) должен полностью соответствовать качественно и количественно заданной цели. Он может не соответствовать, быть побочными, или даже быть противодействующими (противоцелевыми), причём у реальных систем могут быть все эти виды результатов действия одновременно. Только у идеальных систем результат может полностью соответствовать заданной цели (полная результативность). Но системы с коэффициентом полезного действия в 100% нам неизвестны. Интегральный результат (интегральная функция) есть сумма отдельных побочных и полезных результатов действия. Эта сумма и определяет принадлежность данного объекта к понятию «система» в приложении к данной цели. Если сумма положительна, то в отношении заданной цели данный объект является системой той или иной эффективности. Если сумма равна нулю, то объект не является системой по отношению к данной цели (нейтральный объект). Если сумма отрицательна, данный объект является антисистемой (системой со знаком минус, препятствующей достижению данной цели). Это касается как самих систем, так и её элементов. Чем выше коэффициент полезного действия, тем результативнее система.

Несоответствие результата действия данной системы должной величине зависит от несоответствия количественных и качественных ресурсов системы, например, вследствие поломки (разрушения) или неправильного и/или недостаточного развития её элементов исполнения (СФЕ) и/или управления. Поэтому любой объект является элементом системы только в том случае, если его действия (функции) соответствуют достижению заданной цели. В противном случае он не является элементом данной системы. Результативность систем полностью определяется ограниченностью действий систем. Ограниченность действий системы. Любая система характеризуется качественными и количественными ресурсами. В понятие ресурсы входит понятие функционального резерва - какие действия и сколько таких действий система может выполнить. Качественные ресурсы определяются типом элементов исполнения (типом СФЕ), а количественные ресурсы – их количеством. А поскольку реальные системы имеют определённое и конечное (ограниченное) число элементов, то отсюда следует, что реальные системы имеют ограниченные качественные и количественные ресурсы. «Качественные ресурсы» – это «какие действия (или «что») может выполнять данная система (давить, толкать, переносить, удерживать, снабжать, секретировать, заслонять свет и т.д.). «Количественные ресурсы» – это «сколько мер» (литров, mm Hg, единиц проживания, и т.д.) таких действий может выполнять данная система.

Дискретность («квантованность») функций системы. Действия системы всегда дискретны (квантованы), поскольку любые её СФЕ работают по закону «всё, или ничего». Нет плавного изменения функции системы, всегда есть ступенчатый (квантованный) переход с одного уровня функции на другой, потому что элементы управления включают или выключают очередные СФЕ, в зависимости от потребностей системы. Переход систем с одного уровня функций на другой всегда осуществляется скачком. Мы не всегда видим эту ступенчатость из-за того, что амплитуда результата действия отдельных СФЕ может быть очень и очень маленькой, но она всегда есть. Амплитуда этих ступенек перехода с уровня на уровень определяет максимальную точность результата действия систем и определяется амплитудой результата действия отдельной СФЕ (квант действия). Возможно, элементарные частицы являются самыми минимальными СФЕ нашего Мира и поэтому не разделимы на более мелкие части, подчиняющиеся физическим законам нашего Мира.

Коммуникативность систем. Сопряженные системы взаимодействуют между собой. В этом взаимодействии заключается связь между системами, их коммуникативность. Различают открытые и закрытые системы. Однако в нашем мире нет полностью изолированных (закрытых) систем, на которые невозможно было бы оказывать какие-либо воздействия, и которые никак не воздействовали бы на какие-либо другие системы. Можно найти минимум две системы, которые никак не взаимодействуют (не реагируют) между собой, но всегда можно найти третью систему (а возможно потребуется группа промежуточных систем), которая будет взаимодействовать (реагировать) с первыми двумя, т.е., быть связующим звеном между ними. Если какая-либо система абсолютно не реагирует на любые воздействия, оказываемые любыми другими системами, и её собственные результаты действия абсолютно безразличны для других систем, и невозможно найти третью систему, или группу систем, с которыми эта система могла бы взаимодействовать (реагировать), это значит, что данная система не существует в нашем Мире.

Взаимодействие между системами может быть сильным или слабым, но оно должно быть, иначе системы не существуют друг для друга. Взаимодействие осуществляется за счёт цепочек действий - «...внешнее воздействие → результат действия...». Если замкнуть конец такой цепочки на её начало, получим замкнутую (закрытую) систему. Результат действия после своего «рождения» не зависит от «породившей» его системы. Поэтому он может стать внешним воздействием для неё самой же. Тогда это будет циклически действующая система – генератор с положительной обратной связью. Но и генератор для своей деятельности требует энергии, поступающей извне. Следовательно, и он в какой-то мере открыт. Поэтому абсолютно закрытых систем не бывает. У каждой системы есть определённое число внутренних (между элементами) и внешних (между системами) связей, через которые система может взаимодействовать с внешними другими системами.

Закрытость (открытость) системы определяется отношением числа внутренних связей к внешним. Чем больше это отношение, тем больше закрытость системы. Космические объекты типа «чёрных дыр» принято относить к закрытым системам, потому что даже фотоны не могут оторваться от них. Но они реагируют с остальными космическими телами через гравитацию. Значит они «открыты» через канал гравитации, через который они «испаряются» (исчезают). Управляемость систем. Любая система содержит элементы (системы) управления, которые контролируют соответствие между результатом действия системы и поставленной целью. Эти элементы управления образуют блок управления. Управление системой осуществляется через приказы в блок её управления, а управление её элементов исполнения – через задание приказов в их блоки управления. Любой рефлекс является проявлением работы блока управления. А поскольку блок управления является неотъемлемой принадлежностью любых систем, то у любых систем есть собственные рефлексы.

Элементы исполнения должны выполнить цель ровно настолько, насколько это задано приказом, ни больше, ни меньше (не минимально или максимально, а оптимально), по принципу – «необходимо и достаточно». Элементы управления следят за выполнением цели и если результат превышает заданный, блок управления заставляет элементы исполнения уменьшить функцию системы, если он ниже заданного – увеличить функцию системы. Цель диктуется внешними условиями по отношению к системе. Приказ вводится в систему через особый канал ввода. Все следствия являются продолжением аксиом, обусловлены целенаправленностью систем, построены по законам иерархии и ограничены законом сохранения. Перечень следствий можно было бы продолжать, но и перечисленных следствий вполне достаточно для оценки любой системы. Эта оценка касается как свойств самой системы, так и её взаимодействия с другими системами.

Оценка первого следствия может быть выражена в процентах, на сколько процентов выполнена (не выполнена) цель. А целью может быть какая-либо должная величина. Остальные следствия также можно охарактеризовать либо качественно, либо количественно, что и является собственно оценкой системы, т.е., её диагностикой, системным анализом. Систему характеризуют: цель (определяет назначение системы); иерархия (определяет взаимоотношения между всеми элементами системы без исключения); исполнительные элементы (СФЕ, выполняют действия); блок управления (следит за правильностью выполнения действий для достижения цели). Любой объект, не только материальный, также является системой, если только он удовлетворяет выше названным аксиомам и их следствиям. Группы математических уравнений, логических элементов, социальных структур, отношений между людьми, духовных ценностей, также могут быть системами и там также работают принципы функционирования систем по тем же законам логики. У всех у них есть цель, свои СФЕ и блоки управления, которые следят за выполнением цели.

Если у объекта есть цель, он является системой. А для выполнения этой цели у него должны быть соответствующие элементы исполнения и блок управления с соответствующими анализаторами, ППС и ООС (исходит из закона сохранения и причинно-следственных ограничений). Системный анализ анализирует системы и их элементы во взаимосвязи. Результатом такого анализа является оценка соответствия результатов действия систем их целям и выявление причин несоответствия за счёт определения причинно-следственных связей между элементами систем. Основным преимуществом системного анализа является то, что только он может выявить причины недостаточности систем. Цель определяет как элементарный состав систем, так взаимодействие её элементов, которое управляется блоком управления. Взаимодействие только исполнительных элементов (СФЕ) не даёт возможность получения стабильного результата действия, соответствующего цели, заданной для системы. Добавление в систему блока управления, настроенного на заданную цель, даёт возможность получения стабильного (постоянно повторяющегося) результата действия системы, соответствующего заданной цели.

Норма – это такое состояние системы, которое позволяет ей нормально функционировать и развиваться в обычной среде существования данных систем и давать реакции такого качества и количества, которые позволяют ей предохранять свои СФЕ от разрушения. Понятие «норма» является относительным по отношению к среднестатистическому состоянию системы в данных условиях. Если условия меняются, то и состояние системы должно измениться. Реакция является действием системы на получение необходимого для её выживания результата действия в ответ на внешнее воздействие, т.е., является функцией системы. Реакция всегда специфична. Реакция может быть: нормальной – нормореактивность, недостаточной – гипореактивность, чрезмерной – гиперреактивность, извращенной – вместо ожидаемой реакции происходит неожидаемая. Нормореактивность (нормальная реакция) – функциональные резервы систем соответствуют силе внешнего воздействия и управляющие возможности блока управления позволяют подстраивать (управлять) СФЕ таким образом, чтобы результат действия точно соответствовал силе внешнего воздействия.

Гипореактивность системы (патологическая реакция) возникает в тех случаях, когда функциональных резервов данной системы живого организма недостаточно для данной силы внешнего воздействия. Гипореактивность - это всегда патологическая реакция. Гиперреактивность системы (нормальная или патологическая реакция) – это когда результат действия системы превышает целевой. Извращенная реакция – это реакция системы, которая не соответствует её цели. Патология – это несоответствие ресурсов систем обычным нормам. Патология включает в себя два других важных понятия – патологическое состояние (дефект) и патологический процесс (включая порочный круг).

Восстановление – это активное воздействие на систему с целью: ликвидировать или уменьшить чрезмерные внешние воздействия, разрушающие Системные Функциональные Единицы системы; ликвидировать или уменьшить разрушающее действие порочного круга, если он возник; усилить функцию пораженной (дефектной) субсистемы, если это не приводит к срабатыванию порочного круга; усилить функцию сопряженных с дефектной систем, если это не приводит к усилению разрушающего действия порочного круга, связанного с пораженной системой, или развитием порочных кругов в других сопряженных системах (не приводит к усилению «принципа домино»); заменить разрушенные СФЕ на функционирующие.

Любой владелец автомобиля знает, что если в его машине что-то сломалось (было чрезмерное внешнее воздействие) и появился дефект, то транспортные возможности его машины резко снижаются. И если сразу не отремонтировать машину, то поломки начнут катастрофически нарастать (порочный круг), потому что начнёт срабатывать принцип домино. И чтобы вылечить машину, нужно предохранять её от чрезмерных внешних воздействий и ликвидировать дефекты.

Кризис. Согласно Льюису Борнхайму, кризис есть ситуация, при которой совокупность обстоятельств, ранее вполне приемлемая, вдруг, с появлением какого-то нового фактора, становится совершенно неприемлемой, причем почти безразлично, является ли новый фактор политическим, экономическим или научным: смерть национального героя, колебания цен, новое техническое открытие - любое обстоятельство может явиться толчком для дальнейших событий (“эффект бабочки” – взмах крыльев бабочки в нужное время в нужном месте способен вызвать ураган). Известный ученый Альфред Покран посвятил кризисам специальную работу ("Культура, кризисы и перемены") и пришел к интересным выводам. Во-первых, он отмечает, что любой кризис зарождается задолго до того, как фактически разразится.

Например, Эйнштейн опубликовал основные положения теории относительности в 1905 - 1915 годах, то есть за сорок лет до того, как его труды привели, в конечном счете, к началу новой эпохи и возникновению кризиса. Покран также отмечает, что в каждом кризисе замешано множество отдельных личностей и характеров и все они неповторимы: "Трудно представить себе Александра Македонского перед Рубиконом или Эйзенхауэра на поле Ватерлоо; столь же трудно представить себе Дарвина, пишущего письмо Рузвельту о потенциальных опасностях, связанных с атомной бомбой.

Кризис есть сумма промахов, недоумений и интуитивных озарений, совокупность замеченных и незамеченных факторов – в системном анализе он называется «точкой бифуркации» - неустойчивым состоянием системы, из которого возможно несколько исходов: возвращение на стабильный уровень, переход в другое устойчивое равновесное состояние, характеризующееся новым энергоинформационным уровнем, или скачок на более высокий нестабильный уровень. В точке бифуркации нелинейная система становится очень чувствительной к малым воздействиям, или флуктуациям – сколь угодно малые воздействия могут сколь угодно сильно изменить состояние системы и ее динамику. За неповторимостью любого кризиса скрывается поразительное их сходство друг с другом. Характерная особенность всех без исключения кризисов - их предвидимость в ретроспективе и необратимость решений; характерные частоты управленческих процессов резко возрастают (состояние цейтнота, нехватки времени).

Власть. Власть – это любая возможность, на чем бы она ни основывалась, реализовать собственную волю в данном социальном отношении даже вопреки противодействию. Также власть характеризуют как устойчивую способность достижения поставленных целей с помощью других людей. Понятие власти “социологически аморфно”, то есть для осуществления власти не предполагается наличия каких – либо особых человеческих качеств (сила, ум, красота и пр.) или каких – то особых обстоятельств (противостояние, конфликт и др.).

Любые возможные качества и обстоятельства могут служить для реализации воли. Это могут быть прямое насилие или угрозы, престиж или обаяние, какие – то особенности ситуации или институциональный статус и т.д. Человек, имеющий много денег, высокое положение или просто более обаятельный, тот, кто умеет лучше других использовать подвернувшиеся обстоятельства – тот, как правило, имеет и больше власти. Для характеристики властного потенциала используется также понятие господства. Господством называется вероятность того, что приказ определённого содержания вызовет подчинение у тех, кому он адресован.

Господство более сильное понятие, чем власть. Господство – это легитимированная и институционализированная власть, т.е. это такая власть, которая вызывает желание ей подчиняться и выполнять её предписания и указания и которая при этом существует в устойчивой форме, принимаемой и властвующими и подвластными. Применительно к последнему принято говорить о структурах господства. Такой легитимной и институционализированной властью является власть государства. Отличать власть от господства очень важно. Например, человек, попавший в заложники, находится во власти бандитов, но нельзя сказать, что они над ним господствуют. Они заставляют его подчиняться прямым физическим насилием. Но он не желает подчиняться, и  не согласен  признавать их право властвовать над ним.

Элита. Элита – это совокупность индивидов, высоко стоящих в рейтингах власти или престижа, которые благодаря своим социально значимым качествам (происхождению, богатству, каким – либо достижениям), занимают высшие позиции в разных сферах или секторах общественной жизни. Влияние этих людей столь велико, что они воздействуют не только на процессы внутри сферы или сектора, к которым принадлежат, но и на жизнь общества в целом.

Существует три основных класса элит: властные, ценностные и функциональные. Властные элиты – это более-менее закрытые группы со специфическими качествами, имеющие “властные” привилегии. Это “господствующие классы” – политические, военные или бюрократические. Ценностные элиты – это творческие группы, демонстрирующие особое влияние на установки и взгляды широких народных масс. Это философы, научно – экспертное сообщество, интеллигенция в самом широком смысле этого слова. Функциональные элиты – это влиятельные группы, которые в ходе конкуренции выделяются в разных сферах или секторах общества и берут на себя важные функции в обществе. Это сравнительно открытые группы, вступление в которые требует определенных достижений, например менеджеры.

Группа. Коллективные управленческие действия отличаются от индивидуальных по целому ряду параметров. Так, группа более продуктивна в производстве наиболее плодотворных и обоснованных идей, всесторонней оценке тех или иных решений или их проектов, в достижении индивидуальных и групповых целей.

Основным минусом группы при принятии решений является то, что она более склонна к повышенному риску. Этот феномен объясняется по-разному: конформистским давлением, которое проявляется в том, что отдельные члены группы не решаются высказывать свои взгляды, расходящиеся с уже изложенными мнениями,  особенно мнением групповых лидеров и большинства, критиковать их; чувством переоценки, завышения своих возможностей, которое развивается при интенсивном групповом общении (завышенное чувство “Мы”, ослабляющее восприятие риска); взаимным “заражением смелостью”.

Этот эффект возникает в групповых коммуникациях; широким распространением мнения (обычно ошибочного), что при групповых решениях ответственность ложится на многих людей и доля личной ответственности сравнительно невелика. Групповые неудачи обычно менее заметны и не воспринимаются так остро, как индивидуальные; влиянием лидеров, особенно формальных руководителей, видящих свои главные функции в обязательном внушении оптимизма и уверенности в достижении цели. Симптомами “группового мышления” и группового давления в целом являются: иллюзия неуязвимости группы. Члены группы склонны к переоценке правильности своих действий и нередко с оптимизмом воспринимают рискованные решения; безграничная вера в моральную правоту групповых действий. Члены группы убеждены в нравственной безупречности своего коллективного поведения и в ненужности критических оценок со стороны независимых наблюдателей (“Коллектив всегда прав”); отсеивание неприятной или неугодной информации. Не согласующиеся с групповыми взглядами сведения не принимаются во внимание, а предостережения не учитываются.

Следствием этого является игнорирование необходимых изменений; негативная стереотипизация посторонних. Цели, мнения и достижения внешних по отношению к группе объединений тенденциозно трактуются как слабые, враждебные, подозрительные и т.п. На этой почве нередко возникает “ведомственность” и “групповщина”; самоцензура. Отдельные члены группы из-за опасений нарушения групповой гармонии воздерживаются от высказывания альтернативных точек зрения и выражения собственных интересов; иллюзия постоянного единодушия. Из-за самоцензуры и восприятия молчания как согласия и одобрения при решении проблем слишком быстро, без необходимого всестороннего обсуждения достигается внешний консенсус.

В этой ситуации внутреннее недовольство накапливается и в дальнейшем может привести к конфликту с формальным незначительным поводом; социальное (групповое) давление на несогласных. Требование конформистского поведения, как правило, приводит к нетерпимости по отношению к критическим, нелояльным, с точки зрения группы, высказываниям и действиям и к “затыканию рта” их носителям; ограничение или урезание возможностей участия посторонних в формировании коллективного мнения и принятия решения. Отдельные члены группы стремятся не давать возможность участия в делах группы не принадлежащим к ней людям, поскольку опасаются, что это (в т.ч. и идущая от них информация) нарушит групповое единство.

Рационально – универсальный метод принятия решений предполагает однозначное определение сути проблемы и путей ее решения. Его основное достоинство состоит в том, что, будучи реализован, он позволяет полностью, радикально решить проблему или поставленную задачу. Метод ветвей предполагает принятие частичных решений, направленных на улучшение ситуации, а не на полное решение проблемы (например, в условиях недостаточной ясности проблемы, путей и средств ее решения, при отсутствии полной информации о ситуации, при невозможности предусмотреть все последствия радикального решения, под давлением влиятельных сил, побуждающих к компромиссам, возможностью возникновения острых конфликтов с неясным исходом и т.д.). Смешанный (смешанно - сканирующий) метод – предполагает рациональный анализ проблемы и выделение ее главного, ключевого компонента, которому уделяется первостепенное внимание и к которому применяется рационально – универсальный метод. Другие же элементы проблемы решаются постепенно путем приемлемых частичных решений, что позволяет концентрировать усилия и ресурсы на важнейших участках и в то же время держать под контролем остальные элементы ситуации, обеспечивая ее стабильность. 

Механизм выбора. Оптимальным механизмом выбора можно считать консенсусную систему, при которой каждый участник принятия решения голосует не за один вариант, а за все (желательно больше двух) и ранжирует их список в порядке собственных предпочтений.  Так, если предлагается четыре возможных варианта, то участник принятия решения (голосующий) определяет место каждого из них. За 1-е место дается 4 балла, за 2-е – 3, за 3-е – 2 и за 4-е – 1 балл. После голосования, полученные каждым вариантом (кандидатурой) баллы складываются, и по их количеству определяется избранный вариант. Если суммы баллов по каким-то вариантам оказываются равны, проводится новое голосование уже только по этим вариантам.

Сети. Сеть определяется как пространственная, постоянно изменяющаяся динамичная система, состоящая из одинаковых по каким-то параметрам элементов – акторы (деятели), деятельность и ресурсы (ключевых для этого типа сети), связанных между собой коммуникативными потоками. Структура сети - это описание границ взаимоотношений между элементами и позицией элементов в сети. Акторы, деятельность и ресурсы, связаны друг с другом по всей структуре сети. Акторы развивают и поддерживают отношения друг с другом. Различные виды деятельности также связаны между собой отношениями, которые могут быть названы сетью.

Ресурсы объединены между собой такой же структурой сети, и более того, все эти три сети тесно взаимосвязаны и представляют собой глобальную сеть. Акторы, деятельность и ресурсы формируют систему, в которой гетерогенные (разнородные) потребности соединяются с разнородными предложениями. Таким образом, они связаны друг с другом функционально. Даже в случае уничтожения значительной части сети, ее функции как системы не пострадают – они перейдут к другим ячейкам сети (а частично и их ресурсы). В идеальной сети нет единого управляющего (координирующего) центра – есть «плавающий» центр (центры), функционирующий в каждый отдельный момент – его функции обычно может выполнять любая ячейка сети.

Итак, нами рассмотрены отдельные аспекты стимулирования научного мышления. Все изученные материалы требуют выработки навыков их практического применения. См. дополнительно – Элвин Тоффлер (Alvin Toffler) – «Шок будущего», «Метаморфозы власти», «Третья волна». Francis Fukuyama. Our Posthuman Future. New York: Farrar, Straus & Giroux. 2002. 272 pp.), «Конец истории и последний человек». Самюэль Хантингтон (Samuel Huntington)

 

11 октября [Лекции]

Лекция №5

Самообучающийся блок управления. Никаких мозгов не хватит, чтобы вместить огромные «базы знаний» обо всех возможных состояниях всего окружающего мира. Поэтому одной из причин, почему каждый вид животных занимает соответствующую биосферную нишу, является необходимость ограничить объём «базы знаний». Антилопа знает то, что не знает тюлень, и наоборот. В каждой отдельной экологической нише количество возможных ситуаций намного меньше, чем во всех экологических нишах вместе взятых. Поэтому и объём необходимых знаний в отдельных экологических нишах требуется относительно небольшой. Однако даже если каким-то образом внедрить всю имеющуюся на сегодняшний день информацию обо всех ситуациях, которые уже возникали в мире, это всё равно не поможет, потому что мир постоянно меняется и многие ситуации ещё не возникали.

«База знаний» в принципе не может иметь информацию о том, чего ещё не было в мире. Естественно, что и «база решений» не может содержать всех возможных вариантов решений. «Генетические знания» содержат только то, что пережили предки животных. Они принципиально не могут иметь знаний о том, что ещё будет. Как только возникнет новая ситуация, система не сможет её распознать, классифицировать и принять решение. Даже если эта ситуация будет многократно повторяться, если система не может самообучаться, она каждый раз не сможет правильно распознать ситуацию, потому что таких ситуаций у неё в «базе знаний» нет. Муравей бежит по штакетнику, поднимаясь и спускаясь, и не может догадаться, что можно спокойно обходить штакетник. Миллионы лет назад, когда формировалась его генетически заложенная «база знаний», штакетников не было. Если на паутину опустить нитку, паук оставит эту паутину и сплетёт новую, потому что он не знаком с такой ситуацией, не знает и не может научиться тому, что можно сделать дырку в паутине, чтобы нитка не мешала. Всё это потому, что насекомые как класс животных не способны что-либо выучить. Они могут быть прекрасными строителями, поражающими нас своими сложными и прекрасными паутинами, гнёздами и прочими творениями их труда. Но они могут строить только на основе врождённых знаний.

У них есть готовая «база знаний» (инстинкты), но у них нет мозговых структур (элементов блока управления), способных дополнять собственную «базу знаний» новыми жизненными ситуациями. У них не возникает рефлексов на новые раздражители. Чтобы уметь распознавать и классифицировать новые ситуации, блок управления должен уметь заносить описания этих ситуаций в свою «базу знаний». Но сначала он должен уметь распознать, что это вообще новая ситуация, например, сравнивая её с тем, что уже есть в «базе знаний». Затем он должен выявить значимость (ценностную стоимость) именно этой ситуации для достижения собственной цели. Если нет никакой корреляции между новой ситуацией и выполнением цели системы, нет смысла запоминать эту ситуацию, иначе мозги будут «забиты мусором». Выделяя и классифицируя внешние ситуации (распознавая их) и находя взаимосвязь (корреляцию) между этими ситуациями, принятыми решениями и достижением цели системы блок управления учится вырабатывать соответствующие решения.

Таким образом, самообучающийся блок принятия решений постоянно дополняет свою «базу знаний» и «базу решений». Но ничего само собой не происходит по закону сохранения. Для того чтобы блок управления мог делать все выше названные действия, он должен иметь соответствующие элементы. Основным таким элементом является анализатор-коррелятор. Он является основой, на которой может появиться рефлекс на новый раздражитель или новую ситуацию. Его задача – выявить новую ситуацию, распознать, что она новая, выявить степень корреляции между этой ситуацией и его собственной целью. Если нет корреляции между этой новой ситуацией и выполнением собственной цели системой, нет смысла запоминать и зря загружать свою ограниченную память «базы данных». Если степень корреляции высокая, то нужно занести эту ситуацию в свою «базу знаний» и выработать решение о выборе собственных действий для достижения собственной цели, после чего определить, есть ли корреляция между принятым решением и достижением цели. Если нет корреляции между принятым решением и выполнением собственной цели системой, то надо найти другое решение и снова определить корреляцию между принятым решением и выполнением цели. И так повторять до тех пор, пока не появится достаточно высокая корреляция между принятым решением и выполнением цели. Только после этого занести найденное правильное решение в свою «базу решений». В этом суть самообучения.

Только анализатор-коррелятор делает возможным процесс самообучения. Самообучение системы – это, по сути, возникновение рефлексов на новые раздражители или ситуации. Следовательно, они возможны лишь тогда, когда в блоке управления есть анализатор-коррелятор. Биологическим аналогом анализатора-коррелятора является кора головного мозга. Наличие коры определяет возможность появления рефлексов на новые ситуации. Кора головного мозга есть только у животных, уже находящихся на достаточно высокой ступени своего развития. Небиологические аналоги систем с таким самообучающимся блоком управления нам неизвестны. Компьютерные самообучающиеся системы построены человеком, и сам процесс самообучения всегда в конечном итоге включает кору головного мозга человека. Есть различные так называемые «интеллектуальные» системы, но полноценным интеллектом пока обладает лишь человек. Уточним, что нет самообучающихся систем, а есть их самообучающиеся блоки управления, потому что исполнительные элементы не могут ничему обучаться. Могут быть системы с простыми элементами исполнения, но с блоками управления различной сложности.

Для того чтобы блок управления мог быть самообучающимся, он должен содержать три типа анализаторов: анализатор-информатор с «базой данных» (ПУС и ООС, благодаря которым система может выделить и измерить внешние сигналы и измерить собственный результат действия); анализатор-классификатор с «базой знаний» и «базой решений» (который может классифицировать внешнюю ситуацию на основе информации с информатора «С»); анализатор-коррелятор (который может выявить взаимосвязь – корреляцию, между различными внешними ситуациями и результатами действий данной системы и передавать полученные знания и решения анализатору классификатору для занесения в «базу знаний» и «базу решений»). Таким образом, система с самообучающимся блоком управления является объектом, который может научиться распознавать новые внешние воздействия и ситуации, в которой может быть это воздействие.

Для этого у него есть анализатор-коррелятор. В остальном он похож на систему со сложным блоком управления. Он может реагировать на определённое внешнее воздействие и на внешнюю ситуацию, и его реакция обусловлена типом и числом его СФЕ. Результат действия системы также градуированный. Число градаций определяется числом исполнительных СФЕ в системе. Он также имеет анализатор-классификатор с «базой знаний» и «базой решений», анализатор-информатор с «базой данных», ППС (информатор «Х») и ООС (информатор «У»), которые через стимулятор (эфферентные пути) управляют системой. В неживом мире аналогов систем с самообучающимся блоком управления нет. Биологическим аналогом систем со сложным блоком управления являются все животные с достаточно развитой нервной системой, у которых возможно выработать рефлексы на новые ситуации (не путать с условными рефлексами). Аналогом анализатора-коррелятора является только кора головного мозга.

Сигнальные системы. Появление в блоке управления анализатора-коррелятора дало ему возможность увеличивать свой личный опыт путём самообучения и постоянно пополнять свою «базу знаний» и «базу решений». Но он не может передать свой опыт другим системам. Личный опыт ограничен, как бы личность не старалась увеличить его. В любом случае коллективный опыт намного больше личного. Для того чтобы одна личность могла передать свой опыт другой личности, необходимо отдельное устройство, с помощью которого можно «перекачивать» информацию из одной «базы знаний» в другую. Например, антилопа знает, что гепард очень опасен, потому что ест антилоп, и хочет передать это знание своему малышу. Каким образом это можно сделать? Например, она может смоделировать ситуацию, разыграв спектакль, в котором все действующие лица – реальные объекты. Т.е., она должна подставить себя гепарду перед глазами этого малыша, чтобы он получил свой личный опыт на примере своей мамы. Детёныш увидит ситуацию, у него выработается рефлекс на новую ситуацию и он будет остерегаться гепардов.

Естественно, это абсурдный путь, потому что он не решает проблемы выживаемости. Вместо двух антилоп всё равно остаётся одна. Что же в принципе можно сделать? Каким образом одна самообучающаяся система может передавать свой личный опыт другой самообучающейся системе? Нужно смоделировать ситуацию, разыграв спектакль, в котором все действующие лица – абстрактные объекты. Заменить реальные объекты другими, которым присваивается условная связь между ними и реальными объектами (абстрагирование объектов). Такими абстрактными объектами являются условные сигналы. Системы «договариваются» (ставят условие), что если появится такой-то сигнал, это будет говорить о том-то. Выработка условного рефлекса и есть замена реального воздействия абстрактным воздействием. Это есть так называемая первая сигнальная система, которая основана на условных рефлексах. Появление гепарда вызывает появление панического голоса у антилопы. Значит появление такого голоса связано с появлением гепарда и такой голос становиться абстрактным заменителем самого гепарда, условным сигналом.

Абстрактным заменителем опасности может быть любой двигательный сигнал: поднимание или опускание хвоста, особые прыжки, издавание особых звуков, мимика и т.д. Эти двигательные сигналы действуют на системы в стаде и по этому сигналу они могут знать, что рядом есть опасность. Т.е., произошла замена реального внешнего воздействия чем-то отвлеченным (абстрактным), что с этим объектом связано. Произошло абстрагирование реального действия его символом – голосовым, двигательным и т.д. Для такого абстрагирования в блоке управления необходимо дополнительное устройство – анализатор-абстрактор, в котором должна быть своя «база абстракций» («база условных сигналов»). «База абстракций» содержит набор описания определённых сигналов, которые принимаются как условные ситуации и которые соответствуют другим определённым ситуациям. Условным сигналом является появление какого-либо объекта или движения (ситуационный сигнал), которые обычно не появляются в обычной рутинной ситуации.

Само по себе появление условного сигнала никак не влияет на достижение своих целей системами. Например, если поднять и распушить хвост, это никак не влияет ни на поглощение пищи, ни на бег и т.д. Но его появление связано с появлением такой ситуации, которая может повлиять на достижение своих целей системами. Если уметь абстрагироваться от конкретных ситуаций, то даже не видя гепарда, но увидев поднятые хвосты, можно догадаться, что гепард поблизости. Абстрагирование реального внешнего воздействия голосовым или двигательным символом делает первая сигнальная система. Она дополняет анализатор-коррелятор и действует подобно ему, т.е., является самообучающейся.

«База абстракций» вновь рождённой системы пустая, в отличие от «базы знаний». Она заполняется в течение жизни системы за счёт возможности самообучения и вновь полученные знания затем перекачиваются в «базу знаний». Иногда поведение животных как будто указывает на их возможность передавать информацию от одного к другому ещё до появления соответствующей ситуации. Например, одни львы отправляются в засаду, другие начинают гнать антилоп. Т.е., они как будто предвидят ситуацию. Но они знают о возможностях засады только из своего личного опыта. У них нет других средств о передаче такой информации своему сменному поколению, кроме как показать им эту ситуацию. Здесь открывается новый путь для развития систем (вернее, их блоков управления), путь социализации – объединения животных в группы для увеличения собственного опыта, потому что условные сигналы предназначены только для передачи информации от одной системы (субъекта) к другой. Вероятно, есть несколько уровней такого анализатора-абстрактора и от числа этих уровней зависит степень абстракции, до которой может дойти тот или иной субъект.

Абстрагировать можно внешние воздействия, внешние ситуации, реальные объекты и даже сам процесс самообучения. Но в любом случае нужно уметь абстрагировать и понимать абстрактные символы. Этим занимается анализатор-абстрактор. Абстрагирование реального внешнего воздействия, объекта или ситуации ситуационным условным сигналом (позой, звуком, движением, каким-либо действием) может делать первая сигнальная система. Абстрагирование реального внешнего воздействия, объекта или ситуации знаковым условным сигналом (символом) может делать только вторая сигнальная система. Блок управления со второй сигнальной системой – это интеллектуальный блок управления. Интеллект зависит от наличия и степени развитости (числа уровней) анализатора-абстрактора. У животных вторая сигнальная система очень слабо развита или не развита вообще. Если лошадь шарахается от кнута, то в данном случае срабатывает даже не первая сигнальная система, а рефлекс на новую ситуацию, которую лошадь выучила при своём знакомстве с кнутом. Если её грубо окрикнуть, то она даже без показа ей кнута сделает необходимые выводы. Здесь уже срабатывает первая сигнальная система. Но если ей показать надпись, в которой написано, что её сейчас изобьют, она никак не среагирует, потому что не может и никогда не сможет читать: у неё нет второй сигнальной системы.

Есть животные, которые как будто способны говорить и понимать слова, написанные символы и даже умеющие совершать простейшие арифметические операции. Но у них вторая сигнальная система развита очень слабо и в прямом смысле находится в зачаточном состоянии. Когда дрессировщик демонстрирует, как собака считает до пяти, он немного блефует, так как собака на самом деле ловит от него определённые двигательные сигналы. Т.е., у неё работает не вторая, а первая сигнальная система. Наибольшей степени развития вторая сигнальная система достигла только у человека. Она у нас настолько развита, что стало возможным полностью передать нам всю необходимую информацию о наших дальнейших действиях в ближайшем или даже достаточно отдалённом будущем только с помощью знаковых символов. Мы можем читать книгу, в которой изображены лишь какие-то закорючки, но перед нами раскрываются настолько полноценные и красочные картины, что мы забываем об окружающем мире. Наверняка ваша собака удивляется, что это её хозяин подолгу смотрит в странный предмет (в книгу) и не двигается, не бегает и не издаёт звуков. И даже если вы попытаетесь объяснить ей, что такое книга, она всё равно не поймёт, потому что она пока ещё не «созрела», у неё нет второй сигнальной системы. Таким образом, система с самообучающимся блоком управления, который содержит первую сигнальную систему, является объектом, который может абстрагировать внешние воздействия и ситуации абстрактным ситуационным условным сигналом. Для этого у него есть анализатор-абстрактор первого порядка. Но он может сообщить о наличии такого действия или ситуации только в момент их возникновения. Он может передать свой опыт другим системам только с помощью ситуационным условным сигналом, возможности которого ограничены.

У такого блока есть «база знаний» и «база абстракций», которую он накапливает в своём мозгу в течение своей жизни. В сообществах систем с первой сигнальной системой возможно накопление личных знаний, но невозможно накопление общественных знаний, потому что эти знания накапливаются только в блоке управления (в головном мозгу), возможности которого ограничены. Система, у которой есть самообучающийся блок управления, содержащий вторую сигнальную систему, является объектом, который может абстрагировать внешние воздействия и ситуации абстрактным знаковым условным сигналом. Для этого у него есть анализатор-абстрактор Z-го порядка. Он может передать свой опыт другим системам путём передачи им информации в виде условных знаков. Такие блоки накапливают «базу знаний» вне своего головного мозга в виде письма благодаря развитой «базе абстракций». Это даёт возможность избавить зависимость накопления знаний от времени жизни отдельного субъекта.

В сообществах систем со второй сигнальной системой возможно накопление общественных знаний и это усиливает накопление личных знаний. В остальном блок управления с сигнальными системами похож на самообучающийся блок управления, рассмотренный ранее. Он может реагировать на определённое и научиться реагировать на новое внешнее воздействие и на внешнюю ситуацию, и его реакция обусловлена типом и числом его СФЕ. Результат действия системы также градуированный. Число градаций определяется числом исполнительных СФЕ в системе. Он также имеет, анализатор-коррелятор, анализатор-классификатор с «базой знаний» и «базой решений», анализатор-информатор с «базой данных», ППС с (информатор «Х») и ООС (информатор «У»), которые через стимулятор (эфферентные пути) управляют системой. В неживом мире нет аналогов систем с блоком управления с сигнальными системами. Биологическим аналогом систем с блоком управления, который содержит первую сигнальную систему, являются все животные с достаточно развитой нервной системой, у которых можно выработать условные рефлексы. Как правило, у таких животных уже есть социальные отношения (стаи, стада и прочие социальные группы), потому что сигналы передаются от животного к животному. Биологическим аналогом систем с блоком управления, содержащим вторую сигнальную систему, пока является только человек.

Самоорганизующиеся системы. Богданов показал, что существует два способа образования систем. По первому способу система возникает как минимум из двух объектов любой природы посредством третьей сущности – связи (синтез, генерация). По второму способу система образуется за счёт распада (деструкции, дегенерации) ранее существующей более сложной системы [6]. Следовательно, систему можно построить (организовать) из новых элементов или перестроить (реорганизовать) за счёт включения в её состав дополнительных элементов, или путём исключения из её состава ненужных элементов. По-видимому, существует и третий способ реорганизации систем – замена старых или изношенных частей на новые (структурная регенерация), и четвертый способ – изменение связей между внутренними элементами системы (функциональная регенерация).

Генерация (первый способ реорганизации) – это процесс положительной энтропии (от простого к сложному, усложнение систем). Новая система образуется за счёт увеличения состава её элементов. Этот процесс происходит за счёт появления дополнительных связей между элементами и поэтому требует энергии и потока веществ (новых элементов).

Дегенерация (второй способ реорганизации) – это процесс отрицательной энтропии (от сложного к простому, упрощение систем). Новая система образуется за счёт уменьшения состава её элементов. Этот процесс выделяет энергию и элементы из своего состава. Оба способа используются для создания новых систем с новыми целями. В первом случае получается усложнение систем, во втором – их упрощение или разрушение. Структурная регенерация (третий способ реорганизации) используется для сохранения и восстановления состава систем. Она используется в виде обмена веществ, но при этом система и её цели не меняются. Этот процесс требует энергии и потока веществ для восстановления СФЕ. Функциональная регенерация (четвёртый способ реорганизации) используется для работы самих систем. Сам принцип функционирования систем напоминает процессы генерации и дегенерации. Во время наращивания функций система включает очередные СФЕ, как будто бы строя новую более мощную систему с большим числом элементов (генерация).

Во время снижения мощности функций система выключает очередные СФЕ, опять как будто бы строя новую систему с меньшим числом элементов (дегенерация). Но это всё обратимые изменения системы, возникающие в ответ на внешнее воздействие, которые осуществляется за счёт изменения состояния её элементов и использования ППС, ООС и эффекторов. При этом состав системы как бы меняется в зависимости от цели. У неё появляются активные и пассивные (резервные) СФЕ. Этот процесс требует энергии и требует потока веществ для восполнения энергии, но не обязательно требует потока веществ для восстановления СФЕ. Каким образом происходит организация (построение) системы? Кто принимает решение об организации или реорганизации систем? Кто строит блок управления новой или реорганизованной системы? Кто даёт приказ – задание для системы? Почему петля ООС строится для выполнения именно данного условия?

Прежде чем попробуем ответить на эти вопросы, отметим следующее. Во-первых, необходимо наличие кого-то или чего-то «заинтересованного» в новом качестве результата действия, кто (или что) определит это условие (поставит цель) и построит блок управления. «Заинтересованным» может быть также случай в паре с естественным отбором, когда путём большого количества случайного перебора могут возникнуть соответствующие комбинации элементов и их взаимодействий, наиболее устойчивые в данных условиях внешней среды. Таким образом, внешняя среда ставит условия, а случай строит системы под эти условия. Здесь мы не рассматриваем условия, в которых осуществляется генерация или дегенерация, и которые связаны с избыточностью или недостатком энергии (с положительной или отрицательной энтропией). Мы рассматриваем только необходимость и целесообразность создания систем. Чем больше сложность системы, тем больше вариантов перебора должно быть, тем больше времени на это требуется (закон больших чисел).

Отметим, что цель задаётся любым системам извне, будь то случай, человек, естественный отбор или что-либо иное. Но мы не можем обойти вниманием следующее очень интересное следствие. Во-первых, выживаемость является основной и генеральной целью любого живого организма. А поскольку цель задаётся извне, то и выживаемость является чем-то, задаваемым нам извне, и не является чем-то, что исходит из наших внутренних побуждений. Т.е., цель выжить является нашим внутренним побуждением, но кто-то или что-то извне когда-то в нас это внедрил. А до внедрения это не было «нашим». Во-вторых, для того, чтобы в принципе была возможность построения систем с любым блоком управления, даже простейшим, необходимо наличие таких элементов, качество результатов действий которых принципиально давало бы эту возможность. Это вытекает из закона сохранения и закона причинно-следственных ограничений – ничто само собой не происходит. Эти элементы должны иметь входы внешнего воздействия (обязательно), входы приказа (необязательно для неуправляемых СФЕ) и выходы результата действия (обязательно).

Выходы и входы должны иметь возможность взаимодействовать между собой. Эта возможность реализуется комбинацией гомореактивности и гетерореактивности элементов. Физическая гомореактивность – способность элемента давать такой же вид результата действия, каким является внешнее воздействие (давление → давление, электричество → электричество, и т.д.). При этом характеристики физических параметров не меняются (10 гр →10 гр, 5 mV → 5 mV и т.д.). Гомореактивные элементы являются передатчиками действий. Физическая гетерореактивность – способность элемента в ответ на внешнее воздействие одного физического рода давать результат действия другого физического рода ( давление → частота электрических импульсов, электрический ток → поворот оси вала, и т.д.). Гетерореактивные элементы являются преобразователями действий.

Элементами с физической гетерореактивностью являются, например, все рецепторы живого организма (преобразуют сигналы измеряемых параметров в пачки нервных импульсов), сенсоры измерительных приборов, рычаги, валы, плоскости и т.д. Т.е., ими могут быть любые материальные вещи окружающего нас мира, удовлетворяющие условию гетерореактивности. Химические реакции также подпадают под разряд физических, поскольку химические реакции – это перенос электронов с одних атомов на другие. Химия – это особый раздел физики. Логическая гетерореактивность – способность элемента в ответ на внешнее воздействие одного физического рода давать результат действия того же физического рода (давление → давление, электрический ток → электрический ток и т.д.), но с другими характеристиками (10 гр → 100 гр, 5 mA → 0.5 mA, 1 Hz → 10 Hz, 5 импульсов → 15 импульсов и т.д.). Усилители, преобразователи кода, логические компоненты электроники – примеры элементов с логической гетерореактивностью.

Нейроны не обладают физической гетерореактивностью, поскольку они могут воспринимать только потенциалы действия и их же генерировать. Но у них есть логическая гетерореактивность, они могут преобразовывать частоту и число импульсов. Они преобразовывают не сам физический параметр, а его характеристики. Любая система состоит из элементов, исполнительных и управляющих. В то же время любой блок управления любых систем сам состоит из каких-то частей (элементов), следовательно, он также попадает под определение систем. Т.е., блок управления и его части сами являются определёнными системами (подсистемами) с их целями, и они имеют собственные исполнительные элементы и локальные блоки управления, управляющие этими исполнительными элементами.

Обязательным условием для части из них является их способность к гетерореактивности того или иного рода. Эффект их управляющего действия заключается только в их взаимном расположении. В локальный блок управления вводится приказ (задание условия, цель), и он постоянно следит за тем, чтобы результат действия всегда соответствовал приказу. При этом приказ может задаваться извне другой системой, внешней по отношению к данной, или самообучающийся блок может «решить» сам изменить параметры приказа (но не цель). Следовательно, элементы управления могут быть такими же, как и элементы исполнения. Разница только во взаимном расположении. Директор предприятия такой же человек, как и рядовой инженер. Все элементы системы, исполнительные и управляющие, построены по определённой схеме, конкретной для каждого конкретного случая (для каждой конкретной цели), но все они должны иметь «выход», откуда выходит результат действия данного элемента и два «входа» – для внешнего воздействия и для входа приказа.

Если выходы каких-либо элементов соединены с входами для внешних воздействий других элементов, такие элементы являются исполнительными. В этом случае исполнительные элементы являются преобразователями одних результатов действия в другие, потому что результаты действий систем-доноров являются внешним воздействием для систем-реципиентов (для исполнительных элементов). Они (внешние воздействия) как бы входят в систему и выходят из неё уже преобразованными в виде новых результатов действия. Если выходы элементов соединены с входами приказов других элементов, такие элементы являются управляющими и входят в состав блока управления. В этих случаях результат действия одних систем является приказом для исполнительных элементов, директивой как преобразовывать результаты действия систем-доноров в результаты действия систем реципиентов. Но всегда при соединении выходов и входов выполняется закон однородности действий и однородной интерактивности (гомореактивности) соединения выход-вход. Если, например, результатом действия элемента-донора является давление, то вход внешнего воздействия (для приказа) элемента-реципиента должен быть способен реагировать именно на давление, иначе взаимодействие между элементами невозможно.

В третьих, для того, чтобы «влезть» в управление других систем, у данной системы должна быть физическая или какая-либо другая возможность присоединить собственный выход результата действия или собственный стимулятор ко входу приказа какой-либо другой системы. В этом случае эта другая система становится подсистемой, подчиняющейся данному блоку управления. Т.е., системы должны иметь физическую возможность совмещать выходы своих стимуляторов и/или результатов действия с входами приказа других систем. Для этого они должны быть подвижны.

Есть типы устройств, где требование физической подвижности необязательно и, тем не менее, потоки информации из одной системы могут перетекать в блоки управления других устройств. Это так называемые релейные сети, например, компьютерные управляющие сети, кора головного мозга и т.д., в которых возможна виртуальная подвижность, т.е., возможность переключения потоков информации. В таких сетях информация может перекачиваться в тех направлениях, в которых требуется. Например, ноги человека предназначены для ходьбы, а руки – для рукоделия. Каким образом осуществляется предназначенность? Руки и ноги в общем устроены одинаково, те же кисти, те же пальцы (те же исполнительные элементы). Тем не менее, ногами, например, практически невозможно причесаться. Почему? Потому, что в головном мозгу есть определённые стереотипы движений, без которых и руки не руки, и ноги не ноги. Но нами известны случаи, когда человек лишался обеих рук и, тем не менее, с помощью ног прекрасно управлялся со многими бытовыми делами, и даже выступал в цирке. Как это было возможно? В его мозгу произошла перестройка, он поменял стереотипы.

Мозговые структуры, которые прежде управляли руками, «перекачали» свои «базы знаний» в те мозговые структуры, которые управляют ногами. Всё это смогла сделать кора головного мозга только благодаря тому, что у неё есть свойство релейных цепей, т.е., возможность переключать потоки информации в нужных для данной цели направлениях. Организация и реорганизация систем может быть случайной и целенаправленной. При случайной организации или реорганизации нет специального блока управления, который имеет цель и решение о постройке новой системы, да ещё в таких подробностях, что, например, такой-то выход стимулятора нужно соединить с таким-то входом приказа. Случайность определяется вероятностью. Здесь работает закон больших чисел, который гласит: «если что-то может произойти теоретически, то при очень большом числе случаев это обязательно произойдёт». Чем больше число случаев, тем больше вероятность появления любых систем, удачных и неудачных, потому что случайность строит системы, вероятность задаёт их конфигурацию, а внешняя среда производит естественный отбор. Поэтому эволюция длится очень долго, перебирая многие и многие случаи (варианты развития). Поэтому и происходят различные комбинации соединений частей систем. Поэтому могут образоваться как нежизнеспособные монстры, так и наиболее приспособленные к данным условиям.

Слабые уничтожаются, а сильные передают свои «базы знаний» и «базы решений» своим поколениям в виде генетически закреплённых признаков и инстинктов. При организации систем не столь важно, какой блок управления имеют соединяющиеся (организующиеся) системы, простейший или сложный. Важно только чтобы выходы стимуляторов или результатов действия одних систем соединялись с входами приказа других. Блоки управления объединяющихся систем могут быть любыми, от простейшего, до самообучающегося. При этом если даже самообучающийся блок (т.е., достаточно развитый) не «захочет» соединить свой вход приказа с выходом стимулятора или результата действия другой системы, даже простейшей, он всё равно ничего не сможет сделать, если он не сможет уберечь свой вход приказа. Вирус «не спрашивает разрешения» у клетки, когда «перекачивает» свою генетическую информацию в её ДНК.

Решение о перестройке системы (целенаправленность) может приходить извне, от более высокой на лестнице иерархии управляющей системы. Это пассивная целенаправленность, потому что инициатива приходит извне. Внешняя система «говорит» данной системе: «Как только увидишь такую-то систему, сразу присоединяй её к себе». Система может делать активные действия для такой организации, но это ещё не самоорганизация, а навязанная (принудительная, директивная) организация. Но если у самих систем «возникает мысль», что «неплохо было бы вон ту зелёную штучку, что прилипла ко мне, включить в собственный состав, поскольку опыт показал, что она может поставлять мне глюкозу из СО2 и света», это уже самоорганизация. Таким образом, возможно, когда-то хлорофилл был включен в состав водорослей. Скорее всего, это произошло не целенаправленно, а случайно (случайная организация), поскольку мы не можем быть уверены, что у тех древних водорослей был самообучающийся блок управления, а самостоятельно «мысль» возникнуть может у систем только с таким блоком управления.

Этот пример приведен только для иллюстрации того, что мы называем самоорганизующейся системой. Но мысль взять палку в руки, чтобы удлинить свою руку и достать с дерева высоко висящий плод – это уже прерогатива только высших животных и человека и это является настоящим примером самоорганизации. Только системы с самообучающимся блоком управления могут оценить внешнюю ситуацию, правильно оценить значение всего нового, что окружает данную систему и сделать вывод о целесообразности перестройки. Это уже активная целенаправленность, потому что инициатива возникла внутри данной системы, она сама «решила» и никто ей этого «не навязывал». Внешняя среда диктует условия существования систем, и она может «заставить» систему принять решение о реорганизации. Но решение о времени и характере реорганизации система принимает сама на основе своего личного опыта и возможностей. Только системы с самообучающимся блоком управления могут инициировать активную целенаправленность, могут быть сознательно самоорганизующимися. Так человек изобрел инструменты труда, усилив возможности своего тела. При этом следует отметить, что решение о самоорганизации не указывает на свободу выбора цели системы, а является свободой выбора её действий, для достижения цели, заданной извне. Чтобы лучше выполнить свою цель, например, выжить в таких-то условиях, система принимает решение о реорганизации, чтобы лучше адаптироваться к внешним условиям и поднять свои шансы выжить.

Обмен веществ и виды самоорганизации. Всё, что было сказано выше, касалось лишь создания новых систем и их развития. Но любые системы постоянно подвергаются различным внешним воздействиям, которые рано или поздно разрушают их. Наш Мир находится в постоянном и беспрерывном движении. Скорости этого движения могут быть различными: где-то события происходят раз в миллионы лет, а где-то – миллионы раз в секунду. Но, по всей видимости, невозможно найти уголок во Вселенной, где бы не происходило какого-либо движения, теплового, электрического, гравитационного и пр. Следовательно, всегда есть процесс отрицательной энтропии. Любые системы всегда реорганизуются за счёт распада более сложных ранее существующих систем, они стареют (дегенерируют).

Разрушение – это процесс потери системами своих СФЕ. Системы минерального мира (кристаллы, любые другие аморфные, но неживые тела, планетарные, звездные и галактические системы) постоянно испытывают различные внешние воздействия и рассыпаются с той или иной скоростью за счёт потерь своих СФЕ. Минеральный мир стареет и изменяется, потому что работает закон энтропии – от более сложного к более простому. В минеральном мире усложнение (генерация) может быть только при избытке внутренней энергии или при постоянном её притоке извне. Так в термоядерном котле обычных звёзд образовались ядра сложных атомов вплоть до железа. Но для образования более тяжелых ядер энергии таких котлов уже недостаточно. Все остальные более тяжелые ядра образовались при взрывах сверхновых звёзд, при сверхмощных выделениях энергии. Поэтому, образно говоря, наши с вами тела построены из пепла звёзд. Но как только заканчивается энергия термоядерного синтеза, звезда начинает умирать, проходя через определённые фазы.

Мы ещё не знаем всех фаз развития и смерти звёзд, но если не «предпринять каких-либо мер», то по истечении очень длительного времени рассыплются не только звёзды, но даже и атомы, и их составляющие – протоны, нейтроны и электроны. Так свободный нейтрон, «незащищенный» внутриядерной системой, распадается на протон, электрон и нейтрино в течение 12 минут. Следовательно, атомарная и внутриядерная система является системой стабилизации нейтрона, предохраняющей атом и его элементы от распада. Но даже такие стабильные и, казалось бы вечные звёздные образования, как «чёрные дыры» со временем «испаряются», растрачивая свою массу на гравитационные волны. Если нет притока энергии, то система будет только рассыпаться и терять свои СФЕ. Это однозначно следует из законов термодинамики. Впереди грядёт так называемая «тепловая энтропийная смерть».

Разрушение систем под действием внешней среды – это принудительная энтропийная реорганизация (дегенерация), но не самоорганизация. У объектов минерального мира есть только пассивные средства защиты от разрушения и одним из основных способов защиты является объединение элементов именно в систему (генерация). Следовательно, появление систем и их эволюция в минеральном мире является средством защиты этих элементов от разрушения. Один в поле не воин. Система всегда сильнее одиночек. Образование связей между элементами и возникновение систем в минеральном мире по типу генерации является пассивным способом защиты элементов против разрушающего действия отрицательной энтропии. Самые слабые тела – это ионные и газовые облака, самые крепкие – кристаллы. Однако все они не могут сколь угодно долго противостоять против внешних воздействий, потому что реагируют лишь после их появления, и они не могут противостоять энтропии. Следовательно, пассивных средств недостаточно для защиты от разрушения. Какие бы ни были твердыми и крупными кристаллы, со временем и они рассыпаются. Чтобы сохранить систему от разрушения нужно постоянно восполнять разрушенные части.

Системы растительного, животного и мира человека также испытывают различные внешние воздействия и также рассыпаются (изнашиваются) с той или иной скоростью. И это происходит по той же причине, работает тот же закон отрицательной энтропии – от более сложного к более простому (дегенерация). Но эти системы отличаются от систем минерального мира тем, что активно пытаются противостоять разрушению путём постоянного обновления состава своих СФЕ. Это обновление происходит за счёт постоянной постройки новых СФЕ взамен разрушенных. Этот процесс обновления разрушаемых СФЕ и является структурной регенерацией – целенаправленным обменом веществ. Поэтому обмен веществ живых организмов является активным способом защиты систем от разрушающего действия отрицательной энтропии (от дегенерации).

В минеральном мире также может быть обмен веществ, но он принципиально отличается от обмена веществ любых живых систем. Кристаллы растут из перенасыщенного солями раствора, атмосфера обменивается с морями водой и газами, автомобильные и прочие двигатели внутреннего сгорания потребляют горючее и кислород и выделяют углекислый газ. Но если кристалл вынуть из солевого раствора, он будет только разрушаться и не будет предпринимать никаких мер по сохранению своего состава. Когда в автомобильном двигателе изнашивается распределительный вал, то автомобиль сам ничего не делает для того, чтобы его заменить. Вместо него это делает человек. Любые действия системы, направленные на замещение разрушенных и утерянных СФЕ – это уже самоорганизация, которая в живом мире носит название структурной самореорганизации или обмена веществ. В минеральном мире структурной самореорганизации нет. Любая живая система, независимо от её сложности, будет предпринимать определённые действия для сохранения своего состава. Причём в живых системах всегда есть два потока веществ – энергетический и «строительный».

Энергетический предназначен для того, чтобы обеспечить энергией любые действия систем, в том числе и для структурной самореорганизации, потому что необходимо каждый раз строить новые связи, требующие энергии (регенерация). «Строительный» поток веществ идёт только на структурную регенерацию, т.е., на замену изношенных СФЕ на новые (в данном случае мы не рассматриваем рост системы, т.е., генерацию). Когда мы говорим о самореорганизации, мы имеем в виду именно «строительный» поток веществ, хотя без энергии этот поток невозможен. Миокард человека полностью обновляет (регенерирует) свой молекулярный состав примерно за месяц. Это значит, что его миокардиоциты, вернее их элементы (миофибриллы, саркомеры, органеллы, мембраны и пр.) постоянно изнашиваются и разрушаются, но с той же скоростью постоянно строятся вновь. Внешне мы можем видеть одну и ту же миокардиальную клетку, но с течением времени её молекулярный состав полностью обновляется. На протяжении жизни человека тип организации меняется. В начале жизни происходит организация за счёт включения в свой состав новых дополнительных элементов (генерация, организм растёт и развивается), а с середины жизни преимущественно происходит дегенерация – процесс разрушения (распад ранее существующей более сложной системы). Но это уже частности, связанные с несовершенством реальных живых систем. Для любой системы главная цель – быть в этом Мире, а для этого она должна противодействовать разрушительным воздействиям, и для этого у неё должны быть определённые СФЕ, с помощью которых она действует, которые постоянно разрушаются и которые нужно постоянно обновлять, т.е., заново строить – в регенерации суть самореорганизации с помощью обмена веществ. Следовательно, живой мир от неживого отличается прежде всего обменом веществ, направленным на сохранение своего состава – структурной регенерацией.

В принципе любая реакция любых систем направлена на сохранение самих систем. Об этом заботится блок управления систем, используя для этого все свои возможности – ППС, ОСС и анализаторы для управления СФЕ. Но в минеральном мире есть только пассивные способы защиты. И когда система минерального мира теряет свои СФЕ, она ничего активно не делает, чтобы их заместить. Она посопротивляется внешнему воздействию, но не более того. В растительном, животном и мире человека системы также не могут пассивно противостоять против разрушительного действия внешней среды, они также разрушаются, но у них уже есть активное средство восстановления разрушенных частей – есть целенаправленный обмен веществ, направленный на замещение потерянных СФЕ (структурная регенерация). Он использует два механизма так называемой генетической регенерации – размножение самих систем (родитель помрёт, но дети останутся) и размножение элементов систем (регенерация элементов клеток и самих клеток тканей). Эти способы сохранения систем достаточно эффективны.

Мы знаем, как трудно избавиться от сорняков на поле. Нам также знакомы секвойи возрастом в несколько тысяч лет. На уровне отдельных особей вида эта генетическая система проявляет себя как система с простым блоком управления, как простой автомат, потому что у молекулы ДНК нет дистанционных сенсоров, нет анализатора-коррелятора и у неё невозможно выработать условные рефлексы за время жизни одной особи. Но на уровне вида живых систем генетический механизм проявляет себя уже как система со сложным блоком управления, потому что он «знает» о пространстве и у него есть коллективная память по типу условных рефлексов и он может самообучаться (приспособление видов). Потому и происходит генетическое накопление коллективного опыта, который затем проявляется в виде инстинктов на уровне отдельных особей вида. Этот групповой генетический механизм следит за тем, чтобы помидор был похож на помидор, таракан на таракана, а шимпанзе на шимпанзе и поведение систем было соответствующим.

Мы ещё не знаем всех деталей этого механизма, хотя и построены геномы многих живых организмов, включая человека. Мы знаем, что в генах записана генетическая информация о том, как построить тот или иной белок, но мы пока не знаем, каким образом задаётся, например, форма носа, построенного из этого белка. Мы знаем ген, который отвечает за выработку пигмента, который окрашивает радужную перегородку глаза, но не знаем, каким образом кодируется форма и размер этой перегородки. Возможно, этот механизм реализован на самом ДНК лишь частично, потому что геном насекомого намного больше похож на геном, скажем, человека, чем само насекомое похоже на человека. Мы не знаем, каким образом программируются усики какого-либо насекомого и именно такой-то длины, где записано, что у него должно быть именно восемь ног или один рог на голове. И почему из этих белков, которые запрограммированы в каком-либо гене ДНК, здесь должны собираться конструкции именно в форме усиков, а в другом месте в форме трубочек кишечника.

Молекулы белка являются очень сложными и гигантскими по молекулярным меркам образованиями с очень сложной трёхмерной конфигурацией. Возможно, отдельные молекулы определённых видов белков случайно или неслучайно могут таким образом подходить друг к другу, что из них, как в паззле, может собираться только определённой формы белковый конгломерат. И таким образом можно объяснить и форму и размеры белковых конструкций. Мы можем также предположить, что случайно собранные неудачные формы были отбракованы эволюцией, а удачные целенаправленно закрепились в генах. Следовательно, различие формы органов, построенных из одинаковых белков, объясняется различием строения молекулы белков? Может быть... Но почему здесь кератин формируется в виде надкрыльников, а там – в виде рогов, или каких-либо перегородок внутри тела насекомого?

ДНК программирует только строительный материал – белки, но не саму конструкцию (форму) – органы, которые построены из этих белков, потому что в ней записано только лишь как построить белки («кирпичи» для постройки здания). Но где записан «чертёж всего здания», где записана его форма? Ответов пока нет. Таким образом, у живых систем есть целенаправленная генетическая структурная регенерация, назначение которой – постоянное обновление элементов системы. Генетический механизм использует «базу данных», записанную в ДНК и реализуемую с помощью РНК. Если бы не было сбоев в этой системе, то не было бы мутаций и не было бы изменчивости видов. Однако «сбойный» механизм мутаций слишком подвержен случайностям и не может быть целенаправленным именно в силу случайности (случайная самоорганизация). Половой механизм мутаций позволяет производить отбор уже по каким-либо признакам, а это уже целенаправленная мутация (целенаправленная самоорганизация).

Этот механизм может менять свою программу при перекрёстных спариваниях или при смене фаз жизни (личинка→куколка→бабочка), но возможности такой перемены всё равно очень ограничены. У волка никогда не родится тигр и не отрастёт хобот, если он вдруг понадобится, во всяком случае, не в течение жизни одного поколения. Но если мне именно сейчас понадобилось «перестроить», например, руку, чтобы удлинить её и сорвать плод с дерева, тогда что же, мне ждать несколько поколений, чтобы моя рука выросла и удлинилась? Нельзя ли перестроиться, не используя обмен веществ? Можно, если добавить «сознательную» самоорганизацию. У всех живых существ, включая и человека, есть генетическая система случайной самоорганизации и в этом смысле человек является таким же животным, как любое другое животное. Но «сознательный» и целенаправленный тип самоорганизации есть только у человека.

Системы с заданными (целевыми) свойствами всегда будут образовываться лишь в том случае, если организация или реорганизация систем целенаправленная. Только блок управления «знает» о цели системы и только он может принимать решения, в том числе о перестройке системы. Но не каждый блок управления подходит для целевой перестройки. Для того, чтобы решить, что «вон ту систему» нужно присоединить к себе, нужно «видеть» эту систему, знать её свойства и определить, подходят ли эти свойства для достижения собственной цели, ещё до начала взаимодействия. А для этого нужно уметь «видеть» и оценить ситуацию вокруг данной системы. Такой анализ могут делать только самообучающиеся системы. Поэтому многие высшие животные могут реорганизовать свое тело, усилив его возможности дополнительными исполнительными элементами. Они используют орудия труда для добывания пищи – камни, палки и т.д. Но, вероятно, эти животные действуют на уровне инстинктов, т.е., на уровне генетической самоорганизации, потому что даже насекомые могут использовать орудия труда.

Истинная «сознательная» самоорганизация на данном этапе эволюции есть только у человека, потому, что только у него есть анализаторы-абстракторы соответствующей степени сложности. Только человек смог развить орудия труда до уровня современных технологий, потому что у него есть вторая сигнальная система, которая помогла накопить опыт предыдущих поколений путём его фиксации в абстрактной форме – в виде письма. И только человек, используя этот опыт, осознал, что есть обмен веществ в живом организме, и что можно воздействовать на организм, чтобы его реорганизовать, если в этом появляется необходимость (лечить больной организм). Структурная регенерация предназначена для сохранения состава систем. Но обмен веществ также не является полной гарантией от разрушения систем. Растения не могут предвидеть предстоящее разрушение, потому что у них нет понятия о пространстве, и они не видят ситуацию вокруг них, потому что у них простой блок управления. Огонь подползёт и сожжет растение, животное подойдёт и съест его, а растение будет спокойно ждать своей участи, потому что не видит окружающей ситуации, не знает прогноза, и у него нет соответствующих решений на определённые ситуации. Поэтому появились системы с более сложными блоками управления (животные и человек), которые могут предвидеть ситуацию и предохранить себя от разрушения.

Животные знают о пространстве и видят ситуацию вокруг, потому что у них более сложные блоки управления. Они могут весьма эффективно конкурировать с минеральным и растительным мирами. Но конкуренция между видами животных поставила их в новые условия. Уже недостаточно иметь только сложный блок управления и видеть ситуацию вокруг себя. Чтобы выжить нужно не только быстро бегать или быть сильным физически, нужно лучше ориентироваться в пространстве, лучше оценивать ситуацию и уметь делать выводы из своих неудач, если остался жив. Для этого нужно развивать свои блоки управления. Чем сложнее блок управления, тем лучше сохранность.

И уже не физическая сила является критерием преимущества, а мыслительные способности, т.е., чем сложнее блок управления (мозг со всей иерархией нервных структур), тем лучше. Знание – сила. При этом цели обмена веществ у животных и у человека те же, что и в растительном мире – размножение самих систем и размножение элементов систем. Следовательно, по мере продвижения эволюции, для более полной сохранности систем к возможностям регенерации в виде обмена веществ добавляются интеллектуальные возможности блоков управления. Независимо от того, к какому миру принадлежит система, к минеральному, растительному, животному или человека, одна из главных её целей – всегда сохранять себя и свой состав. Но в минеральном мире есть только пассивные способы сохранения, а в живом мире есть уже активные способы – самоорганизация за счёт целенаправленного обмена веществ. Поэтому борьба за еду всегда была основой жизни.

Но только обмена веществ недостаточно. Поэтому у животных к нему добавляются новые активные способы защиты – оценка внешней ситуации и предохранение от разрушающих внешних воздействий (сложные рефлексы, поведенческие реакции). Однако и сложных рефлексов недостаточно, необходимо ещё и учиться новым ситуациям и новым решениям (рефлексы на новые раздражители). Но и их также оказалось недостаточно из-за ограниченности личного опыта. Поэтому к личному опыту добавился коллективный опыт за счёт первой сигнальной системы (условные рефлексы – первая сигнальная система, сложные поведенческие реакции). А так как время жизни каждой системы ограничено, то для того, чтобы передать опыт последующим поколениям, возникла вторая сигнальная система, которая позволяет сохранить личный опыт каждой системы в виде письма, независимо от времени её жизни.

Отсюда, чтобы лучше сохранять себя, приходится постоянно менять и усложнять свой состав (эволюция и развитие видов) и, по-видимому, на всякий случай всё же лучше быть сложнее, чем проще – гонка эволюции. Таким образом, у системы может быть: случайная организация; генерация (случайное физическое совпадение выходов стимулятора или результата действия одних систем со входами приказа блока управления или входами внешнего воздействия других систем, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие); дегенерация (разрушение, упрощение состава, потеря своих СФЕ под действием внешней среды – других систем, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие); целенаправленная организация; принудительная генерация (целенаправленное физическое совмещение выходов стимулятора или результата действия одних систем со входами приказа блока управления или входами внешнего воздействия других систем, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие); принудительная дегенерация (разрушение, упрощение состава, потеря СФЕ системы под целенаправленным действием других систем, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие); самоорганизация; функциональная регенерация (работа самой системы, включение или выключение функций собственных СФЕ, в зависимости от потребностей ситуации, без изменения своего состава, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие); генетическая структурная регенерация в виде обмена веществ и размножения особей, направленная на сохранение своего состава (может быть у систем с блоками управления, начиная с простых); генетическая структурная регенерация в виде бессознательной структурной реорганизации, направленной на усиление возможностей организма путём использования других систем, прямо не входящих в состав данной системы (предметов) (использует «генетическую» память и может быть у систем с блоками управления, начиная с простых); сознательная структурная регенерация, направленная на усиление возможностей организма путём использования других систем, прямо не входящих в состав данной системы (предметов) (различные технологии, направлена на усиление возможностей организма, может быть у систем с блоками управления, начиная с сложных со второй сигнальной системой). Как видим, существует преемственность в данной классификации организации систем, потому что включает всё, что существует в нашем Мире, начиная с объектов минерального мира и включая деятельность человека в виде промышленных технологий.

 

11 октября [Лекции]

Лекция №4

Циклы системы и переходные процессы. У систем, как и у СФЕ, также есть циклы их деятельности. У разных систем могут быть разные циклы деятельности и они зависят от сложности и алгоритма блока управления. Самый простой цикл работы у системы с простым блоком управления. Он складывается из микроциклов: восприятие, селекции и измерения внешнего воздействия рецептором «X»; выбор из «базы данных» должного значения результата действия; переходный процесс (мультимикроцикл ООС);

a). восприятие и измерение результата действия рецептором «Y» – b). сравнение этого результата с должной величиной – c). выработка решения и соответствующего воздействия на СФЕ с целью коррекции результата действия – d). воздействие на СФЕ если результат действия не равен должному, или переход к 1-му микроциклу, если он равен должному – e). срабатывание СФЕ – f). возврат к «а)».

После начала внешнего воздействия срабатывает рецептор «X» (1-й микроцикл). Затем из «базы данных» выбирается то значение результата действия, которое должно соответствовать данному внешнему воздействию (2-й микроцикл). После этого начинается переходный процесс (переходный период, 3-й мультимикроцикл, цикл ООС): срабатывание рецептора «Y», сравнение результата действия с должной величиной, выбранной в «базе данных», корректирующее воздействие на СФЕ (включаются то число СФЕ, которое определил блок управления в микроцикле «с») и снова возврат к срабатыванию рецептора «Y». И так до тех пор, пока результат действия не будет равным данному. С этого момента цель достигнута и после этого блок управления возвращается к 1-му микроциклу, к рецепции внешнего воздействия. Деятельность же системы для выработки результата действия прекращается до тех пор, пока не появится новое внешнее воздействие.

К вышесказанному следует добавить очень существенное дополнение. При рассмотрении циклов срабатывания СФЕ уже указывалось, что после срабатывания любой СФЕ она полностью расходует свой запаса энергии, предназначенный для производства действия. Поэтому после завершения действия СФЕ не способна совершать новое действие до тех пор, пока она не восстановит свой энергетический потенциал, а на это уходит дополнительное время, которое может существенно увеличить длительность переходного периода. Поэтому у спортсмена, у которого система доставки кислорода в ткани велика (большая скорость поставки энергии), скорость движения тела, например бега, также велика. А у сердечного больного скорость движения тела низкая, потому что скорость поставки энергии снижена из-за поражения системы кровообращения, которая входит в состав системы энергоснабжения организма. У больных много времени уходит на восстановление энергетического потенциала мышечных клеток из-за замедленной продукции АТФ, требующей много кислорода.

Микроциклы с 1-го по 2-й составляют стартовый период работы блока управления. Если было короткое внешнее воздействие, блок управления определяет его во время стартового цикла и переходит к переходному периоду, во время которого стремится получить актуальный результат действия, равный должному. Если во время переходного периода снова появится внешнее воздействие, то блок управления не прореагирует на него, потому что в этот момент он не измеряет «Х» (рефрактерная фаза). По окончании переходного периода блок управления вновь обращается к стартовому периоду, но пока он это делает (обращается), достигнутое должное значение результата действия сохраняется неизменным (установившийся период).

Если внешнее воздействие достаточно длительно и не меняется, так что после первого достижения цели блок управления успевает вновь обратиться к рецепции «Х», то установившееся значение результата действия будет сохраняться до тех пор, пока будет продолжаться внешнее воздействие. При этом переходного цикла не возникнет, потому что установившееся значение результата действия равно должному. Если длительное внешнее воздействие будет продолжаться и менять свою амплитуду, то возможно появление нового переходного цикла. Причём амплитуда колебаний функции будет тем больше, чем больше изменение амплитуды внешнего воздействия. Поэтому резкие перепады амплитуды внешнего воздействия недопустимы, потому что они вызывают различные нежелательные эффекты, связанные с переходным периодом.

Если внешнее воздействие будет равно нулю, то все СФЕ дезактивируются, потому что нулевому внешнему воздействию соответствует нулевая активация СФЕ. Если спустя некоторое время появится новое внешнее воздействие, то система повторит всё в прежнем порядке. На длительность цикла работы системы также существенное влияние оказывают процессы восстановления энергетического потенциала сработавших СФЕ. Каждая СФЕ при своём срабатывании затрачивает определённое (квантованное) количество своей энергии, которая либо привносится самим внешним воздействием, либо накапливается какими-либо подсистемами энергоснабжения данной системы.

В любом случае восстановление энергетического потенциала также требует времени, но эти процессы мы не рассматриваем, потому что эти процессы касаются только элементов исполнения (СФЕ), а мы рассматриваем только процессы, происходящие в блоках управления систем. Так система постоянно циклически работает, выполняя свои микроциклы. Если нет внешнего воздействия или оно не меняется, то система находится на одном из своих стационарных уровней в одном и том же функциональном состоянии с одним и тем же числом функционирующих СФЕ, от нуля до всех. В таком режиме у неё нет переходного мультимикроцикла (длительного повтора 3-го микроцикла). При каждом изменении уровня внешнего воздействия возникают переходные процессы. Переход функции на новый уровень становится возможным лишь после того, когда система готова это сделать. У разных систем подобные микроциклы могут отличаться в деталях, но у всех без исключения систем есть мультимикроцикл ООС.

При всех достоинствах ООС у неё есть очень существенный недостаток – наличие переходных процессов. Выраженность переходных процессов зависит от очень многих факторов. Она может быть от минимальной до максимальной, но переходные процессы всегда есть у всех систем в той или иной степени выраженности. Они неустранимы принципиально, потому что ОСС срабатывает уже после появления результата действия системы. Пока аффекторы системы почувствуют рассогласование, пока блок управления примет соответствующее решение, пока эффекторы исполнят это решение, пока ООС измерит результат действия и подправит решение, и пока этот процесс повторится несколько раз до тех пор, пока не будет получено нужное соотношение «...внешнее воздействие → результат действия...», пройдёт некоторое время. Поэтому в это время могут возникнуть всякие неожидаемые нелинейные переходные процессы, нарушающие нормальный режим работы системы.

Поэтому при первом «включении» системы в действие или при резкой смене нагрузки ей нужен достаточно длительный период установления. И даже в установившемся режиме из-за различных случайных флюктуаций во внешней среде может быть небольшой сбой в работе ООС и могут появляться небольшие переходные процессы («шум» результата действия реальной системы). Наличие переходных процессов накладывает определённые ограничения на работу и область использования систем. Медленные инерционные системы не подходят для быстрых внешних воздействий, потому что быстродействие систем в первую очередь определяется быстродействием петли ООС. Да, быстродействие исполнительных элементов является основой быстродействия системы в целом, но мультимикроцикл ООС вносит свою существенную долю в удлинение цикла работы системы. Поэтому при выборе нагрузок на живой организм необходимо учитывать быстродействие системы и подбирать скорость нарастания нагрузок таким образом, чтобы выраженность переходных процессов была наименьшей. Чем медленнее меняется внешнее воздействие, тем меньше переходный процесс. При достаточно медленном изменении внешнего воздействия переходный период становится практически незаметным.

Следовательно, если внешнее воздействие меняется, то в зависимости от скорости этого изменения и от быстродействия элементов системы длительность переходного периода может быть от нуля до максимально возможного. Переходный процесс – это процесс перехода с одного уровня функционального состояния на другой. Чем «мельче» ступеньки перехода с одного уровня на другой, тем меньше амплитуда переходных процессов. При плавном изменении нагрузки нет переходных процессов. Выраженность переходных процессов зависит от калибра СФЕ, силы внешнего воздействия, от времени зарядки энергией СФЕ, от чувствительности рецепторов, от времени их срабатывания, от глубины ОСС и от алгоритма работы блока управления. Но эти циклы работы систем и переходные процессы есть и внутри атомов, и в электронных схемах, и в планетарных системах, и во всех остальных системах, наполняющих наш Мир, включая организм человека.

Если бы у систем не было переходных процессов, то время переходного периода всегда было бы равно нулю и системы были бы абсолютно безинерционными. Но таких систем нет и любой системе присуща инерционность в той или иной степени. Например, в электронике наличие переходных процессов порождает дополнительные гармоники колебаний электрического тока в различных усилителях или генераторах тока. Для их подавления применяются изощренные схемные решения, но они есть в любых электронных приборах, хотя и значительно подавленные. Постоянная времени систем с простыми блоками управления включает постоянные времени каждой СФЕ плюс непостоянные длительности переходных периодов ООС. Поэтому постоянная времени таких систем не совсем постоянная, потому что длительности переходных периодов ООС могут меняться в зависимости от силы внешнего воздействия. Переходные процессы в системах с простыми блоками управления увеличивают инерционность таких систем. Инерционность систем приводит к различным фазовым нарушениям синхронизации и баланса взаимодействия между системами. Бороться с переходными процессами можно очень многими способами.

Можно фильтровать внешние воздействия таким образом, чтобы не было резких ударных воздействий (фильтрация, принцип постепенности нагрузки). Если заранее знать характер внешних воздействий, предвидеть их, для чего нужно их сначала увидеть, что под силу как минимум только сложным блокам управления, то можно построить такой соответствующий алгоритм работы блока управления, чтобы 3-й микроцикл сразу нашел верное решение (управление по упреждению). Но это посильно только лишь интеллектуальным блокам управления. Полностью избавиться от инерционности систем, нам пока, видимо, не удаётся. Поэтому если внешнее воздействие не меняется и переходные процессы практически равны нулю, то система циклически и ровно работает на одном из своих стационарных уровней. Или гладко переходит с одного стационарного уровня на другой, если внешнее воздействие меняется, но достаточно медленно. Если переходные процессы становятся ощутимыми, то циклы работы системы становятся неравными из-за появления переходных мультимикроциклов – времени переходных процессов. Нелинейные эффекты при этом снижают эффективность работы системы. В нашей обыденной жизни мы часто сталкиваемся с переходными процессами, когда совершенно неподготовленные выходим из тёплой комнаты на холод и получаем простуду. В тёплой комнате все системы нашего организма были в определённом балансе своих взаимодействий и всё было нормально. Но вот мы вышли на холод и все системы должны сразу же перестроиться на новый баланс. Если они не успевают это сделать, если возникают слишком сильные переходные процессы, при которых появляются неожидаемые флюктуации результатов действий систем организма, то возникает дисбаланс взаимодействий систем, который мы называем простудой (здесь мы не уточняем частности, связанные с изменением состояния иммунной системы). Спустя некоторое время дисбаланс ликвидируется и простуда проходит.

Если мы будем закаляться, то сможем научить наши «блоки управления», как предвидеть резкие удары внешних воздействий, чтобы уменьшить переходные процессы, тогда мы сможем даже купаться в проруби. Особое значение для нас имеют переходные процессы, возникающие при резкой смене ситуации вокруг нас. Стресс-синдром прямо связан с этим явлением. Чем резче меняется ситуация вокруг нас, чем она более угрожающая (чем сильнее внешнее воздействие), тем резче переходные процессы, вплоть до парадоксальных реакций типа ступора. При этом возникает дисбаланс работы различных участков нервной системы (блоков управления), который приводит к дисбалансу работы различных систем организма и появлению различных патологических реакций и процессов, типа вегетоневрозов и депрессий, ишемий вплоть до инфарктов и язв, начиная с ротовой полости (афты) и до толстого кишечника (язвенные колиты, язвы желудка и 12-ти перстной кишки и т.д.), артериальной гипертонии и т.д.

Цикличность – это свойство систем не только живого организма. Любая система работает циклически. Если внешнее воздействие сохраняется на стабильном уровне, то работает этот минимальный установившийся цикл работы системы. Но и внешнее воздействие также может меняться циклически, например, от сна ко сну, от обеда до обеда и т.д. Это уже вторичные, третичные и т.д. циклы. Если построить графики функций системы, то получим волнообразные кривые, характеризующие цикличность. Примерами этому могут быть кривые пневмотахограммы, электрокардиограммы, кривые изменения кислотности желудочного сока, сфигмограммы, кривые электрической активности нейронов, периодичность альфа-ритма ЭЭГ и т.д.

Волны на море, смена времён года, движения планет, движения поездов и т.д., всё это примеры цикличности различных систем. Формы кривой цикличности могут самыми разнообразными. Кривая ЭКГ отличается от кривой артериального давления, и кривая артериального давления отличается от кривой давления в левом желудочке. Число форм кривых безгранично. Два основных параметра характеризуют цикличность – период (или обратная периоду величина – частота) и неравномерность периода, в понятие которой входит понятие гармоник частоты. У СФЕ (простейшая система) не должно быть неравномерности периода цикла, её циклы действия всегда одинаковы. Но у систем уже есть переходные периоды, у которых может быть различное время цикла. Кроме того, различные системы имеют собственные периоды цикла и при их взаимодействии происходит интерференция (наложение) периодов. Поэтому появляются дополнительные смещения собственных периодов систем, появляются гармоники циклов. Число таких наложений волн может быть сколь угодно большим. Поэтому реально мы наблюдаем очень большое разнообразие кривых – правильные синусоиды, неправильные кривые и т.д. Но любые кривые можно разложить на составляющие их волны, т.е., разложить интерференцию на её составляющие, используя специальные методы анализа, например, преобразования Фурье. В результате можно получить спектр более простых волн типа синусоиды. Чем более детальный (и одновременно более трудоёмкий) анализ, тем ближе форма каждой составляющей к синусоиде и тем большее число синусоидальных волн с разным периодом.

Период цикла системы – очень важный параметр для понимания процессов, происходящих в любой системе, в том числе и в живом организме. Его длительность зависит от постоянной времени реакции системы на внешнее воздействие. Начав очередной цикл действий, система не остановится, пока не закончит его. Можно попытаться воздействовать на систему в то время, когда она ещё не закончила свой цикл действий, но реакция системы на такое действие не будет адекватной. Скорость нарастания функций системы полностью зависит от времени периода цикла действий системы. Чем больше период цикла, тем медленнее система переходит от уровня к уровню.

Понятия абсолютной и относительной рефрактерности прямо связаны с понятием периода и фазы цикла системы. Если, например, миокард не закончил свой цикл «систола-диастола», то внеочередной (преждевременный) импульс водителя ритма или экстрасистолический импульс не сможет заставить желудочек выдать полноценный ударный выброс. В зависимости от того, на какую фазу рефрактерного периода придётся экстрасистолический импульс, величина ударного выброса может меняться от нуля до максимально возможного. Если возбуждающий импульс попадёт на 2-й и 3-й микроциклы, миокард вообще не прореагирует на них (абсолютная рефрактерность), потому что во время не измеряется информация с рецептора «X». После сокращения миокарду, как и любой другой клетке после её возбуждения, требуется некоторое время для восстановления энергетического потенциала (накопление АТФ) и для установки всех СФЕ в «стартовое» состояние.

Если в это время появится внеочередной импульс, то ответ системы возможен в зависимости от того, сколько АТФ уже накопилось или в какой степени разошлись акто-миозиновые нити саркомеров миокарда, чтобы снова включиться в функцию (относительная рефрактерность). Возбудимость невозбуждённой клетки наибольшая. В момент её возбуждения возбудимость резко падает до нуля (все СФЕ в действии, 2-й микроцикл) – абсолютная рефрактерность. Затем, если нет последующего возбуждения, система постепенно восстанавливает свою возбудимость, проходя через фазы относительной рефрактерности, до первоначальной и даже выше (сверхвозбудимость, в рамках данной работы не рассматривается), и затем снова до первоначального уровня. Поэтому у больных сердечной недостаточностью может наблюдаться неравномерность пульса, когда пульсовые толчки неравномерны по силе. Крайним проявлением такой неравномерности является так называемый «дефицит пульса» – есть электрическая активность сердца на ЭКГ, но нет её механического (гемодинамического) аналога на сфигмограмме и при пальпации пульса ударного толчка не ощущаем.

Главные выводы из всего вышесказанного: любые системы работают циклически, проходя через микроциклы; у любой системы есть переходные процессы; период цикла у каждой системы может быть различен и зависит от постоянной времени реакции системы на внешнее воздействие (в живых системах – от скорости биохимических реакций и от скорости проведения управляющих сигналов); неравномерность периода цикла системы зависит от наличия переходных процессов, следовательно, в определённой степени, от силы внешнего воздействия; неравномерность периода цикла системы зависит от наложения периодов циклов взаимодействующих систем; по окончании цикла действий после одиночного воздействия система возвращается в исходное состояние, в котором она была до начала внешнего воздействия (на одиночное внешнее воздействие – одиночный результат действия). Последнее не касается так называемых генерирующих систем. Это связано с тем, что после того, как результат действия был произведен системой, он становится независим от произведшей его системы и сам может стать внешним воздействием для неё же. Если подать его на вход внешнего воздействия той же системы, она опять возбудится и снова произведёт новый результат действия (положительная обратная связь, ПОС). Так работают все генераторы. Таким образом, если на систему оказывается первое внешнее воздействие, или внешнее воздействие постоянно меняется, число функционирующих СФЕ системы меняется. Если на систему не оказывается никакого внешнего воздействия или это воздействие есть, но оно не меняется, то число функционирующих СФЕ системы не меняется. Отсюда мы можем вывести определения стационарных состояний и динамичности процесса. 

Функциональное состояние системы. Функциональное состояние системы определяется числом активных СФЕ. Если все СФЕ одновременно функционируют – это максимально высокое функциональное состояние, которое возникает при максимальном внешнем воздействии. Если ни одна СФЕ не активна – это минимальное функциональное состояние. Это может быть при отсутствии внешнего воздействия. Внешняя среда постоянно оказывает какое-либо воздействие на любые системы, включая системы организма. Даже в состоянии покоя сила земного притяжения заставляет работать часть наших мышц, и поэтому нет абсолютного покоя. Таким образом, когда мы как будто находимся в состоянии покоя, на самом деле мы находимся на одном из низких уровней физической нагрузки с соответствующим определённым низким уровнем функционального состояния организма. Любое внешнее воздействие, требующее дополнительной активной деятельности, переводит на новый уровень функционального состояния, если только резерв СФЕ не исчерпан. Когда новое воздействие устанавливается на новом неизменном (стационарном) уровне, то и функциональное состояние системы устанавливается в новом неизменном (стационарном) функциональном уровне.

Стационарные состояния. Стационарным является такое состояние систем, когда в этих системах функционирует одно и то же число СФЕ и не происходит изменения их функционального состояния. Например, в состоянии покоя все системы организма не меняют своего функционального состояния, поскольку всё время функционирует примерно постоянное число СФЕ. Бегунья, которая бежит на длинной дистанции достаточно долгое время, не меняя скорости бега, также находится в стационарном состоянии. Её нагрузка не меняется и поэтому не меняется число работающих (функционирующих) СФЕ, т.е., не меняется функциональное состояние её организма. Организм уже «вработался» в эту не меняющуюся нагрузку, а поскольку нет прироста нагрузки, то нет и прироста числа работающих СФЕ. Число работающих СФЕ сохраняется постоянным и поэтому функциональное состояние организма не меняется. У данной бегуньи может меняться, например, состояние систем тканевой энергопродукции и систем тканевого энергопотребления, что и является процессом утомления организма. Однако если бегунья правильно спланировала тактику бега таким образом, чтобы не входить в состояние анаэробного обмена, то состояние систем внешнего газообмена и кровообращения не меняется. Таким образом, нет физической нагрузки, или она есть, но не меняется (стационарная физическая нагрузки – steady state, при условии её адекватности возможностям организма), организм субъекта будет находиться в стационарном состоянии. Но если бегунья будет бежать в условиях анаэробного обмена, то начнёт работать порочный круг и функциональное состояние её организма будет неуклонно меняться в худшую сторону. (Порочный круг – это реакция системы на собственный результат действия. Его основа – гиперреакция системы на обычное воздействие, потому что к силе обычного внешнего воздействия добавляется результат действия самой системы, который независим от неё и сам является уже внешним воздействием для неё же. Таким образом, обычное внешнее воздействие плюс воздействие собственного результата действия в итоге даёт гипервоздействие и в ответ получается гиперреация системы (перегрузка системы). Результатом этой реакции является разрушение собственных СФЕ с накопленим дефектов и прогрессирующим снижением качества жизни. На начальных стадиях, пока функциональные резервы ещё большие, порочный круг срабатывает при относительно большой силе внешнего воздействия (при больших нагрузках). Но по мере разрушения СФЕ и накопления дефектов нарастает перегрузка смежных систем и их разрушение (принцип домино), уровень переносимости нагрузки будет снижаться, и со временем даже слабые внешние воздействия будут вызывать срабатывание порочного круга и могут оказаться чрезмерными. В конце концов, уже состояние покоя будет чрезмерной нагрузкой для организма с разрушенными СФЕ, а это уже несовместимо с жизнью. Обычно прекращение нагрузки прерывает этот порочный круг.

Динамические процессы. Динамическим процессом является процесс изменения функционального состояния системы. Система находится в динамическом процессе тогда, когда происходит изменение числа её СФЕ, включенных в действие. Число постоянно включенных в действие СФЕ определяет стационарное состояние системы. Отсюда, динамический процесс – это процесс перехода системы с одного стационарного уровня на другой. Если скорость изменения внешних воздействий превышает скорость установления заданного результата действия системы, то появляются переходные процессы (мультимикроциклы), во время которых также происходит изменение числа функционирующих СФЕ. Поэтому эти переходные процессы также являются динамическими.

Следовательно, есть два типа динамических процессов – когда система переходит с одного своего стационарного состояния (уровня) на другой и когда она находится в переходном мультимикроцикле. Первый из них является целевым, а второй обусловлен несовершенством систем и является паразитным, потому что на его действия отбирается дополнительная энергия, которая была предназначена на целевые действия. В стационарном состоянии системы функционирует некоторое определённое число СФЕ, от нуля до всех. Минимальным шагом изменения уровня функционального состояния является величина, определяемая уровнем срабатывания одной СФЕ (один квант действия). Следовательно, в принципе, переход с одного уровня функционального состояния на другой всегда является дискретным (квантованным), а не гладким, и эта дискретность определяется «калибром» СФЕ.

Число стационарных состояний равно числу СФЕ системы. Системы с большим количеством «мелких» СФЕ будут проходить через динамические процессы более гладко и без сильных рывков, чем системы с небольшим количеством «крупных» СФЕ. Следовательно, динамический процесс характеризуется амплитудой прироста функций системы от минимума к максимуму (минимакс системы, зависит от абсолютного числа её СФЕ), дискретностью или шагом прироста функций (зависит от «калибра» или кванта единичных СФЕ) и параметрами цикличности функций (скоростью нарастания действий системы, периодом фаз цикла и т.д.). Он может быть целевым или паразитным. Следует отметить, что стационарное состояния также является процессом, но установившимся (стационарным) процессом. В таких случаях состояние систем от цикла к циклу не меняется. Но во время каждого цикла в системе происходит очень много различных динамических процессов, потому что система сама состоит из подсистем, в каждой из которых есть свои циклы и свои процессы.

Установившийся процесс сохраняет систему в одном и том же функциональном состоянии и на одном и том же стационарном уровне. По определению, данному выше, если система не меняет своего функционального состояния, то она находится в стационарном состоянии. Следовательно, установившийся процесс и стационарное состояние – это одно и то же, потому что независимо от того, находятся ли системы в стационарном состоянии или в динамическом процессе, в их подсистемах всегда могут быть какие-либо стационарные или динамические процессы. Например, даже просто рецепция рецептором «Х» является динамическим процессом. Отсюда – нет абсолютно инертных (бездеятельных) объектов, любой объект нашего Мира тем или иным образом как-то действует. Предполагается, что полностью «бездеятельным» объект может быть при нуле градусов Кельвина (абсолютный нуль).

Попытки получить абсолютно бездеятельные системы предпринимались путём замораживания тел до долей градусов Кельвина. Но заморозить тело до абсолютного нуля, видимо, не удастся, потому что тело будет всё равно двигаться в пространстве, пересекать какие-либо магнитные, гравитационные или электрические поля и взаимодействовать с ними. Поэтому, вероятно, на данный момент в принципе невозможно получить абсолютно инертное и бездеятельное тело. Целостный организм представляет собой мозаику систем, находящихся или в разных стационарных состояниях, или в динамических процессах. Можно было бы возразить, что в организме вообще нет систем в стационарном состоянии, поскольку в любых его системах постоянно происходят какие-либо динамические процессы.

Во время систолы давление в аорте возрастает, а во время диастолы падает, сердце постоянно работает, кровь непрерывно течёт по сосудам, и т.д. Всё это правильно, но оценка функций системы проводится не по текущему её состоянию, а по циклам её деятельности. Поскольку все процессы в любых системах циклические, в том числе и в организме, то критерием стационарности является неизменность интегрального состояния системы от цикла к циклу. Аорта реагирует на внешнее воздействие (на ударный выброс левого желудочка) тем, что по мере нарастания давления напряжение её стенок возрастает, и по мере его снижения – падает. Но если взять период времени больший, чем период одного кардиоцикла, то интегральное состояние аорты от кардиоцикла к кардиоциклу не меняется и является стационарным.

Оценка функционального состояния систем. Оценка может быть качественная и количественная. Наличие (отсутствие) каких-либо волн на кривой является качественной оценкой, а их амплитуда или частота – количественной. Для оценки функционального состояния любых систем необходимо сравнение результатов измерений параметров функций с тем, что должно быть у данной системы. Для того чтобы судить о наличии (отсутствии) патологии, только измерения какого-либо параметра недостаточно. Например, у кого-то мы измерили артериальное давление и получили значение 190/100 мм Hg. Много это, или мало? А сколько должно быть? Чтобы ответить на эти вопросы нужно сравнить полученный результат с нормативной шкалой, т.е., с должной величиной. Если полученное значение отличается от должного, значит есть патология, если не отличается – нет патологии. Если артериальное давление порядка 190/100 мм Hg наблюдается в покое, это патология, если на пике максимальной нагрузки, это норма.

Следовательно, должные величины зависят от состояния, в котором находится данная система. Для оценки параметров существуют нормативные шкалы должных величин. Существуют максимальные и минимальные должные величины, должные покоя и пика нагрузки, а также должные кривые функций. Минимальные и максимальные должные не всегда должны соответствовать состоянию покоя или пика нагрузки. Например, общее периферическое сосудистое сопротивление должно быть максимальным в покое и минимальным в нагрузке. Современная медицина широко использует эти виды должных величин, но почти незнакома с понятием должных кривых. Должная величина – это то, что можно наблюдать у большинства нормальных и здоровых лиц с учётом принадлежности субъекта к определённой нормативной группе похожих субъектов. Если все имеют такую-то величину и нормально существуют в данных условиях, то для того, чтобы данный субъект мог также нормально существовать в этих же условиях, у него должна быть такая же величина. Для этого используют статистические нормативные шкалы, полученные путём обширных детальных статистических исследований у определённых групп субъектов. Это так называемые статистические математические модели. Они показывают, какие параметры должны быть у данной группы субъектов.

Однако использование нормативных таблиц – это примитивный способ оценки функций систем. Во-первых, они дают должные величины, характеризующие только группу здоровых лиц, а не данного конкретного субъекта. Во-вторых, мы уже знаем, что системы каждый момент времени находятся в одном из своих функциональных состояний и это зависит от внешних воздействий. Например, в покое система находится на самом низком уровне функционального состояния, а на пике нагрузке – на самом высоком. Тогда о чём говорят эти таблицы? Вероятно о должных величинах в состоянии покоя систем организма или на пике их нагрузки. Но ведь проблемы больных, это не состояние их покоя, и уровень их ежедневной обычной (рутинной) нагрузки – это не их максимальная нагрузка. Для нормальной оценки функционального состояния организма больных необходимо использовать не табличные данные должных величин, а должные кривые функций систем организма, то, что сегодня почти не применяется. Совпадение или несовпадение актуальных кривых функций систем организма с должными кривыми будет мерилом их достаточности или недостаточности.

Следовательно, применение нормативных таблиц является недостаточным и не отвечает требованиям адекватной диагностики. Применение должных кривых является более информативным (см. ниже). Статистические математические модели не обладают такой точностью, как бы точно мы ни измеряли бы параметры. Они показывают, какие величины параметров должны быть у определённой группы субъектов, похожих по определённым признакам, например, мужчин в возрасте 20-30 лет, ростом 165-175 см, курящих или не курящих, женатых или неженатых, белых, желтых или черных и т.д. Статистические модели намного проще детерминированных, но и менее точные, поскольку по отношению к данному субъекту можем знать лишь с определённой долей вероятности, например, в 80%.

Статистические модели применяют в тех случаях, когда мы не знаем всех элементов системы и законов их взаимодействия. Тогда мы выискиваем похожие системы по значимым признакам, каким-то образом измеряем результаты действия всех этих систем, действующих в сходных условиях (клинические испытания), и вычисляем средний результат действия. Предположив, что данный субъект мало чем отличается от других, иначе он не был бы похож на них, мы говорим: – «Раз у них такие-то параметры данной системы в таких-то условиях и они живут без проблем, значит и у него должны быть такими же эти параметры, если он находится в этих же условиях». Однако условия проживания субъекта постоянно меняются. Изменение или неучёт даже одного значимого параметра может значительно изменить результаты статистических исследований, и это является большим недостатком статистических математических моделей. Кроме того, часто статистические модели вообще не раскрывают суть патологического процесса.

Функциональная остаточная ёмкость лёгких (ФОЕ) показывает объём лёгких в конце нормального выдоха и является определённым показателем числа функциональных единиц вентиляции ФЕВ. Следовательно, увеличение ФОЕ указывает на увеличение числа ФЕВ? Но у больных эмфиземой лёгких ФОЕ значительно увеличена. Что же, у них число ФЕВ увеличено? Абсурд, поскольку мы знаем, что при эмфиземе происходит разрушение ФЕВ! А у больных с недостаточностью насосной функции левого желудочка наблюдается уменьшение ФОЕ. Значит у них уменьшено число ФЕВ?

Без знания динамики функций аппарата внешнего дыхания и лёгочного кровообращения невозможно дать точного ответа на эти вопросы. Следовательно, основной недостаток статистических моделей заключается в том, что достаточно достоверные результаты исследований можно получить лишь в том случае, если строго соблюдать все значимые условия, которые определяют данную группу субъектов.

Изменение или добавление одного или нескольких значимых условий исследования, например, рост, пол, вес, цвет глаз, открытое окно во время сна, место жительства и т.д., может сильно изменить конечный результат, добавив новую группу субъектов. В результате, если мы хотим знать, например, жизненную ёмкость лёгких у жителей Нью-Йорка, мы обязаны проводить исследования именно у жителей Нью-Йорка, а не у жителей Москвы, Парижа или Пекина, и эти данные могут не подходить, например, для жителей Рио-де-Жанейро. Более того, нормативы у жителей разных районов Нью-Йорка могут быть различными, в зависимости от национальной принадлежности, загрязнённости внешней среды этих районов, социального уровня и пр. Конечно же, можно исследовать все мыслимые варианты групп субъектов, и выработать нормативы, например, для мужчин в возрасте от ... и до..., курящих или не курящих сигары (трубки, сигареты или папиросы) с высокой (низкой) концентрацией никотина, коренных жителей (эмигрантов), белых, чёрных или желтых и т.д. Это потребует гигантских усилий и всё равно не оправдает себя, поскольку мир постоянно меняется и эту работу каждый раз придётся повторять. Тем более невозможно выработать статистические нормативы для бесконечного числа групп субъектов во время динамических процессов, например, физических нагрузок, в разные фазы патологических процессов и т.д., когда число значений каждого отдельного параметра очень велико. Когда совершенно неизвестны детали системы, но известны варианты реакции системы и их весовые вероятностные коэффициенты, появляется статистическая математическая модель системы.

Неточность этих моделей носит принципиальный характер и обусловлена вероятностным характером функций. По мере изучения системы начинают проявляться детали её строения. В результате появляется эмпирическая модель в виде формулы. Эта модель более точная, чем статистическая, но она всё ещё носит вероятностный характер. Когда известны все детали системы и полностью раскрывается механизм её работы, появляется детерминированная математическая модель в виде формулы. Её точность обусловлена только точностью методов измерения. Применение статистических математических моделей оправдано на первых этапах любого познания, когда детали изучаемого явления неизвестны. На этом этапе познания вводится понятие «чёрного ящика», когда мы ничего не знаем о строении этого «ящика», но нам известна его реакция на некоторые воздействия. Типы его реакций выявляются с помощью статистических моделей и далее, с помощью логики, выявляются детали его систем и их взаимодействие. Когда всё это выявлено, наступает очередь детерминированных моделей, а оценку функций систем проводят не по табличным данным, а по должной кривой функции системы. Должная кривая функции системы – это должное множество значений функции данной конкретной системы у данного конкретного субъекта при изменении её нагрузки от минимума до максимума.

Сегодня должные кривые почти не используются и вместо должных кривых применяют экстремальные минимальные и максимальные должные величины. Например, должная вентиляция лёгких в покое и на пике нагрузки. Для этого проводят максимальную нагрузку в однотипных группах людей и измеряют вентиляцию лёгких в покое и на пике нагрузки. После статистической обработки появляются должные величины вентиляции лёгких для условий покоя и пика нагрузки. Недостаток экстремальных должных величин заключается в том, что этот метод малопригоден для больных. Не все больные могут нормально выполнить нагрузку и прерывают её задолго до достижения должного максимума. Больной мог, например, дать должную вентиляцию лёгких, но он просто прекратил нагрузку слишком рано. Как же оценивать функцию? Это можно сделать только с помощью должной кривой. Если актуальная кривая совпадает с должной кривой, функция нормальная на участке совпадения. Если актуальная кривая ниже должной кривой, она отстающая. Наклонная прямая из вертикальных отрезков прямой – должная кривая. Вертикальная пунктирная прямая – граница перехода нормальной или отстающей функции в недостаточную (в плато).

Недостаток должных кривых в том, что для их построения необходимо использовать детерминированные математические модели систем, которых пока есть очень мало. Они строятся на основе знания причинно-следственных связей между элементами системы. Эти модели наиболее сложные, трудоёмкие и во многих случаях пока невыполнимые. Поэтому в практической медицине они почти не применяются и это является причиной отсутствия аналитической медицины. Но они наиболее точные и показывают, какие параметры должны быть у данного конкретного субъекта в любой момент времени. Только использование должных кривых функций позволяет верно оценить актуальные кривые. Отличие детерминированных математических моделей от статистических таблиц заключается в том, что в первом случае вырабатываются должные величины для конкретно данного субъекта (персональные должные), а во втором – должные величины для группы похожих на данного субъекта лиц.

Возможность построения детерминированных моделей зависит только от меры нашего знания об исполнительных элементах системы и законов их взаимодействия. Примером статистической нормативной шкалы в механике может быть вычисление вероятности попадания очередного броска камня в заданную цель. После серии бросков, выполнив определённые статистические вычисления можно прогнозировать, что очередной бросок с такой-то степенью вероятности попадёт в цель. Если же для этого использовать детерминированную математическую модель (баллистику), то зная вес камня, силу и угол броска, вязкость воздуха, скорость и направление ветра и т.д., можно точно вычислить и предсказать место падения камня.

«Дайте мне точку опоры и я переверну земной шар», сказал Архимед, имея ввиду, что у него была детерминированная математическая модель механики движений. Живой организм – слишком сложная и многокомпонентная система. Учесть все параметры и их взаимосвязи невозможно, поэтому статистические математические модели не могут адекватно описать состояние систем организма. Но совместное использование статистических и детерминированных моделей позволяет с достаточной степенью точности оценивать параметры живых систем. Со временем, по мере накопления знаний, статистические модели сменяются детерминированными. Техника намного проще биологии и медицины, потому что объектом её познания являются относительно простые системы (машины), построенные человеком. Поэтому её развитие и процесс смены статистических математических моделей на детерминированные ушёл далеко вперёд, по сравнению с медициной. Тем не менее, на передовых позициях любых наук, в том числе и технических, там, где не всё ещё ясно и познано, статистика сохраняет свои позиции, поскольку она помогает выявлять элементы систем и законы их взаимодействия. Для чего мы проводим обследование субъекта и оценку функций систем его организма? Для того чтобы знать, насколько он отличается от ему подобных? Возможно. Но, вероятно, основная цель обследования больного – определить, может ли он нормально существовать без медицинской помощи, и если нет, то какую помощь ему оказать.

Патологический процесс – это процесс разрушения каких-либо СФЕ систем организма, в котором одну из ключевых ролей играет порочный круг. Однако порочные круги начинают срабатывать лишь при определённой степени нагрузки. Ниже этого уровня они не появляются и не разрушают СФЕ. Т.е., ниже определённого порога нагрузки (механической, тепловой, токсической и т.д.) нет патологического процесса, и нет болезни. Следовательно, определив порог начала появления порочного круга, мы сможем узнать верхний «потолок» качества жизни данного больного. Если условия его проживания (ритм жизни) позволяют ему не превышать этот «потолок», значит в этих условиях данный субъект не будет болеть. Если ритм жизни требует больше, чем могут дать возможности его организма, то он будет болеть. Чтобы не болеть он должен ограничить себя в некоторых своих действиях. Ограничить себя в своих действиях – это значит снизить уровень жизни, лишить себя возможности выполнять некоторые действия, которые могут делать другие, или которые он сам делал ранее, но которые сейчас недоступны данному больному в силу ограничения ресурсов его организма из-за дефектов. Если эти ограничения касаются только получения удовольствий, таких как, например, игра в футбол, это как-то можно перенести. Но если эти ограничения касаются условий жизни больного, то нужно каким-то образом это учесть.

Например, если его квартира расположена на первом этаже, то для вполне нормального образа жизни его максимум потребления О2 должен быть, например, 1000 мл в минуту. Но если он проживает, например, на третьем этаже, а в доме нет лифта и для подъёма на третий этаж пешком он должен уметь усваивать 2000 мл/мин О2, в то время как он может усваивать всего лишь 1000 мл/мин О2, то что же делать? У больного возникает проблема, которую можно решить лишь с помощью каких-либо лечебных мероприятий или сменив условия жизни. В клинической практике мы почти не оцениваем функциональное состояние больного с точки зрения его соответствия условиям проживания. Конечно это тривиально и мы догадываемся об этом, но пока ещё нет объективных критериев и соответствующей методологии оценки соответствия функциональных резервов организма больного условиям его жизнедеятельности. Эргономика невозможна без системного анализа.

Основным критерием достаточности функций организма для данных условий его проживания должно быть отсутствие возникновения порочных кругов (см. ниже) при данном уровне обычных жизненных нагрузок. Если в данных условиях возникают порочные круги, то нужно, либо каким-то образом усилить функции систем организма, либо данный больной обязан сменить условия проживания, чтобы порочные круги не срабатывали, либо он будет постоянно болеть со всеми вытекающими отсюда последствиями. Таким образом, мы нуждаемся не только в знании минимальных или максимальных должных величин, которые мы можем получить, используя статистические математические модели. Мы также нуждаемся в знании бытовых должных величин этих же параметров, которые должны быть у данного конкретного больного, чтобы условия его проживания не приводили бы к развитию патологических процессов и не разрушали бы его организм. А для этого нам нужны детерминированные математические модели.

 

Системы стабилизации и пропорциональные системы. Существует множество типов различных систем. Но для нас особое значение имеют системы стабилизации и пропорциональные системы. У первых результат действия всегда сохраняется один и тот же (стабильный), не зависит от силы внешнего воздействия, но зависит от приказа. Например, рН крови должен быть всегда равен 7.4, артериальное давление – 120/80 мм Hg, и т.д. (системы гомеостаза), независимо от внешних воздействий. У вторых результат действия зависит от силы внешнего воздействия по какому-либо определённому закону, задаваемому приказом, и пропорционален ему. Например, чем больше мы выполняем физической работы, тем больше мы должны потреблять О2 и выделять СО2. Система стабилизации использует два рецептора – «Х» и «Y». Рецептор «X» используется для запуска системы в зависимости от наличия внешнего воздействия, а рецептор «Y» – для измерения результата действия. На вход приказа блока управления системы стабилизации подается приказ – задание, какой величины должен быть результат действия.

Система стабилизации должна выполнять это задание, т.е., поддерживать (стабилизировать) результат действия на заданном уровне, независимо от силы внешнего воздействия. Стабильность результата действия обеспечивается тем, что в «базе данных» блока управления есть соотношения числа активных СФЕ и силы внешнего воздействия и осуществляется по логике ООС – если результат действия увеличился, то нужно уменьшить его, если уменьшился, то увеличить его. Для этого блок управления должен содержать ППС и ООС. Следовательно, простейший блок управления (ППС) для систем стабилизации не подходит. Нужен как минимум простой блок управления, который содержит также и ООС. У системы стабилизации до вертикальной пунктирной прямой результат действия системы стабильный (нормальная функция, кривая идёт горизонтально). После пунктирной прямой функция падает (возрастает), - стабилизация нарушилась (недостаточность функции). У пропорциональной системы до вертикальной пунктирной прямой её функция нарастает (падает) пропорционально внешнему воздействию (нормальная функция). После пунктирной прямой функция не меняется (вошла в насыщение, перешла в плато - недостаточная функция).

В системе стабилизации измерительный элемент постоянно измеряет результат действия системы и передаёт его в блок управления, который сравнивает его с заданным. В случае расхождения результата действия с заданием этот блок принимает решение о тех или иных действиях и заставляет элементы исполнения действовать таким образом, чтобы это расхождение исчезло. Внешнее воздействие может меняться в различных пределах, но результат действия должен оставаться стабильным и быть равным заданному. На это система затрачивает свои ресурсы. Если ресурсы заканчиваются, система стабилизации перестаёт стабилизировать результат действия и с этого момента начинается её недостаточность. Примером стабилизации, например, является скорость вращения звезды в вакууме. Если радиус звезды уменьшится, то скорость её вращения увеличится и усилятся центробежные силы, которые увеличат её радиус и скорость вращения уменьшиться. Если радиус звезды увеличится, то всё произойдёт в обратном порядке. На этом же принципе фигурист на льду регулирует скорость вращения своих пируэтов. Пропорциональная система также должна использовать оба рецептора «Х» и «Y». Один из них измеряет входное воздействие, а другой – результат действия системы. На вход блока управления подается приказ – задание, какой должна быть пропорция между внешним воздействием и результатом действия. Поэтому такие системы называются пропорциональными. Внешнее воздействие может меняться в различных пределах. Но блок управления должен подстраивать работу элементов исполнения таким образом, чтобы сохранялась та пропорция между внешним воздействием и результатом действия, которая была «предписана» (задана) в установке. Примерами пропорциональных систем являются, например, усилители электрических сигналов, механические рычаги, морские течения (чем больше прогрев воды в океане, тем сильнее Гольфстрим), атмосферные явления и т.д. Таким образом, примеры систем стабилизации и пропорциональных системы можно найти в любом мире, и не только в биологических системах.

Активные и пассивные системы. Пассивными системами называются те системы, которые не затрачивают энергии на свои действия. Активными системами называются те системы, которые затрачивают энергию на свои действия. Однако, как уже не раз подчёркивалось, любое действие любых систем требует затрат энергии. Ни одно действие, даже самое ничтожное, невозможно без затрат энергии, потому что, как уже было сказано, действие – это всегда взаимодействие между системами или её элементами. А любое взаимодействие – это связь между системами или её элементами, которая для своего создания требует вложения в неё энергии. Поэтому любое действие требует затрат энергии. Следовательно, любые системы потребляют энергию, в том числе и пассивные. Различие между активными и пассивными системами только в источнике энергии. Каким же образом действует пассивная система?

Если система находится в равновесном состоянии с окружающей средой и на неё не оказывается никакого воздействия, то система не должна делать никаких действий. А раз она не совершает действий, она не потребляет энергию. Она пассивна до того момента, когда она начнёт действовать и лишь тогда начнёт потреблять энергию. Равновесие карандаша обусловлено сбалансированным толканием (давлением) пружин на карандаш. Пружинки являются не просто случайными группами элементов (набором атомов и молекул), а пассивными системами с петлями ООС и исполнительными элементами на молекулярном уровне (межмолекулярными силами в стальных пружинках), которые стремятся сбалансировать силы межмолекулярных связей, что проявляется в виде силы напряжения пружин. Поскольку в случае отсутствия внешнего воздействия нет действий самой системы, то нет и энергозатрат, система пассивно ждёт появления внешнего воздействия.

У обоих типов систем одна и та же цель – удерживать карандаш в вертикальном положении. В пассивных системах эта функция выполняется пружинами (пассивными СФЕ, А и В) и столбами воздуха, заключёнными в резиновые баллончики (пассивные СФЕ, D). СФЕ запасают (используют) энергию во время внешнего воздействия (толкание пальцем карандаша сдавливает пружинки). В активной системе (С) эта же функция достигается за счёт струй воздуха, которые постоянно разрушаются. Эти струи создают моторные вентиляторы (активные СФЕ), которые затрачивают энергию, ранее запасённую, например, в аккумуляторах. Если заключить воздух этих струй в резиновые баллоны, то они уже не разрушатся и будут существовать независимо от вентиляторов, выполняя ту же функцию. Но это уже пассивная система (D). Но вот внешнее воздействие появилось, и карандаш отклонился в сторону. Пружины тут же стремятся вернуть карандаш в прежнее положение, т.е., система начинает действовать. Откуда она берёт энергию для своих действий? Эту энергию принесло внешнее воздействие в виде кинетической энергии толкания пальцем, которое сжало (растянуло) пружинки и они запасли эту энергию в виде потенциальной энергии сжатия (растяжения).

Как только внешнее воздействие (толкание пальцем) прекратилось, потенциальная энергия сжатых пружин превращается в кинетическую энергию их распрямления и это возвращает карандаш обратно в вертикальное сбалансированное положение. Внешнее воздействие повышает внутреннюю энергию системы, которая затем используется для деятельности системы. Есть воздействие – есть избыток внутренней энергии системы, есть ответное действие системы. Нет воздействия – нет избытка внутренней энергии системы, нет её действия. Внешнее воздействие приносит энергию в систему, которая использует её для реакции на это воздействие. Функции пружин могут выполнять струи воздуха, создаваемых вентиляторами, расположенными на карандаше. На «постройку» струй воздуха затрачивается избыток энергии системы «вентиляторы - карандаш», также привнесённой извне, но сохраняемой до нужного времени (например, бензин в баке или электричество в аккумуляторе). Такая система уже будет активной, потому что использует свою внутреннюю энергию, а не энергию внешнего воздействия. Отличие струй воздуха от пружин состоит в том, что струи воздуха состоят из случайных групп молекул воздуха (не системы), движущихся в одном направлении. Среди этих элементов есть элементы исполнения (СФЕ – молекулы воздуха), но нет блока управления, который мог бы построить систему из них наподобие пружин, т.е., обеспечить существование струй воздуха как стабильных отдельных и независимых тел (систем). Эти струи воздуха постоянно строятся пропеллерами вентиляторов и, поскольку у них нет собственного блока управления, постоянно сами собой разрушаются.

Если построить какую-либо систему, которая позволит струям воздуха не разрушаться, например, заключить их в резиновые баллоны, то они смогут существовать уже независимо от вентиляторов. Но в этом случае система стабилизации вертикального положения карандаша перейдёт из категории активных в пассивную. Следовательно, как активные, так и пассивные системы потребляют энергию. Однако пассивные потребляют внешнюю энергию, привносимую самим внешним воздействием, а активные – свою собственную внутреннюю энергию. Могут возразить, что внутренняя энергия, скажем, миоцита всё равно является внешней, привнесённой в клетку извне, например, в виде глюкозы. Это правда, и более того, любой объект содержит внутреннюю энергию, которая когда-либо была внешней.

И, возможно, мы даже знаем источник этой энергии – это энергия Большого Взрыва. На создание любого атома когда-то и где-то была затрачена определённая энергия, которую тем или иным путём можно извлечь из него. Такая внедрённая внутренняя энергия есть у любого объекта нашего Мира и невозможно найти никакой другой объект в нём, который бы содержал абсолютно свою собственную внутреннюю энергию, которую ничто и никогда не внедряло в него. Всегда при взаимодействии систем происходит обмен энергией. Но во время своей деятельности пассивные системы не тратят свою внутреннюю энергию, потому что не «умеют» этого делать, а используют только энергию внешнего воздействия. А активные системы могут тратить свою внутреннюю энергию. Пассивной системой является грудная клетка, которая осуществляет пассивный выдох, и многие другие системы живого организма.

Эволюция систем. Сложный блок управления. Для наилучшего достижения цели система всегда должна выполнять свое действие оптимально, выдать свой результат действия в нужном месте и в нужное время. Блок управления системы решает обе задачи – где и когда нужно срабатывать. Для срабатывания в нужном месте у него должно быть понятие о пространстве и соответствующие сенсоры, поставляющие информацию о ситуации в данном пространстве. Время выдачи результата действия у простых систем, в свою очередь, включает в себя два периода: время, затраченное на принятие решения (от момента появления внешнего воздействия до момента активации СФЕ) и время, затраченное на срабатывание СФЕ (от момента начала активации СФЕ до момента получения результата действия). Время, затраченное на принятие решения, зависит от длительности циклов работы системы, и это было рассмотрено выше. Время, затраченное на срабатывание СФЕ, зависит от свойств самих СФЕ, таких как, например, скорость биохимических реакций в живых клетках, или скорость сокращения саркомера в мышечных клетках, что в немалой степени зависит от скорости расхода энергии этими СФЕ, и от скорости восстановления энергетического потенциала после срабатывания этих СФЕ. Эти скорости в основном являются характеристиками, присущими самим СФЕ, но также определяются сервисными системами, которые обслуживают эти СФЕ. Они также могут управляться блоком управления. Метаболическая, гормональная, простогландиновая и вегетативная нервная регуляция в живом организма призвана как раз для этой цели – в какой-то степени менять скорости биохимических реакций в клетках тканей и условия доставки энергоносителей путём регуляции (сервисных) систем дыхания и кровообращения. Но понятие «в нужное время» означает не только время срабатывания в ответ на внешнее воздействие.

Во многих случаях необходимо срабатывать раньше внешнего воздействия. Однако система с простым блоком управления начинает срабатывать лишь после появления внешнего воздействия. Для живых систем это очень большой (катастрофический) недостаток, поскольку если уже есть воздействие на какой-либо организм, то, возможно, его уже начали кушать. Будет лучше, если система начнёт действовать ещё до того, как это внешнее воздействие начнётся. Если внешняя ситуация угрожает появлением опасного воздействия, то оптимальные действия системы могут предохранить её от него. А для этого нужно знать состояние внешней ситуации, уметь её увидеть, оценить и знать, какие действия необходимо сделать в определённых случаях. Т.е., нужно осуществлять управление по упреждению получения реального результата действия перед внешним воздействием. Для выполнения этих действий он должен содержать специальные элементы, которые могут это делать и которых у него нет.

Простой блок управления может осуществлять управление только по рассогласованию (расхождению) реального результата действия с заданным, потому что система с простым блоком управления не может «знать» ничего о внешней ситуации до того момента, пока эта ситуация не начнёт воздействовать на систему. Знание внешней ситуации для простого блока управления недоступно. Поэтому простой блок управления всегда начинает срабатывать с запаздыванием. Иногда может быть слишком поздно управлять. Если не знать внешней ситуации, то система (живой организм) не сможет сделать прогноз ситуации и не сможет поймать жертву или предупредить встречу с хищником. Таким образом, простой блок управления не может принимать решения о времени и месте срабатывания. Для этого блоку управления нужен специальный анализатор, который может определять и анализировать внешнюю ситуацию и, в зависимости от различных внешних или внутренних условий, может вырабатывать решение о своих действиях. У этого анализатора должно быть понятие о времени и пространстве, в котором разыгрывается определённая ситуация, а также соответствующие информаторы (сенсоры с линиями связи между ними и этим специальным анализатором), которые дают информацию о внешней ситуации. У анализатора-информатора ничего этого нет.

Когда охотник стреляет в летящую утку, он стреляет не прямо в неё, а стреляет с упреждением, потому что знает, что пока пуля долетит до утки, она (утка) за это время переместится вперёд. Как система для поражения утки, он должен видеть всю ситуацию на расстоянии, он должен правильно оценить её, сделать прогноз, имеет ли смысл стрелять, и только на основе такого анализа он должен действовать, т.е., стрелять в утку. Он не может ожидать, пока утка коснётся его (чтобы сработал его информатор «Х») и тогда он мог бы в неё выстрелить. Для этого он должен сначала выделить утку как нужный объект на фоне других ненужных объектов, затем измерить расстояние до утки, пускай даже и «на глаз». Он делает это с помощью своего специального анализатора (зрительного), который не является сенсором «Х» или «У», а является дополнительным сенсором «С» (дополнительные специальные дистанционные рецепторы с афферентными путями). Такими рецепторами могут быть любые рецепторы, которые могут получать информацию на расстоянии – хемо-, тепло-, фоторецепторы и т.д. Зрительный анализатор охотника включает в себя фоточувствительные палочки и колбочки в глазу (фоторецепторы), зрительные нервы и различные мозговые структуры. Он должен распознать все окружающие предметы, классифицировать их и на их фоне выделить и определить местоположение утки (оценка ситуации). Кроме того с помощью реципрокной иннервации он должен так расположить своё тело, чтобы ружьё было направлено точно в то место впереди утки (упреждение), чтобы выполнить свою цель – попасть в утку. Всё это он делает с помощью своего дополнительного анализатора, который является анализатором-классификатором. Простой блок управления систем с ООС, такого дополнительного анализатора-классификатора не содержит. Потому он и называется простым.

У него есть только анализатор-информатор, который чувствует с помощью сенсора «Х» внешнее воздействие только тогда, когда это воздействие уже началось, измеряет свой результат действия с помощью ООС (сенсора «У») лишь тогда, когда этот результат уже появился, и анализирует получаемую информацию уже после того, как был выдан результат действия, потому что для срабатывания ООС требуется время. Кроме того, анализатор-информатор содержит только «базу данных», в которой в явной или неявной форме «записана» таблица должных значений контролируемых параметров (данные), которые нужно сравнивать с данными измерений внешнего воздействия и результатов действия. На основе этих сравнений он вырабатывает решения. Его алгоритм управления основан только на сравнении данных измерений, проводимых рецепторами «Х» и «У», с «базой данных». Если, рассогласование равно «М», то нужно сделать, например, меньше действия, если он равен «N», то больше действия. Простой блок управления не может менять решения об изменении уровня контролируемого параметра, времени включения или глубины ООС, потому что у него нет соответствующей информации. Для выполнения этих действий он должен содержать специальные элементы, которые могут дать ему эту информацию. Что же ему нужно для этого?

Чтобы принять решение, данный блок должен «знать» ситуацию вокруг системы, которая может причинить определённое внешнее воздействие. Для этого, прежде всего он должен «видеть» её, т.е., иметь для этого сенсоры, которые могут получать информацию на расстоянии и без прямого контакта (дистанционный информатор «С»). Кроме того он должен содержать специальный анализатор-классификатор, который может классифицировать внешнее окружение и выделять в нём не все объекты и ситуации, а лишь те, которые могут повлиять на выполнение его целей. Кроме того, в нём должны быть понятия о пространстве и времени. Игра рыбьих косяков и даже дельфиньих стай в окрестностях плывущего боевого корабля не может повлиять на его движение в целевое место назначения. Но «игра» вражеской подводной лодки в его окрестностях может очень существенно повлиять на выполнение его цели. Боевой корабль должен уметь видеть всё его окружение, выделить из всех возможных ситуаций, которые могут быть, исходя из внешней ситуации, только те, которые могут создать такие внешние воздействия на него, которые могут помешать выполнению его цели.

А для этого он должен «знать» возможные варианты ситуаций, которые могут повлиять на выполнение цели данной системы. Для этого он должен иметь «базу знаний», в которой содержится описание всех тех ситуаций, которые могут оказать влияние на выполнение цели. Если в его «базе знаний» нет описания определённых объектов или ситуаций, то он не сможет распознать (классифицировать) объект или ситуацию и не сможет принять верное решение. В «базе знаний» должна сохраняться информация не о параметрах внешнего воздействия, которые хранятся в «базе данных», а о ситуациях вокруг (вне) системы, которые могут привести к специфическому внешнему воздействию. «База знаний» может быть внедрена в блок управления в момент его «рождения» или внесена позже вместе с приказом, причём внедряется в данный блок внешними системами по отношению к данной системе. Если в его «базе знаний» нет описания данной ситуации, он не сможет её распознать и классифицировать. «База знаний» содержит описание различных ситуаций и значимость этих ситуаций для системы. Зная значимость реальной ситуации для достижения цели, система сможет сделать прогноз и принять решение о своих действиях в зависимости от прогноза.

Кроме «базы знаний» у него также должна быть и «база решений» – набор готовых решений, принимаемых блоком управления в зависимости от ситуации и от прогноза, (уставные решения, инструкции), в которой хранятся соответствующие решениях, которые необходимо принимать в соответствующих ситуациях. Если у него нет готовых решений на внешнюю ситуацию, он не может выполнить свою цель. Определив ситуацию и выработав решение, он задаёт приказ для анализатора-информатора, который активирует стимулятор соответствующим образом. Таким образом, блок управления усложняется за счёт включения в его состав информатора «С» и анализатора-классификатора, содержащего «базу знаний» и «базу решений». Потому такие блоки управления называются сложными. Чем сложнее блок принятия решений, тем точнее может быть выбрано решение.

Следовательно, сложный блок управления включает в себя и анализатор-информатор, который имеет «базу данных», и анализатор-классификатор, который имеет «базу знаний» и «базу решений». Не любая живая клетка обладает анализатором - классификатором. В классификации живого мира есть две крупнейшие группы – мир растений и мир животных. Растения, как и многие другие субъекты живого мира, такие как кораллы и бактерии, не обладают дистанционными сенсорами, хотя, в некоторых случаях, может создаться впечатление, что всё же у растений такие сенсоры есть. Например, подсолнечник поворачивает свои головки в сторону солнца, как будто бы у него есть фототаксис. Но он поворачивает головку фактически не в сторону света, а в ту сторону, где больше нагревается его тело, а тепло идёт со стороны света. Тепло ощущается локально самим телом подсолнечника. Специальных инфракрасных сенсоров у него нет. Процесс же фотосинтеза не является процессом фототаксиса. Поэтому растения являются системами с простым блоком управления. И хотя есть очень сложно устроенные растения, способные даже питаться субъектами животного мира, всё равно их блок управления является простым, реагирующим только на прямой контакт.

Например, росянка питается насекомыми, она может заманить их к себе, приклеить к своему наружному желудку и даже сократить его створки. Она хищник и в этом она похожа на волка, акулу или медузу. Она может сделать много действий, подобно животному, но всё это она может делать только лишь после того, как насекомое сядет на неё. Росянка не может гоняться за своими жертвами, потому что она их не видит (нет дистанционных сенсоров). Что бы ни село на неё, даже если это будет маленький камешек, она проделает все необходимые действия и попытается переварить его, потому что у неё нет анализатора-классификатора. Поэтому росянка растение, а не животное. Клетки животных, включая одноклеточных, типа амёбы или инфузории, являются уже системами со сложными блоками управления, потому что обладают как минимум одним из пространственных анализаторов – хемотаксисом. Наличием дистанционных сенсоров животная клетка отличается от любых объектов растительного мира, у которых таких сенсоров нет. Поэтому блок управления является определителем, к какому миру принадлежит данный живой объект.

Медуза не является водорослью, а является животным, потому что у неё есть хемотаксис. Дистанционный анализатор даёт представление о пространстве, в котором нужно передвигаться. Поэтому растения стоят на месте, а животные двигаются в пространстве. Простой блок управления, включающий в себя только анализатор-информатор, является определителем мира минералов и растений. В чём различие между минеральным и растительным мирами, мы увидим ниже. Сложный блок управления, включающий в себя анализатор-классификатор, является уже определителем мира животных. Амёба является таким же охотником, как волк, акула или человек. Она питается инфузориями. Чтобы поймать инфузорию, она должна знать, где та находится и должна уметь двигаться. Она не может видеть свою жертву на расстоянии, но она может её почувствовать химическими органами чувств и стремиться к ней для захвата, у неё есть хемотаксис, вероятно первый из дистанционных сенсорных механизмов. Но кроме хемотаксиса у амёбы также должно быть понятие о пространстве, пусть даже и примитивное, в котором она существует и в котором она должна координировано и целенаправленно двигаться, чтобы поймать инфузорию. Кроме того, она должна уметь выделить инфузорию от других объектов, которые могут её встретиться на пути. Её анализатор-классификатор намного проще, чем, например, у волка, или акулы, потому что у неё нет зрения и слуха и вообще нервных структур, но он может классифицировать внешнюю ситуацию. У неё есть уже сложный блок управления, включающий в себя информатор «С», поэтому амёба не растение, а животное. Как блоки управления могут быть любой степени сложности, так и рефлексы могут быть любой степени сложности – от простейших аксон-рефлексов, до рефлексов, включающих в себя работу коры головного мозга (инстинкты и условные рефлексы).

Число рефлексов живого организма огромно, для каждой системы организма существуют собственные рефлексы. Более того, организм не только сложный сам по себе, но в силу своей сложности он имеет возможность строить дополнительные, временные системы, необходимые на данный момент для какого-либо специфического конкретного случая. Например, система плача является временной системой, которую организм строит на короткий промежуток времени. Блок управления системы плача является примером сложного блока управления. Цель плача – продемонстрировать свои страдания и вызвать жалость к себе. Эта система включает в себя в качестве составных исполнительных элементов другие системы (подсистемы), достаточно удалённые друг от друга, как в пространстве, так и в функциональном отношении (слёзные железы, дыхательные мышцы, альвеолы и бронхи лёгких, голосовые связки, мимические мышцы и т.д.). Сначала определяется внешняя ситуация и в случае необходимости по определённой программе начинает срабатывать рефлекс плача (сложный рефлекс, инстинкт), который включает в себя управление подачей голоса определённого тембра (управление дыхательными мышцами и голосовых связок), всхлипывания (серия прерывистых вздохов), слёзовыделением, определённой мимикой и т.д. Все эти удалённые элементы объединяются сложным блоком управления в единую систему, в систему плача, с очень конкретной и специфической целью продемонстрировать свои страдания другой системе.

Рефлекс плача может быть реализован на всех уровнях нервной системы, начиная от высших центральных мозговых структур, включая вегетативную нервную систему, подкорку и вплоть до коры головного мозга. Но мы рассматриваем только детский плач, который реализован в нервных структурах не выше подкорки (инстинктивный плач). После того, как цель была достигнута (страдания были однозначно продемонстрированы, а была ли вызвана жалость, это выяснится потом) рефлекс прекращается, данный сложный блок управления исчезает, и система распадается на свои составные части, которые продолжают функционировать уже в составе других систем организма. Система же плача исчезает (рассыпается). Откуда блок управления (на уровне подкорки) знает, что сейчас нужно плакать, а в другой момент не нужно? Для этого он распознаёт ситуацию (выделяет её и классифицирует). Этим занимается анализатор-классификатор. Его «база знаний» заложена в подкорку с рождения (инстинкты). Такие действия простой блок управления выполнить не может.

Все действия систем, управляемых простейшими и простыми блоками управления, будут автоматическими. Биологическим аналогом простейшего блока управления являются аксон-рефлексы, работающие по закону «всё или ничего». Простого – безусловные рефлексы, когда в ответ на определённое внешнее воздействие будет определённая автоматическая, но градуированная реакция. Простой блок управления будет лучше адаптировать действия системы, чем простейший, потому что он учитывает не только само внешнее воздействие, но и результат действия системы, который появился в ответ на это внешнее воздействие. Но он не может распознавать ситуации. Такие действия может выполнить сложный блок управления. Он реагирует не на внешнее воздействие, а на определённую внешнюю ситуацию, которая может дать определённое внешнее воздействие. Биологическим аналогом сложного блока управления являются сложные рефлексы, или инстинкты. Во время внутриутробного развития в мозг плода «внедряются знания» («база знаний») о возможных ситуациях. Объём этих знаний огромный.

Цыплёнок сразу может бегать, едва он вылупится из яйца. Крокодил, акула или змея сразу после рождения становятся хищниками, т.е., знают и умеют делать всё, что требуется для этого. Это говорит о том, что у них есть достаточная для этого врождённая «база знаний» и «база решений». В этих случаях мы говорим, что у животного есть инстинкты. Таким образом, система со сложным блоком управления является объектом, который может реагировать на определённую внешнюю ситуацию, в которой может быть это воздействие. Но он может реагировать только на фиксированное (конечное) число внешних ситуаций, описание которых содержится в его «базе знаний» и у него есть конечное число решений на эти ситуации, описание которых содержится в его «базе решений». Для определения внешней ситуации он имеет информатор «С» и анализатор-классификатор. В остальном он похож на систему с простым блоком управления. Он также может реагировать на определённое внешнее воздействие, и его реакция обусловлена типом и числом его СФЕ.

Результат действия системы также градуированный. Число градаций определяется числом исполнительных СФЕ в системе. Он также имеет анализатор-информатор с «базой данных», ППС (информатор «Х») и ООС (информатор «У»), которые через стимулятор (эфферентные пути) управляют системой. В неживом мире аналогов систем со сложным блоком управления нет. Биологическим аналогом систем со сложным блоком управления являются все животные, от отдельных клеток до животных с достаточно развитой нервной системой, включающей головной мозг и дистанционные органы чувств, такие как зрение, слух, обоняние, но у которых невозможно выработать рефлексы на новые ситуации, например, насекомые. Аналогом информатора «С» являются все «дистанционные» рецепторы – зрение (или их светочувствительные аналоги у менее развитых животных), слух и обоняние. Аналогом анализатора-классификатора являются, например, зрительный, слуховой, вкусовой и обонятельный анализаторы, расположенные в подкорке. Зрительный, слуховой, вкусовой и обонятельный анализаторы, расположенные в коре головного мозга, относятся уже к анализаторам-корреляторам.

 

1 2 3 4 5 6 15 16 Далее
Адаптивное тестирование - быстрая и точная оценка персонала
 

Категории статей

Поиск статьи