Наука и техника Наука и техника - Физиология и кибернетика
  23.10.2018 г.  
Главная arrow Кибернетика arrow Рассуждения конца 60-х arrow Физиология и кибернетика
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Физиология и кибернетика
Рейтинг: / 1
ХудшаяЛучшая 
21.10.2010 г.

П. К. Анохин
действительный член Академии медицинских наук СССР
Если принять наиболее распространенное мнение, что кибернетика в настоящее время является самым синтетическим и в то же время самым молодым научным направлением, переживающим еще стадию младенчества, то можно смело утверждать, что первой и заботливой нянькой младенца была физиология.

Известно, что Н.Винер, начинатель кибернетического направления, оформивший математические положения кибернетики, вскоре перешел к серьезному изучению физиологии. Он поехал в Мексиканский университет к своему хорошему другу, ученику Вальтера Кеннона, профессору А. Розенблюту. Здесь он изучал общие принципы деятельности организмов и машин и вместе с тем испытывал возможность применения математического анализа к явлениям физиологического порядка. Только после этого Винер приобрел смелость в аналогизировании работы организмов и машин, а его представления о живом организме приобрели научную достоверность.
Профессор Розенблют в личной беседе с автором этих строк сообщил, что Винер не ограничивался лишь теоретическим изучением физиологии, наоборот, он занялся непосредственно экспериментами. Это обеспечило ему свободу в выборе тех физиологических примеров, которыми так богаты его последние произведения.
Что же представляет собой кибернетика в ряду научных дисциплин в настоящий период ее развития?
Кибернетика является новой областью знаний, ставящей своей целью отыскание общих принципов функционирования машин, организмов и общества и на основе этих принципов разработку математических правил управления и регулирования рабочих систем, включающих в себя обратную связь.
В настоящее время еще нет общей формулы, которая охватывала бы достаточно полно все разветвления исследовательской работы, которые возникли на основе этого нового направления мысли. В то время как одни ученые фиксируют внимание на возможности управлять различными машинами и регулировать их работу с помощью обратной связи, другие, наоборот, сосредоточивают свое внимание на самом факте наличия информации в сложных рабочих системах. Так возникла теория информации, которая составляет по существу только один фрагмент самого принципа кибернетического подхода к изучению сложных явлений.
Имеются и такие ученые, которые ставят акцент на важности взаимного оплодотворения различных научных дисциплин, исторически получивших чрезмерную специализацию, и в этом нельзя не видеть очень существенного свойства кибернетического направления мысли. Исторически так сложилось, что развитие науки шло с исключительным подчеркиванием отдельных областей знания, отдельных процессов и часто весьма детализованных функций. Однако уже вскоре было замечено, что в такой исключительной специализации исследователь часто теряет общие горизонты всей проблемы в целом.
Кибернетика с самого момента своего зарождения пошла по пути преодоления этой специализации. Уже первые конгрессы по кибернетике проходили при участии самых различных специалистов: математиков, философов, физиологов, экономистов и т. д. Казалось бы, что Может быть общего у специалистов столь различных профилей? Тем не менее это общее существует и установленный с тех пор контакт между различными специалистами не нарушается. Почти каждая страна имеет специальное общество, которое на своих конференциях обсуждает общие принципы, лежащие в основе многочисленных специализованных научных и технических направлений.
1. Некоторые частные принципы кибернетики
С самого начала развития кибернетики, как своеобразного интегрирующего направления науки, наметились те узловые вопросы, которые дают наибольший практический эффект и наиболее легко поддаются математической обработке. Отсюда некоторая диспропорция между разрешением общих принципов кибернетического мышления и частных вопросов, составляющих лишь отдельные узловые пункты кибернетической системы. Именно поэтому общие принципы кибернетики оказываются в настоящее время менее разработанными и менее четкими в научном отношении, чем ее частные принципы, создавшие ей справедливую репутацию в высшей степени полезного не только теоретического, но и практического направления. Вместе с тем разработка частных вопросов оказалась столь интенсивной, что они очень часто относились к области самой кибернетики.
Так, например, весьма разрослась теория информации, теория программирования, теория автоматического регулирования, теория кодирования и т. д.
Здесь с кибернетикой произошло нечто подобное тому, с чем вначале она сама вела такую упорную борьбу: некоторые ее частные области получили столь широкую разработку (теория информации и теория связи), что многие авторы уже не хотят знать никакой другой кибернетики, кроме этих отдельных направлений.
Теория информации является в высшей степени ответственным участком кибернетики, имеющим общие пункты соприкосновения между работой машин, общества и организмов. Под информацией понимается сумма воздействий на организм, машину или общество, которая дает нечто новое в деятельности этих систем и может быть использована для конструирования последующего поведения или последующих действий. Понятием информации нивелируется значение входящих сигналов, в какую бы систему они ни входили, лишь бы они являлись важными для работы этой системы. Так, например, вид хищника, как зрительное раздражение для мелкого животного, так же, как афиша, извещающая человека о новом кинофильме, и так же, как вспышка лампочки во входном фотоэлементном устройстве автоматически регулирующейся машины -  все это является информацией, которая может быть выражена в физических показателях, причем последние могут быть точнейшим образом представлены в математических величинах. Совершенно очевидно, что судьба информации и тех преобразований, которые произойдут в ней на отдельных этапах продвижения по рабочим системам, конечно, могут быть очень различны в зависимости от качества и специфики этих систем. Однако самый факт обобщения этих сигналов в понятие информации свидетельствует о значительном продвижении вперед.
Как полагают некоторые математики и кибернетики, сила кибернетического направления мысли состоит в том, что математический расчет физических параметров на более просто устроенной рабочей системе (машине) даст возможность в какой-то степени аналогизировать этот расчет и для более сложных рабочих систем (организма и общества), а дальше нахождение общих математических закономерностей поможет прогрессивно исследовать в живых организмах те процессы, которые до сих пор были недоступны для исследования.
Очень важным для кибернетики является тот факт, что информация непрерывно циркулирует во всех рабочих системах с автоматической регуляцией и что особенно важно, циркулирует она как в прямом (на путях управления объектом), так и в обратном направлении (на путях информации о состоянии объекта). Так постепенно возникла специальная задача точного расчета параметров входящих сигналов, закономерностей, их преобразования на всех узлах системы и их отношения к конечному эффекту. Для организма теория информации имеет особенно важное значение. Так, например, точный расчет параметров зрительного или слухового раздражителя, который действует в данный момент на организм, значительно обогатился теми математическими разработками, которые дает теория информации. Если же взять факт дальнейшего преобразования этой информации, т. е. перевода фотоэнергии в нервную энергию возбуждения, то уточнение физических параметров раздражителя окажется чрезвычайно полезным.
В настоящее время проблема приложения теории информации к физиологическим процессам, в особенности в области физиологии органов чувств и анализаторов,
Советском   Союзе   разрабатывается   профессором Г. В. Гершуни. Теория информации нашла в целом ряде случаев совершенно неожиданное применение. Поскольку всякое воздействие на организм неизбежно приводит к каким-то интрамолекулярным перестройкам или в специфических рецепторных элементах, или в клетках всего тела организма, то возникла мысль, что и клетки тела, кумулирующие в себе все наследственные качества человека, получают «информацию». Эта идея в последние годы интенсивно разрабатывается в ряде стран, в том числе в Советском Союзе. Ученые стремятся выяснить, какое воздействие на зародышевые клетки может способствовать увеличению информации конденсированных в цепях белковых молекул ядра и протоплазмы и каким образом эта информация может быть донесена до онтогенетических этапов развития организма.
Как можно видеть, преобразование и передача информации в машинах, организмах и обществе является той общей основой, которая объединяет эти различные системы.
Понятно поэтому, что теория информации, разрабатывая возможность передачи именно информации, а не энергии, должна была столкнуться с целым рядом важнейших новых для науки проблем. К таким проблемам относятся физическая и техническая оценка решающих узлов передачи информации, расчет отдельных параметров этой информации, что особенно важно для биологических наук, кодирования многообразной информации в экономные комплексы и т. д.
Так постепенно сложилась целая наука, открывшая возможность анализа таких сторон в передаче информации, которые раньше были науке неизвестны. В настоящее время в физиологии широко используются отдельные положения теории информации и особенно разнообразные способы кодирования информации, благодаря которым в нервной системе организма достигается тончайшее и точнейшее отражение внешнего мира.
Неизбежно должен был возникнуть вопрос о проходимости тех каналов, по которым циркулирует информация. В самом деле, если человеческое ухо воспринимает вполне определенный диапазон частот, а в звуковом составе речи есть комбинация наиболее благоприятных для слуха модулированных колебаний этих частот, то неизбежно должен возникнуть вопрос о том пределе, до которого слуховой аппарат может допустить всевозможные нагрузки звуковыми колебаниями. Так постепенно от основного русла теории информации начинает вычленяться новая ветвь - «теория связи», одной из главных задач которой является расчет пропускной способности каналов связи. Для разработки этой теории как частного принципа кибернетики были созданы целые школы, она сыграла огромную роль в усовершенствовании средств связи и в особенности в борьбе с шумами и с так называемой потерей информации.
Для физиологии нервной системы оба этих частных раздела кибернетики - теория информации и теория связи - играют большую роль. Они позволяют применить математический аппарат при анализе тех нервных импульсаций, которые возникают и передаются по нервным проводникам с различной скоростью. Так, например, можно рассчитать временные соотношения между нервными импульсами, поступающими в ганглионарный аппарат с различной частотой и по различным нервным волокнам. Скорость развертывания биохимических реакций, возбуждающих ганглий, и физические параметры входящих возбуждений при известных температурных коэффициентах могут в значительной степени определить предсказания конечного эффекта и судьбу входящих нервных возбуждений в центральной нервной системе. Именно эта сторона в последние годы привлекает особое внимание и Н. Винера.

 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam