Арджуна. Картина Николая Рериха
Пётр Анохин. КИБЕРНЕТИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ.
РЕЗУЛЬТАТ КАК КРИТЕРИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ КИБЕРНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
“ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ ” – ИЕРАРХИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ.
Принятие положения, что результат является центральным пунктом системы, неизбежно ведет нас к иному пониманию организации целого организма, в котором происходит объединение систем и субсистем в определенной иерархии.
Прежде всего любая система, как бы она ни была незначительна по объему участвующих компонентов, должна непременно заканчиваться полезным результатом. Организм не мог бы существовать как гармоническое объединение систем с огромным количеством результатов, если бы объединялись только лишь системы в их целостном содержании. Биологический смысл формирования каждой более высокой системы на основе субсистем состоит в том, что объединяются именно результаты суб‑систем, а уже это объединение результатов составляет новый уровень саморегулирующихся систем с новым конечным полезным результатом.
В свою очередь эти более высокоорганизованные функциональные системы заканчиваются также результатом, а эти последние результаты могут объединяться в функциональные системы еще более высокого уровня.
Из этих положений с очевидностью следует, что когда мы говорим о том, что более высокоорганизованная система состоит из субсистем, то это надо понимать отнюдь не в прямом смысле этого выражения. Правильнее было говорить, что всякая функциональная система более высокого уровня организации составляется на основе результатов субсистем, т.е. результатов функциональных систем более низкой организации.
“НАДЁЖНОСТЬ” КАК КИБЕРНЕТИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ.
Хорошо известно, что надёжность, пожалуй, самое устоявшееся понятие в кибернетике. Мы можем часто встретить выражение, что задачей кибернетики является “построение надёжных систем из ненадёжных элементов”. Исходя из органического единства “система – результат”, мы должны сказать, что это выражение представляет собой кибернетический нонсенс.
В самом деле, может ли быть система “надёжной”, если “ненадёжны” ее элементы? Говоря о надёжности элементов, мы в первую очередь, конечно, предполагаем или их “выход из строя”, или их внезапную изменчивость в процессе работы системы. Но если отдельные элементы системы оказываются изменчивыми или нарушенными, то может ли при этом система быть “надёжной”, т.е. не изменить и не нарушить взаимодействия всех ее остальных компонентов?
У гармонически сочетанной функциональной системы, обладавшей всеми чертами саморегуляции, каждое нарушение или изменение ее элементов немедленно ведет к перестройке и перераспределению роли всех других компонентов системы.
Но что же тогда в системе является все‑таки действительно “надёжным”? надёжным является результат деятельности системы
Именно он остаётся одним и тем же, несмотря на радикальные изменения (при нарушениях и переогранизации) как отдельных элементов, так и всей системы в целом.
И в этом состоит универсальный закон приспособления живых систем ко всякого рода экстренным нарушениям. Итак, приведенное выше ходячее выражение о “ненадёжности” элементов и “надёжности” систем является парадоксальным с точки зрения понятия о системе.
Термин “надёжность” во всех саморегулирующихся системах, как общественных, так и биологических и механических, может быть применим только к результату деятельности системы. Именно надёжность результата представляет собой тот примум мовенс (primum movens), который своими отклонениями определяет любую “надёжность”, любое изменение и любую перестройку как в элементах , так и в целой системе.
Иначе говоря, как бы ни была изменена функциональная система и как бы ни было перераспределено участие ее компонентов, элементы и вся система всегда будут надёжными, если и в этих случаях оказался надёжным результат ее деятельности. Применительно к живым системам это положение можно было бы сформулировать следующим образом: результат действия только потому и может стать надёжным, что и элементы системы, и сама она в целом могут быть пластичными, т.е. “ненадёжными”.
ПОНЯТИЕ «ИНФОРМАЦИОННОГО ЭКВИВАЛЕНТА» РЕЗУЛЬТАТА.
Информация, циркулирующая в саморегулирующейся системе, организует ее взаимодействия, которые оканчиваются полезным приспособительным результатом.
В этом смысле мне хотелось бы обратить особое внимание на одно из высказываний Эшби в отношении того, что представляет собой циркуляция информации в системе.
Давая в одной из своих последних работ математическое выражение переходным состояниям системы и кодирования в ней информации, он пишет: “...Суть идеи машины, которая уже давно понималась интуитивно, будучи выражена строго, сводится к тому, что в “машине” мы видим кодированный вариант простой последовательности событий
Едва ли можно согласиться с Эшби, что в “машине”, а в данном случае под машиной им подразумевается биологическая система, кодирование подчиняется “простой последовательности событий”. Конечно, в любой системе, поскольку она подчинена временной структуре нашего мира, события развертываются и кодируются последовательно. Однако в любом изолированном “блоке системы”, функция которого заканчивается полезным результатом, эта последовательность и это кодирование не могут быть безотносительными к этому результату.
В самом деле, фактически на любом этапе циркулирования информации в функциональной системе сама информация неизбежно кодирует какую‑то долю предстоящего результата, будучи подчиненной этому конечному результату. Любой элемент системы в какой‑то степени отражает долю своего локального участия в получении конечного результата, и, следовательно, его информационные взаимоотношения неизбежно должны отражать какой‑то эквивалент его участия в получении результата.
Постараюсь пояснить все вышесказанное конкретным физиологическим примером. Дыхательная система, постоянным промежуточным результатом которой является поддержание устойчивой концентрации С02 – 02 в крови, служит хорошим примером того, что информация, на каких бы этапах системы она ни циркулировала, не может быть безотносительной к конечному полезному результату.
Допустим, что в дыхательном центре сложилась такая ситуация, что после обработки информации от хеморецепторов сосудистой системы, от хеморецепторов ткани, от хеморецепторов сердца и хеморецепторов самого дыхательного центра, т.е. после афферентного синтеза, дыхательный центр дает “команду” на периферию забрать 600 кубиков воздуха. Эта команда в объ‑смном коде выражает нужду организма в кислороде на данный момент. Постараемся понять, как эта информация, или “команда”, будет распространяться по дыхательной функциональной системе через все информационные каналы.
Из моторной части дыхательного центра возбуждение выходит по спинному мозгу и по дыхательным нервным стволам на псе дыхательные мышцы: диафрагму, межреберные мышцы, брюшные мышцы, головные мышцы и т.д. Однако эта информация дыхательного центра распределяется по дыхательным мышцам отнюдь не беспорядочно. Каждая мышца получает нервные импуль‑(ации в таком временном распределении, что в конечном счете все мышцы грудной клетки сокращаются ровно настолько, что в легкие пходит именно 600 см^ воздуха. Следовательно, возбуждение, распространявшееся по нервам, закодировало в количестве им‑пульсаций и интервальных соотношениях именно 600 кубиков воздуха. Наряду с этим дыхательные мышцы грудной клетки в своих сокращениях проявили тот же самый ход, т.е. сократились в такой степени, что забирается именно 600 кубиков воздуха.
Пожалуй, самым интересным элементом дыхательной системы является движение информации в обратном направлении, т.е. когда взяты 600 кубиков воздуха. Статистически выражаясь, п‑е количество альвеол растянуты в такой степени и в такой градации, что они забирают именно 600 кубиков воздуха. Но тогда совокупность весьма разнообразных импульсов от растяжения альвеолярных рецепторов обоих легких будет такова, что в целом эти обратные афферентации по всем волокнам блуждающего нерва должны быть эквивалентны информации именно о 600 кубиках воздуха, взятого легкими. Таким образом, круг замыкается.
Дыхательный центр после обработки всей входной информации посылает потоки эфферентных импульсов, в которых как по частоте, так и по интервалу закодирован будущий результат ‑– взятие 600 кубиков воздуха. Дыхательные мышцы воспринимают эту информацию и трансформируют ее в сократительный процесс, который также в совокупности мышечных волокон отражает исходный код дыхательного центра расширить грудную клетку для взятия 600 кубиков воздуха. Растянутые воздухом альвеолы, несмотря на все многообразие степеней растяжения, в статистической совокупности посылают от своих рецепторов в дыхательный центр информацию о взятии именно 600 кубиков воздуха, а не 500 и 400. Эта информация приходит в дыхательный центр и вступает в сопоставительный контакт с уже известным нам аппаратом – акцептором действия. Такое соотношение было показано в целой серии специальных экспериментов.
Таким образом, сам факт получения приспособительного результата системой неизбежно определяет объем и кодирование информации на всех путях ее распространения: она всюду должна быть эквивалентна результату действия, и на путях его получения, и на путях сигнализации о получении в центральную нервную систему.
Таким образом, из теории функциональной системы следует, что циркуляция информации по компонентам системы не может быть “информацией вообще”; это всегда информация, которая в специфическом коде данного конкретного элемента системы содержит эквивалент или будущего или уже полученного результата.
Все эти соображения, разработанные нами для всех основных функциональных систем организма, дают нам возможность сформулировать следующие положения:
а) наличие приспособительного результата во всякой саморегулирующейся и самоорганизующейся системе радикально ориентирует все потоки информации в системе на этот результат;
б) любой элемент системы проводит или преобразует информацию только в эквиваленте какой‑то доли этого результата;
в) каждый элемент системы , информация которого не отражает параметров результата , делается помехой для системы и немедленно преодолевается пластическими перестройками всей системы в целом.
Сопровождая жизнь на всем протяжении её эволюции, результат подчинил себе все свойства и конструкции функциональной системы, которые в свою очередь обеспечили ему все более и более тонкое приспособление к все усложнявшимся условиям существования от биологического к социальному уровню. В этом именно и состоит главный смысл наличия общих законов функционирования у явлений различного класса: организмов, общественных образований и машин. Все эти классы явлений возникли, развивались и существуют в наше время на основе получения конечного полезного результата. Но именно этот последний оказывает свое императивное влияние на всю систему и на переорганизацию ее компонентов. Он и лежит в основе общих закономерностей различных классов систем.
