Введение в кибернетику - Эшби У.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы пояснить наши допущения, приведем в качестве иллюстраций несколько простых примеров (для простоты сначала приводятся небиологические системы регулирования).
(1) Ванна, регулируемая термостатом. Е — ее температура. Нужное нам множество состояний (ц) — температурный интервал между, например, 36 и 37° С. О есть множество всех тех воздействий, которые могут вывести температуру за эти пределы; сюда входит добавление холодной воды, влияние холодного воздуха, погружение в ванну холодных предметов и т. д. Е обозначает всю регулирующую аппаратуру. Действие Т7 направлено на ослабление влияния В на Е.
(2) Автопилот. Е — вектор с тремя составляющими: горизонтальным, вертикальным. и боковым отклонениями; т] — множество тех положений, при которых все эти составляющие удерживаются в определенных пределах. В есть множество возмущений, способных изменить эти переменные, такие, как порывы ветра, движения пассажиров, нерегулярности в работе моторов. Е обозначает всю аппаратуру (автопилот, элероны, хвостовое оперение и т. д.), действие которой определяет, каким будет влияние Ь на Е.
(3) Велосипедист. Е состоит в основном из его углового отклонения от вертикали, ц есть множество небольших допустимых отклонений. Ь — множество возмущений,
*0/6
ВЫЖИВАНИЕ
233
угрожающих увеличить отклонение. Т7 — все 'приспособления (механические, анатомические, нервные), которые определяют, каким будет влияние ?) на Е.
В дальнейшем будет приведено много других примеров. Пока что мы можем подытожить все изложенное, сказав, что естественный отбор поощряет те наборы ге« нов, которые каким бы то ни было способом ставят регулятор между возмущениями В и существенными переменными Е. При прочих равных условиях, чем лучше Т7 как регулятор, тем у организма больше шансов выжить.
Упр. Какие переменные удерживаются внутри определенных пределов следующими регулирующими механизмами: 1) установка для кондиционирования воздуха; 2) кислородная маска альпиниста; 3) автомобильный стеклоочиститель («дворник»); 4) автомобильные фары; 5) кухонный холодильник; 6) фототаксис растений; 7) темные очки; 8) сгибательный рефлекс (быстрое отдергивание ноги, наступившей на острый камень); 9) моргание при быстром приближении к глазу какого-нибудь предмета; 10) прибор управления артиллерийским зенитным огнем.
10/6. Регулирование блокирует поток информации. По какой шкале можно измерять эффективность любого конкретного механизма Т7 как регулятора? Идеальным термостатом был бы такой, который, несмотря на все возмущения, удерживал бы температуру постоянной на любом желаемом уровне. Вообще говоря, здесь требуются две характеристики: удержание температуры в узких пределах и соответствие этих пределов желаемой области. В особенности следует отметить, что множество допустимых значений ц имеет меньше разнообразия, чем множество всех возможных значений ?, ибо *г\ есть некоторое подмножество, выбранное из множества состояний Е. Если Т7 — регулятор, то введение Т7 между И и Е уменьшает разнообразие, передаваемое от И к Е. Таким образом, существенной функцией механизма Р как регулятора является то, что он блокирует передачу разнообразия от возмущения к существенной переменной.
Поскольку это означает, что в функции регулятора входит также блокировка потока информации, мы рассмотрим этот тезис подробнее, чтобы установить, разумен ли он.
284 ГЛАВА 10. РЕГУЛИРОВАНИЕ В БИОСИСТЕмМ 10/6
Предположим, что мне предлагают на выбор две ванны и мне нужно решить, какую же из них покупать. Я подвергаю каждую ванну в течение дня одинаковым воздействиям и затем гляжу на графики температур. Эти графики выглядят, как на рис. 10/6/1. Нет сомнения, что модель В лучше; и я прихожу к такому решению именно потому, что график В, в отличие от графика А, не дает мне никакой информации о том, какие
Рис. 10/6/1.
воздействия тепла или холода испытала ванна. Термометр и вода в ванне В были, так сказать, неспособны узнать что-либо о возмущениях О.
То же самое рассуждение, с соответствующими изменениями, можно отнести и к автопилоту. Если это хороший регулятор, то пассажиры будут ощущать плавный полет, независимо от ветра. Короче говоря, они будут предохранены от знания того, ветрено ли или нет. Хороший автопилот действует как барьер на пути передачи информации.
То же самое относится и к установке для кондиционирования воздуха. Если я живу в комнате с такой установкой и могу определить по температуре комнаты, что снаружи становится жарко, это значит, что установка работает (как регулятор) плохо. Если же она работает хорошо и если шторы опущены, то я, конечно, не буду иметь ни малейшего представления о том, какова погода
ВЫЖИВАНИЕ
285
снаружи. Хорошая кондиционирующая установка блокирует идущий вовнутрь поток информации о погоде.
То. же самое относится и к регулированию высшего уровня, достигаемому в такой деятельности, как охота для добывания пищи или зарабатывание хлеба насущного. Так, в трудное время неискусный охотник или работник будет голодать и его печень и ткани его тела (существенные переменные) будут доходить до крайних и, возможно, физиологически недопустимых состояний, тогда как искусный охотник или работник переживет это тяжелое время, не доводя своей печени и тканей до крайнего состояния. Другими словами, регулирующая роль его мастерства проявляется, между прочим, в том, что оно не позволяет информации о трудных или легких временах дойти до существенных переменных. Подобно этому, человек, возглавляющий семью, может, если он достаточно искусен, пережить трудное время, не позволив своей семье даже заметить, что происходит нечто необычное. Семейство же менее искусного человека обнаружило бы это.
