Иерархия управления живых систем

1Т
УДК 612.821
П.Т. Тукабаев
Новороссийский филиал Современного гуманитарного института, Россия

В данной работе рассматриваются вопросы управления биотехническими системами. Существование
человека без его технического окружения в настоящее время не представляется возможным. Автором
предложена теория интеллектуальных самосовершенствующихся биотехнических систем,
включающая в себя упомянутые теории в их развитии. В связи с этим возникают ранее не
рассматриваемые пути и способы управления биотехническими системами. работа имеет не только
теоретическое, но и прикладное значение.
Новейшие исследования выдающихся ученых-системотехников [1], [2] выявляют следующие признаки открытых систем (ОС).
1. Открытость – при условии, что ОС кем-то или чем-то выделена из всеобщего
информационного взаимодействия.
2. Существуют как совокупность всего, составляющего целое.
3. Имеют несчетное множество информационных потоков, каждый из которых может раскрыться сам по себе более чем в счетную совокупность потоков, состоящих
не из безликих бесконечно малых потоков, но из бесконечного разнообразия
структур.
4. Мир открытых систем – это мир динамический, мир, конструируемый непрерывно. Адекватно воспринимать его может только аппарат, ориентированный
на технологические правила организации этого процесса.
5. Понятие информации в природе вообще может быть соотнесено только с
живыми системами биологического уровня.
6. Информация… это то, на основе чего вырабатывается управляющее сообщение
для собеседника, самостоятельно принимающего решения о восприятии или
невосприятии результатов запущенного этим сообщением цикла работы своей
информационной машины.
7. Им свойственен гомеокинетический характер поведения и устройства. Практически все химические реакции обменного типа имеют характер гомеокинетического процесса.
8. «Знают» и умеют использовать z-функцию (бесконечная концентрация
энергии информационных систем).
Логика дополнительности присутствует в устройстве ОС в виде некоторого
принципа, отделяющего сам логический вывод от интерпретации результатов вывода,
и некоторого механизма (или совокупности механизмов и процессов),
обеспечивающего эту раздельную обработку.
Вместе с тем заметим следующее:
a) выводы, приведенные выше, касаются открытых систем вообще;
б) кроме человека, нам до сих пор неизвестны открытые системы (ОС) того
уровня, который описан в виде перечисленных признаков;
в) творцом, способным изменить ОС или произвести на свет новую (сконструировать или реконструировать), является сама ОС – человек;
«Штучний інтелект» 4’2003
61
Тукабаев П.Т.
1Т
г) все необходимое для конструкции или реконструкции ОС имеется в виде
самой ОС и специальных технологий образования и медицины.
Вышесказанное со всей необходимостью требует сравнительного анализа теорий
управления живых систем, так как от этого зависит разработка новых технологий [3],
[4] в образовании и медицине (табл. 1).
Таблица 1 – Сравнение теорий управления (функционирования) живых систем
п\п
Что
рассматривается
Определяющий (инициирующий) момент деятельности системы
Принцип
строения
(системная
организация)
Обеспечение
конечного
результата
Оценка
результатов
деятельности
Принцип
распространения
возбуждения
1
2
2
Рефлекторная
теория
Теория
функциональных
систем
3
Внешний
стимул
4
Сочетание рефлексов, рефлекторная дуга
Комплекс функциональных систем, сложная
стадийная
архитектоника
5
Эффектор
6
Ответное
действие
7
Линейный
Обеспечивающая функциональная
система или
их объединение
Качество
процессов
возбудимости и возбуждения для
поддержания
очага доминирования
Объект управления –
ОУ (не обязательно орган или физиологический процесс)
Обратная
афферентация
Интеграция
опережающих
возбуждений
Эффективность
Застойный
очаг
Объективные и субъективные
(внешние и
внутренние)
категории
оценки
Любое сочетание упомянутых выше,
объединенное
контекстным
управлением
3
Полезный
результат
(исходные
потребности)
4
Теория
доминанты
Значимость
стимула в
подкреплении
очага
Застойный очаг
возбуждения
(интегральный
образ), доминирующий центр
5
Теория
живых
(открытых)
систем
Свободно выбранная программа поведения субъекта
управления
(СУ)
Организм (самосовершенствующаяся интеллектуальная
система управления) со своей
информационной
средой или
киберпространством
Определяющим моментом в деятельности системы по рефлекторной теории
является внешний стимул, по теории функциональных систем – это полезный результат, а теория доминанты на первый план выводит значимость данных раздражителей в
удовлетворении биологических потребностей. Можно, конечно, представить себе
интеллект, зависимый от наркотиков, алкоголя или материальных приобретений,
можно представить и другие причины для возникновения стойких очагов
возбуждения, но в теории ОС значимость данных раздражителей определяется самим
субъектом в зависимости от той роли, которую эти раздражители имеют для
самопознания и самосовершенствования, самоопределения системы.
Инициативу в формировании поведения рефлекторная теория отдает внешним
управляющим воздействиям, теория функциональных систем отмечает ведущую роль
исходных потребностей, а теория доминанты некоего внутреннего состояния – очага
доминанты. По нашему мнению, только интеллект способен свободно выбрать кодекс
62
«Искусственный интеллект» 4’2003
Иерархия управления живых систем
1Т
поведения; причем чем выше уровень самоопределения системы, тем инициативнее
поведение субъекта.
В зависимости от целей внешнего управления, от уровня системы принципом
строения системы можно признать сочетание рефлексов или саморегуляцию, что и
делают рефлекторная теория и теория функциональных систем. Теория функциональных систем, предложенная П.К. Анохиным, постулирует принципиально новый
подход к физиологическим явлениям. Она изменяет традиционное «органное»
мышление и открывает картину целостных функций организма.
Возникнув на основе теории условных рефлексов И.П. Павлова, теория
функциональных систем явилась ее творческим развитием. Вместе с тем в процессе
развития самой теории функциональных систем она вышла за рамки классической
рефлекторной теории и оформилась в самостоятельный принцип организации физиологических функций. Функциональные системы (ФС) имеют отличную от рефлекторной дуги циклическую динамическую организацию. Вся деятельность
составляющих компонентов теории ФС направлена на обеспечение различных
приспособительных результатов, полезных для организма и для его взаимодействия с
окружающей средой и себе подобными. Любая функциональная система, согласно
представлениям П.К. Анохина, имеет принципиально однотипную организацию и
включает общие, притом универсальные для разных функциональных систем,
периферические и центральные узловые механизмы.
С общетеоретической точки зрения функциональные системы представляют
саморегулирующиеся организации, динамически и избирательно объединяющие ЦНС
и периферические органы и ткани на основе нервной и гуморальной регуляции для
достижения полезных для системы и организма в целом приспособительных
результатов. Полезными для организма адаптивными результатами являются:
 обеспечивающие различные стороны метаболических процессов гомеостатические
показатели;
 находящиеся за пределами организма результаты поведенческой деятельности,
удовлетворяющие различным биологическим (метаболическим) потребностям
организма;
 потребности зоосоциальных сообществ;
 социальные и духовные потребности человека.
ФС строятся, прежде всего, текущими потребностями живых существ. Они
постоянно формируются метаболическими процессами. Кроме того, ФС организма
могут складываться под влиянием специальных факторов окружающей организм
среды. У человека это в первую очередь факторы социальной среды. Механизмы
памяти также могут быть причиной формирования ФС, особенно поведенческого и
психического уровней.
Совокупная деятельность множества ФС в их взаимодействии определяет сложные процессы гомеостазиса организма и его взаимодействия со средой обитания.
По мнению П.К. Анохина, ФС представляют единицы интегративной деятельности организма.
Наиболее близок к реальной жизни интегральный образ теории доминанты. Не
отрицая ни в коей мере ни один из перечисленных принципов (это частные случаи),
отмечаем, что реализацию субъекта на уровне организма нельзя представить вне
зависимости от окружающей среды. Интеллект на уровне субъекта структурирует
«Штучний інтелект» 4’2003
63
Тукабаев П.Т.
1Т
окружающую реальность с доступной ему степенью виртуальности, поэтому в теории
ОС принципом строения системы следует считать организм.
Согласно теории ОС, конечный результат обеспечивается программой действий.
Да, играет роль качество процессов возбудимости и возбуждения; да, происходит
избирательное объединение подсистем для получения результата на уровне организма;
да, сигнал проходит от рецептора к эффектору через нервный центр по афферентным и
эфферентным путям, но конечный результат в теории ОС обеспечивается программой
действий. И в процессе управления ОС (медицина, образование) это надо учитывать
обязательно.
Мы все, как субъекты, оцениваем результаты деятельности, своей и других, подчас отрицательно, если она происходит на рефлекторном уровне. Однако наша реакция
на внешние воздействия бывает нередко именно такова. Мы оцениваем свои действия
как зависимые, если постоянно отвечаем с помощью обратной афферентации. В
зависимости от ситуации мы можем действовать экономично или нет, но в теории ОС
оценка результатов деятельности происходит с помощью духовных, нравственных
категорий. Чем более продвинут субъект по пути к достижению упомянутых выше
гуманитарных целей, тем более справедливо для системы данное утверждение.
Системной организацией в теории ОС является интеллектуальная система управления (ИСУ), состоящая из субъекта и объектов управления (СУ и ОУ). ОУ может
быть не только орган или система органов тела человека, но и элементы создания
виртуальных реальностей (протезы, управляемые микрочипами, искусственные органы и ткани). Представляется вполне вероятным, что достижения науки позволят делать
людей-гибридов, заменяя при необходимости органы и ткани некоторыми
устройствами, работающими с различной степенью виртуальности.
Заканчивая сравнение теорий функционирования живых систем, рассмотрим
принципы распространения возбуждения, принятые за основу в каждой из упомянутых теорий. В рефлекторной теории рассматривается линейное, поступательное
распространение возбуждения по рефлекторной дуге от рецептора к мышечному
эффектору. По теории функциональных систем системное возбуждение, формирующее целенаправленный поведенческий акт, разворачивается не линейно, а с опережением реальных результатов поведенческой деятельности. Это предполагает сравнение
достигнутых результатов с запрограммированными на основе предшествующего опыта их свойствами и позволяет животным и человеку корригировать целенаправленный
акт и исправлять ошибки поведенческой деятельности. Учение о доминировании
центров А.А. Ухтомский строил на общих понятиях возбудимости и возбуждения:
повышенная возбудимость, стойкость возбуждения, способность к суммации возбуждений, инерция процессов возбуждения и др. Природу доминанты А.А. Ухтомский
объяснял тем, что наличный доминирующий очаг возбуждения в ЦНС, благодаря
повышенной возбудимости, притягивает к себе другие возбуждения, усиливая тем самым доминирующую деятельность. С другой стороны, и обстановка может, по
А.А. Ухтомскому, усиливать доминанту.
Теория ОС предполагает возможное сочетание распространения возбуждения в
зависимости от уровня избранного ОС поведения и предполагает контекстное
управление деятельностью системы.
Сложность теории ОС, широкое применение свойственных ей информационных
технологий в медицине и образовании непривычно для человеческого сообщества,
привыкшего к внешнему управлению [5]. Высокая точность моделирования таких
64
«Искусственный интеллект» 4’2003
Иерархия управления живых систем
1Т
систем не имеет большого смысла, так как сложность модели приближается к сложности самого объекта; по мере того, как сложность возрастает, точные утверждения
теряют значимость, а значимые утверждения теряют точность. Поэтому практическая
реализация теории ОС (в медицинской технике, в частности) приобретает реальные
очертания только в последние годы.

1.
2.
3.
4.
5.
Поляков А.О. Информодинамическая общность систем. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. – 100 с.
Тукабаев П.Т. Системотехническое представление активных биотехнических систем //
Известия ЛЭТИ. – 2003.
Поляков А.О., Тукабаев П.Т. Информационные проблемы организации обратной связи при
взаимодействии биологических и технических систем // Информационно-управляющие
системы. – 2003. – № 2.
Тукабаев П.Т., Хакимов Б.Б., Спрыгин А.В. Технология разработки персональных систем
самосовершенствования // Искусственные интеллектуальные системы и интеллектуальные
САПР: Сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. – М.: Физматлит. – 2002. – C. 576-582.
Тукабаев П.Т Здравоохранение и системы самосовершенствования // Технологии реализации
личности: Сб. статей НФ СГИ. – Краснодар: Краснодарское книжное изд-во. – 2001. – C. 10-90.
This article presents new outlook at biotechnical systems of considering subsystems as active participants
of systematic interaction. The notion of systemotechnic as an important element of homo sapience role in
his interaction with social environment.
У даній статті представлений новий погляд на біотехнічні системи враховуючих підсистем як активних
учасників систематичної взаємодії. Поняття системотехніки є важливим елементом ролі людини
розумної в її взаємодії із соціальним оточенням.
Статья поступила в редакцию 18.07.03.
«Штучний інтелект» 4’2003
65