Главная
Каталог книг
medicine

Оглавление
Э. Фаррингтон - Гомеопатическая клиническая фармакология
Дэн Миллман - Ничего обычного
Мечников Илья Ильич - Этюды о природе человека
Долецкий Станислав Яковлевич - Мысли в пути
Семенцов Анатолий - 2000 заговоров и рецептов народной медицины
В. Жаворонков - Азбука безопасности в чрезвычайных ситуациях
Алексей Валентинович Фалеев - Худеем в два счета
Глязер Гуго - Драматическая медицина (Опыты врачей на себе)
Йог Рамачарака - Джнана-йога
Уильям Бейтс - Улучшение зрения без очков по методу Бэйтса
Степанов А М - Основы медицинской гомеостатики
Цывкин Марк - Ничего кроме правды - о медицине, здравоохранении, врачах и пр
Кент Джеймс Тайлер - Лекции по философии гомеопатии
Юлия АЛЕШИНА - ИНДИВИДУАЛЬНОЕ И СЕМЕЙНОЕ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ
Подрабинек Александр - Карательная медицина
С. Огурцов, С. Горин - Соблазнение
Малахов Г. П. - Закаливание и водолечение
Йог Рамачарака – Раджа-Йога
Алексей Валентинович Фалеев - Худеем в два счета

 

Степанов А М 

Основы медицинской гомеостатики 

А.М.Степанов 

ОСНОВЫ МЕДИЦИНСКОЙ ГОМЕОСТАТИКИ 

(Лекции по теории и практике биоинформационных коррекций) 

Монография посвящена системным методам анализа переноса и реализации информации в биологии и медицине. Излагаются основополагающие принципы гомеостатики как нового направления науки о принципах управления, использующей закон единства и борьбы противоположностей в природных и социальных системах. Показываются теоретические основы нейрофизио-логических механизмов информационных взаимодействий между врачом и пациентом, а также практические методы освоения и применения методов дистантного биоинформационного регулирования состояния организма больного. 

Содержание 

Предисловие 

Введение 

Часть I 

Гомеостатика как научная дисциплина 

История развития гомеостатики 

Понятийный аппарат общей гомеостатики 

Модель гомеостата и ее свойства 

О некоторых патологиях гомеостатов и их моделях 

Часть II 

Особенности гомеостатов живых систем 

Понятийный аппарат модели живых систем 

Понятия симметричности и ассиметричности гомеостатических сетей 

Целостность, диапазон самостоятельности 

Процессы компенсации и адаптации 

Некоторые свойства симметричных и несимметричных гомеостатов 

О некоторых условиях, необходимых для существования и эволюции гомеостатов 

Часть III 

Гомеостатика биологических систем 

Введение 

Гомеостатическая модель работы генетического аппарата 

Обобщенная гомеостатическая модель работы гена 

Гомеостатическая модель механизма транскрипции 

О гомеостатической модели репликации генетической информации 

Гомеостатическя модель трансляции 

О клеточном симметричном гомеостате 

Состав основных структурно-функциональных единиц 

Подходы к построению гомеостатической модели клетки 

Гомеостатическая модель функционирования ткани 

Патологии тканевых гомеостатов 

Гомеостатическая модель тканевых систем (органов) 

О гомеостатической модели организма как целого 

Популяция как гомеостат 

Гомеостаты экосистем 

Часть IV 

Медицинская гомеостатика 

Медицинская гомеостатика в системе медицинских дисциплин, 

методы и область применения 

Анализ литературы по гомеостатической терапии 

Классификации методов обучения 

Школы и учения, повышающие потенции к сознательному изменению 

психофизиологического функционирования организма (обучение парадигмам) 

Методы прямого обучения целительству 

Классификация методов диагностики 

Классификация методов целительства 

Обучение приемам психофизиологического тренинга 

Методологические аспекты психотренинга 

Курс психорегулирующей тренировки для начинающих 

Подготовка к занятию 

Структура группового занятия 

Формулы словесного внушения и их динамические особенности 

Некоторые замечания о ситуациях, возникающих в процессе тренинга 

Формулы словесного внушения на втором и третьем занятии 

Курс психорегулирующей тренировки 2-й ступени 

Курс психорегулирующей тренировки третьего этапа 

Тренинг рук для дистантной диагностики 

Тренировка рук 

Упражнения для пальцев 

Упражнения для ладоней 

Упражнения по управлению энергопотоком 

Упражнения по отработке диагностирования 

Дистантная диагностика руками 

Определение границ и качественных характеристик биополя 

Топическая диагностика по биополю 

Работа с выделенными органными фантомами 

Диагностика по фотографии, по образу 

Диагностика глазами 

Контактная и бесконтактная ритмодиагностика 

Диагностика информационных инфекций 

Диагностика с помощью индикаторов (рамки или маятника) 

Метод диагностики по Ф.Д.Фоксу 

Диагностика методом кольцевого теста Омура 

Лечение 

Некоторые аспекты дистантных влияний 

Общие принципы проведения контактной и дистантной терапии 

Лечение руками. Пассы 

Примеры лечения некоторых заболеваний 

Головная боль 

Гипертония 

Гипотония 

Кардиопатии 

Кардиоалгии 

Инфаркт миокарда 

При повышении давления в малом круге кровообращения 

Аритмия, пароксизмальная тахикардия 

Общее лечение кардиопатии 

Бронхолегочные заболевания 

Хронический бронхит 

Астма 

Заболевания желудочно-кишечного тракта 

Гастрит хронический 

Язвенная болезнь 

Дискинезия желчных путей 

Холецистит хронический 

Мочеполовая система 

Цистит 

Воспалительные заболевания почек 

Мочекаменная болезнь 

Простатит 

Аденома простаты 

Импотенция 

Альгоменорея (дисменорея) 

Бесплодие 

Другие заболевания 

Ревматизм 

Остановка кровотечения и регенерация тканей 

Снижение общего тонуса 

Отсутствие аппетита 

Очищение кишечника 

Простуда 

Снятие болевых синдромов челюстно-лицевой области 

Стоматит 

Техника безопасности целителя 

Теоретические вопросы психической самозащиты 

Практические вопросы психической самозащиты 

Методы изменения объекта восприятия 

Построение экранов 

Замыкание собственного биополя 

Другие формы защиты 

Защита с изменением субъекта восприятия 

Заключение 

Литература 

Приложение I 

Тонкая энергетическая система человека 

Чакры 

Приложение II 

Зоны отражения внутренних органов на поверхности тела 

Зоны отражения на стопах 

Зоны отражения на кистях рук 

Зоны отражения на лице 

Зоны отражения на поверхности наружного носа 

Зоны отражения на языке 

Зоны отражения неба 

Зоны отражения на радужной оболочке левого глаза 

Зоны отражения грудной клетке 

Предметный указатель 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Концепция Вернадского о единстве мироздания в настоящее время все больше находит признание в научном мире. Представляется, что это единство прежде всего должно проявляться в общности механизмов организации и управления систем различной природы. При этом следует учитывать, что все ультрасложные системы (живые, социальные, экономические и т.д.) являются гомеостатическими, т.е. для их устойчивого существования необходимо поддержание постоянства жизненно важных параметров и функций. Этому служат некоторые общие механизмы управления - гомеостаты, которые в основном определяют жизнь, болезни и гибель таких систем. Отсюда необходимо изучение этих механизмов и учет полученных знаний при решении широкого спектра задач, имеющих гомеостатический характер. Все это, как раз, является предметом гомеостатики - новой ветви развития кибернетики. 

В настоящее время гомеостатика уже получила определенное признание так на VIII международном конгрессе по кибернетике и системам в Нью-Йорке в 1990 г. была создана новая секция - "гомеостатика"; вышла коллективная монография "Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем", 1990 и большая статья о гомеостатике впрестижном сборнике "Cybernetics and Applied Systems", New York, 1992; наш семинар по гомеостатике стал ассоциативным членом Всемирной организации систем и кибернетики (WOSC). 

Применительно к медицине необходимость в создании науки, занимающейся изучением механизмов антагонистического управления в живых организмах, существует уже давно (наиболее ярко эта необходимость сформулирована в статье Д.А. Саркисова в журнале "Клиническая медицина", 1990, № 1). 

В настоящее время имеется множество исследований и публикаций, посвященных вопросам гомеостатики в живых организмах. Однако все они исходят из классической концепции "черного ящика". Лекции же А.М. Степанова это первый существенный вклад в медицину, в котором автор, исходя из классической концепции "серого ящика", рассматривает структуру и свойства информационной единицы жизни. 

В своих лекциях автор сначала кратко излагает содержание основ гомеостатики, а затем привносит свой оригинальный материал по развитию ее фундамента. В частности, им дана гомеостатичская трактовка механизмов наследственного аппарата с подробным анализом работы его составных элементов. Важным также является то, что автором с позиций гомеостатики объясняются механизмы действия на человека гомеопатических препаратов и биополей. Кроме того, автором дается подробное руководство для врачей, готовящихся использовать в своей практической деятельности биополевую диагностику и биополевое лечение. 

Написание подобного курса лекций с нетрадиционным взглядом на многие проблемы медицины потребовало от автора не только больших знаний, но и умения обобщать разноплановый материал, часто далеко выходящий за рамки медицинских канонов. Такие лекции сейчас, когда в целительстве творится разгул шарлатанства и непрофессионализма, могут служить определенным путеводителем для практических врачей. 

Критически оценивая изложение материалов лекций, вероятно можно было бы предъявить автору целый ряд претензий. Однако вряд ли это целесообразно делать учитывая, что рассматривается первое издание лекций и в последующих изданиях автор учтет высказанные ему пожелания и замечания. В заключение еще раз хотелось бы отметить большой вклад А.М.Степанова в формирование основ медицинской гомеостатики. Будем надеяться, что начатая им работа по развитию медицинской гомеостатики будет продолжаться им и его последователями. 

Председатель международного семинара по гомеостатике, академик Международной Академии информатизации Ю.М. Горский. 

ВВЕДЕНИЕ 

Весь окружающий нас мир (макрокосмос) и наш внутренний мир (микрокосмос) построены на информационных взаимодействиях. Каждой мельчайшей частице присуща та или иная информационная составляющая, которую оценить полностью количественно не представляется реальным. Возможно, что количество информации, которое содержится в любом самом малом объекте вселенной, равно бесконечности. Мы же оцениваем только ту часть ее, которую способны осознано выделить на понятийном уровне. Люди давно понялиэту особенность нашего мира, выражая ее различным образом в зависимости от уровня развития современной науки: "В каждой капле отражается вся вселенная", "Что в верху, то внизу", "Континуум Вселенной есть триединство материи, времени и информации". Несмотря на множество таких качественных высказываний само определение - что такое информация? - до сих пор не имеет удовлетворительного понятийного описания. 

В античное время информацией называли разъяснение, изложение, истолкование. К. Шеннон [158] определял ее как снятие неопределенности. У. Эшби [148] - как количество разнообразия. Марксистская философия информацию связывает с понятием отражения: "Информация - это один из видов осуществления процессов отражения". И. Новик [88] считает, что информация по отношению к отражению занимает такое же место, как энергия по отношению к движению. Энергия - это качественная и количественная характеристика движения... Информация, подобно этому, представляет собой качественную и количественную характеристику организованности отражения. В Библии об информации говорится как о Божественной ипостаси: "В начале было Слово (Логос). И Слово было у Бога" [9]. В диалектическом учении Гегеля [28] эта мысль блестяще разворачивается. В сущности, под словом "идея" Гегель подразумевает слово "информация", ее движение и развитие. Метафизика считает информацию продуктом духовной деятельности, проявлением абсолютно иного, трансцендентного. Действительно, информация, будучи неразрывно связанной с материей и энергией, не может отождествляться ни с материей, ни с энергией. Она неотъемлемое свойство Универсума на всех уровнях его проявления. 

Если законы преобразования вещества и энергии достаточно хорошо изучены, то закономерности получения и преобразования информации еще мало познаны и нет универсального математического аппарата для их описания. В самых последних разработках в области процессов управления в понятийном определении что такое информация исходят из системного понятия - организованности. Организованность - одно из фундаментальных свойств всех материальных систем, начиная с суб-атомарной и кончая большой системой. На основе понятия организованности было предложено определять информацию как атрибут материи, выступающий, с одной стороны, как характеристика (отражение) организованности материи, а с другой - как средство ее организации [33]. При этом информация как средство изменения организованности материи будет иметь потенциальный характер, если нет исполнительных органов, реализующих ее в вещественные или энергетические воздействия на материю. 

Информация - это атрибут материи, выступающий в пассивной форме как отражение организованности (дезорганизованности) материи, а в активной форме как средство организации (дезорганизации) материи [33]. 

Таким образом, любой акт представляется не только как материальное действие, но и одновременно как взаимодействие на информационном уровне. Это важно нам для рассмотрения процессов управления в организме с точки зрения адекватного отражения окружающей среды, а следовательно, здоровья. Исторически сложилось так, что источником идей в области процессов управления как интегративной науки, которой является кибернетика, были науки о живом, в частности физиология и медицина. Идеи кибернетики, предложенные Н. Винером [23], на заре ее развития казались наукой, которая будет единственной объединяющей, охватывающей то общее, что есть у биологических, технических, социальных и природных объектов. На базе кибернетики стали активно развиваться новые науки и дисциплины, например информатика, искусственный интеллект. Однако реальный мир оказался гораздо сложней. Выяснилось, что модели, предлагаемые ею, не позволяют адекватно формализовать суть тех процессов, которые к настоящему моменту изучаются учеными различных отраслей знаний, особенно в биологии и медицине. Поэтому в наши дни как дальнейшее развитие кибернетики возникла гомеостатика. 

Гомеостатика формируется на пересечении таких наук и дисциплин, как кибернетика, системный анализ, биология, медицина, психология, философия, социология, искусственный интеллект, экология, экономика и др. 

Сущностью гомеостатики является изучение механизмов иерархического управления сложными системами, обеспечивающих поддержание динамического постоянства жизненно важных функций, параметров, ритмов и трендов развития. Гомеостаз проявляется в системах различной природы: от клетки живого организма до сложных технических устройств и социальных систем. 

Накопленный колоссальный фактологический материал, описывающий различные проявления гомеостаза в живых организмах требует глубокого переосмысления и обобщения, поскольку в биологии и медицине исследования проводились в основном под углом зрения физиологических и биохимических процессов. Гомеостатика не должна и не может подменять собой медицинские и биологические науки, поскольку задачей гомеостатики, прежде всего, является изучение общих механизмов управления гомеостатического типа, выявления в них роли кооперации, конкуренции и конфликта и установления с управленческих позиций аналогий между системами различной природы. 

ЧАСТЬ I. 

ГОМЕОСТАТИКА КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА 

История развития гомеостатики 

Изначально понятие гомеостазиса, впервые сформулированное У. Кенноном на основе идей К. Бернара, содержало изложение лишь некоторого общего принципа поддержания постоянства внутреннего состояния в живых системах без раскрытия механизмов управления, которые обеспечивают реализацию этого принципа [8,159,160,161]. 

Первая попытка модельного проникновения в сущность явления гомеостазиса и установления возможных механизмов, лежащих в основе его управления, принадлежит Р. Эшби [157], построившему модель ультраустойчивой системы, названной им гомеостатом. Гомеостат Эшби, представлявший собой систему потенциометрических схем, воспроизводил лишь функциональные стороны явления и не имел целью адекватное отображение сущности тех процессов, которые лежат в основе гомеостазиса живых систем. 

Следующий важный шаг в развитии гомеостатики внес С. Бир. Он указал на два новых принципиальных момента: иерархический принцип построения гомеостатических структур для управления сложными объектами и принцип живучести. Бир сделал определенные попытки по использованию некоторых гомеостатических принципов при практическойразработке организационных структур управления, где пытался провести некоторые кибернетические аналогии между живой системой и сложным производством [11]. 

В дальнейшем было несколько этапов развития, подъемов и спадов. Здесь можно выделить такие направления исследований, проводившихся "под флагом" гомеостаза, как физиологические и морфологические (Р.Харди [137], Г.Н.Кассиль [60], В.М.Дильман [42], Д.С.Саркисов [105] и др.); модельные с использованием классических методов теории автоматического регулирования (В.Н.Новосельцев [89] и др.). 

Качественно новый этап в развитии этого направления наступил после опубликования идей и формальной модели гомеостата отечественным ученым Ю.М.Горским [33] в начале 80-х годов. 

Как пишет Ю.М.Горский [34], толчком к созданию новых взглядов и нового концептуального уровня рассмотрения явлений природы явилась беседа его с Гансом Селье. Критикуя существующие методы моделирования управления в живом за то, что они не рассматривают антагонистических отношений между частями живого, Г.Селье сказал примерно следующее: "...если удастся включить в модели, отражающие работу живых систем, противоречия, да еще при этом понять, почему природа, создавая живое, пошла по такому пути, - это будет новым прорывом в тайны живого с большим практическим выходом". 

Можно считать, что в определенной степени это завещание Г.Селье выполнено: такая модель гомеостата разработана и выявлены ее основные свойства, интенсивно изучаются природные способы реализации единства и противоположности отношений внутри естественных систем. 

Началом формирования гомеостатики можно считать создание Ю.М.Горским и В.И. Астафьевым постоянно действующего семинара "Гомеостатика живых и технических систем", который в дальнейшем был прикреплен к Совету по автоматизации научных исследований при Президиуме АН СССР в настоящее время как международный семинар. 

Работы ведутся в пяти основных направлениях: 

-философско-методологические и системные вопросы гомеостатики; 

-медико-биологические аспекты гомеостазиса; 

-рефлексотерапия и восточная медицина с позиций гомеостатики; 

-использование принципов гомеостатического управления в технических задачах и в искусственном интеллекте; 

-природные и экономические аспекты гомеостаза. 

В настоящее время накопился колоссальный фактологический материал, описывающий различные проявления гомеостаза в живых, технических, социальных и экологическихсистемах. Он требует изучения и рассмотрения с единых методологических позиций, которые сформулированы в формальном аппарате общей гомеостатики. 

Задачей настоящей работы является осмысление некоторых биологических и медицинских закономерностей с точки зрения гомеостатического функционирования живого как единого проявления формы движения материи. 

Ниже, в двух последующих главах изложены основные понятия аппарата общей гомеостатики, модель гомеостата и ее свойства, которые были разработаны отечественным ученым Ю.М. Горским и изложены в монографиях, многочисленных публикациях заседаний школы-семинара по гомеостатике, конференциях, международных симпозиумах и конгрессах. Для удобства восприятия специалистов, не имеющих достаточной математической и физической подготовки, автор избегает приводить сопровождающие текст формулы иформальные выражения тех или иных понятий и их взаимосвязей. Читателям, интересующимся более глубоким проникновением материала, рекомендую два основных источника: Ю.М. Горский "Системно-информационный анализ процессов управления".-Новосибирск: Наука, 1988. -327 с. и коллективная монография "Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем".-Новосибирск: Наука, 1990. -350 с. 

ПОНЯТИЙНЫЙ АППАРАТ ОБЩЕЙ ГОМЕОСТАТИКИ 

Важнейшим понятием гомеостатики является ГОМЕОСТАТ, который служит механизмом поддержания динамического постоянства функционирования системы в заданных пределах. Гомеостат - это базисное функциональное понятие механизма переработки информации. Он реализуется на различных материальных носителях. 

В живых организмах гомеостат в отличие от вещественной единицы жизни - клетки выступает как ИНФОРМАЦИОННАЯ ЕДИНИЦА ЖИЗНИ. 

ГОМЕОСТАТ (Homeostat) - структура управления материальными объектами, содержащая прямые, обратные и перекрестные связи, обеспечивающая в процессе своей работы поддержание гомеостаза, т.е. динамического постоянства жизненно важных функций и параметров системы. 

Гомеостатическая система - система, состоящая из управляемой части и управляющей, когда последняя представляет собой гомеостат. 

Модель гомеостата и ее свойства 

Если рассмотреть весьма упрощенную блок-схему гомеостата (смотри рис.1а), то она выглядит следующим образом - это двухканальный симметричный гомеостат с тремя контурами управления: основной, осуществляющий непосредственное управление; дополнительной адаптации; защитный. Информационные сигналы поступают на регулятор-руководитель и разделяется им на два симметричных потока, которые направляются через регуляторы-исполнители, находящиеся между собой в конкурентных отношениях, т.е. имеют разные знаки на выходе. Практически это выражается в том, что рабочие точки симметричных регуляторов предварительно разводятся относительно нулевой точки, что создает как бы противоречие между каналами, которое является "горячим резервом" гомеостата. Управление этим резервом, также как и коррекция задания регуляторам, производится регулятором-руководителем. Причем делается это очень "мудро": во всех режимах поддерживается гомеостаз и не допускается чтобы конкуренция между регуляторами-исполнителями перешла в конфликт, т.е. чтобы один из них начал подавлять другой. "Горячий резерв "вводится только для компенсации больших неожиданных возмущений. Задания между рабочими регуляторами перераспределяется, если функция одного из них начинает снижаться. Подобный механизм действует вплоть до полного отключения одного их них. 

Различные возмущения, действующие на саму систему управления, могут нарушать работу всего управления и привести к полной дезорганизации функционирование объекта. Рис. 1. Блок-схема модели основного контура гомеостата 

а) основной контур; б) выходная характеристика при конкурентных отношениях; в) выходная характеристика при союзнических отношениях. 

Обозначения: Р3 - регулятор-руководитель; Р1,Р2 регуляторы-исполнители, находящиеся в конкурентных отношениях; R1, R2, R3 - три уровня отношений: R1 - между исполнителями иуправляемым объектом, R2 - между исполнителями, R3 - между исполнителями и руководителем; О - объект регулирования; u1, u2 - управляющие сигналы с противоположно направленными знаками; y1, y2 - обратная связь от объекта регулирования на регуляторы-исполнители; y3 - обратная связь на регулятор-руководитель и выход сигнала на внешние структуры; Xs - входной сигнал; Ys - выходной параметр. 

В технике существует три основных способа защиты системы управления от действия на нее помехи: создание специальных экранов, использование различных фильтров и самокомпенсация, т.е. управление; дополнительной адаптации; защитный. Информационные сигналы поступают на регулятор-руководитель и разделяются им на два симметричных потока, которые направляются через регуляторы-исполнители, находящиеся между собой в конкурентных отношениях, т.е. имеют разные знаки на выходе. Практически это выражается в том, что рабочие точки симметричных регуляторов предварительно разводятся относительно нулевой точки, что создает как бы противоречие между каналами, которое является "горячим резервом" гомеостата. Управление этим резервом, также как и коррекция задания регуляторам, производится регулятором-руководителем. Подавление помехи внутри самого управления посредством тех или иных информационных преобразований. Первые два способа защиты от помехи являются пассивными, а последний активным. 

Гомеостат живого организма не содержит в своем составе (по крайней мере для электромагнитных возмущений) явно выраженных экранов или фильтров, поэтому можно полагать, что основным способом защиты гомеостата от проникающей помехи является способ самокомпенсации. Вероятно, именно этот фактор в значительной степени повлиял на отбор природой такой структуры гомеостата. Сильная помеха оказывает двоякое действие на систему управления живого организма: для верхних уровней она служит основной информацией для запуска соответствующих адаптационных механизмов, а для нижних выполняет роль вредных воздействий, которые, если их не скомпенсировать, могутнарушить поддержание различных гомеостазов. 

Чтобы изучать механизмы обеспечения гомеостаза, необходимо иметь имитационную модель, на которой можно было бы проигрывать различные режимы работы гомеостата. Такая имитационная модель была создана на основе системы уравнений, где регуляторы представлены минимально достаточными законами управления: для Р1, Р2, Р3 - пропорционально-интегральным законом, а для управления внутренним противоречием - пропорционально-дифференциальным законом. Минимальная достаточность системы уравнений,описывающих поведение гомеостата, заключается в минимальности заложенных законов регулирования, но достаточна с точки зрения отражения работы основных механизмов, которые действуют в гомеостате. Обратные связи для упрощения имитационной модели представлены как линейные и независимые, хотя в живых организмах они могут быть нелинейными и зависимыми, например скоростно-чувствительными и концентрационно-чувствительными. Управляемый объект был представлен в виде звездообразной схемызамещения передаточных функций. Эффект от такого регулирования при демпфировании больших возмущений будет тем большим, чем глубже внутреннее противоречие внедряется в объект. 

Следует учесть, что в этом случае будут соответственно большими избыточность и непроизводительные потери - своего рода "плата" за лучшие показатели в отношении качества регулирования, надежности и т.д. Вероятно, именно это обстоятельство послужило причиной, что такой способ регулирования еще не нашел применения в технике. Однако сейчас, когда резко возрастают требования к живучести, помехозащищенности систем управления особенно ответственными объектами, гомеостатические принципы управления будут привлекать все большее внимание и в технических задачах. 

В разработанной схеме модели гомеостата новыми моментами являются: наличие противоречия между каналами и управление этим противоречием как "горячим" резервом; согласование управления заданиями Р1 и Р2 со стороны Р3; введение дифференциального метода включения каналов и сам объект с сохранением принципа конкурентного управления. 

Для иллюстрации хороших динамических свойств гомеостата ниже приводится компьютерная осциллограмма переходного процесса при большом скачкообразном возмущении, подаваемом в точку суммирования u1 и u2. Из осциллограммы (рис. 2а) видно, что при относительно сильном возмущении (q0/xst=5) гомеостаз быстро восстанавливается. 

Рис. 2. Переходные процессы при скачкообразном возмущении в объекте. а- величина возмущения q0 = 100; б- предварительное отключение Р1 и затем приложение возмущения q0= 80. 

Если величину q0 в тех же условиях увеличить до 110, то гомеостат потеряет живучесть, т.е. способность поддерживать заданный гомеостазу y=xst. 

Если по каким-либо причинам происходит отключение одного из каналов регулирования, например Р1, то гомеостаз после небольшого колебательного процесса восстанавливается (рис. 2б). Но в этом случае снижается адаптационный ресурс гомеостата, а следовательно, и его живучесть. Он способен при принятых условиях, выдержать без нарушения поддержания значений выходного параметра y=xst величину возмущения q0 в диапазоне от-10 до +80, тогда как в норме выдерживает внешнее возмущение в диапазоне от -100 до +100. Таким образом, говоря языком биолога, границы нормы реакции гомеостата по данному признаку значительно сужаются. 

В механизмах гомеостата важную роль играет ВНУТРЕННЕЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ, которое определяет внутреннюю управляемую конкуренцию и демонстрирует при этом мало изученные стороны закона единства и борьбы противоположностей. Разные философские системы указывали, что противоречия являются одним из определяющих в познании механизмов различных явлений в природе и обществе. Сейчас уже требуется осмысление и развитие этого понятия не только на философском уровне, но и на уровне системных исследований вплоть до создания методов количественной оценки противоречий. 

ПРОТИВОРЕЧИЕ в гомеостатических системах - это характеристика различия и противоположности целей подсистем, вызывающих конкурентную борьбу между ними с соответствующими негативными последствиями для этих подсистем ("плата" за противоречие), и позитивного эффекта для всей системы (в виде повышения качества управления и устойчивости системы). Формальным образом вводятся также понятия "остроты противоречия", "степени антагонизма", "напряженности отношений", "компромисса" и т.п. 

ОСТРОТА ПРОТИВОРЕЧИЯ - качественный показатель противоречия, определяемый через относительную противоположность целей "противоборствующих" подсистем. С формальной стороны острота противоречия рассматривается как степень разнонаправленности целей и как показатель их удаленности от осей баланса. 

ПЛАТА ЗА ПРОТИВОРЕЧИЕ - это прагматическая оценка, характеристика негативных последствий в системах, вызванных действием между ними конкурентных или конфликтныхотношений. 

Внутри больших систем могут одновременно существовать противоречия между целой совокупностью целей, а при превышении эквивалентной величиной противоречия какого-то предельного значения может возникать обратимая или необратимая потеря устойчивости системы вплоть до ее распада. В связи с этим появляется необходимость введения эквивалентных показателей противоречия, которые позволили бы оценивать интегральную характеристику противоречия. В качестве такой характеристики используется показатель напряженности отношений. 

НАПРЯЖЕННОСТЬ ОТНОШЕНИЙ внутри системы - это интегральная характеристика противоречия, обобщенная по совокупности противоречивых целей и учитывающая значимость целей и фактор последействия. 

Напряженность отношений в конструктивном плане снимается компромиссом, т.е. некоторой платой каждой из конкурирующих сторон подсистем большой системы. 

КОМПРОМИСС - это характеристика снятого противоречия, в общем случае определяемого через уменьшение величины противоречия, остроты и негативных последствий его действия; компромисс требует от конкурирующих (конфликтующих) подсистем каких-либо уступок, которые являются "платой" за позитивные последствия компромисса. Управление компромиссом, а следовательно, и величиной противоречий для подсистем внутри большой системы, играет особенно важную роль в биологических системах. 

В биологических системах можно выделить два основных типа разрешения противоречия: целенаправленные, стремящиеся обеспечить устойчивую и экономичную работу системы в нормальных и экстремальных условиях, и патологические ("извращенные"), которые не способствуют достижению заданной цели функционирования системы. 

ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫМ ОБРАТИМЫМ РЕШЕНИЕМ ПРОТИВОРЕЧИЯ в процессе функционирования гомеостатических систем является такое временное уменьшение внутреннего противоречия, которое либо обеспечивает сохранение баланса между конкурирующими каналами, либо способствует компенсации сильного внешнего воздействия. 

ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ ПРОТИВОРЕЧИЯОшибка! Закладка не определена. В ПРОЦЕССАХ РАЗВИТИЯ гомеостатических систем будет такое изменение внутреннего противоречия гомеостата, которое в определенном отношении является адекватным уровню внешних возмущений и помех, действующих на гомеостат. 

ПАТОЛОГИЧЕСКИМ РАЗРЕШЕНИЕМ ПРОТИВОРЕЧИЯ в гомеостатических системах будут такие изменения внутреннего противоречия, которые вызывают переход конкуренции между каналами гомеостата в конфликт и приводят к грубым нарушениям гомеостаза. 

Существенную роль в процессе функционирования больших активных систем может оказывать феномен паразитирования, вызванный особым видом противоречия. Этот феномен часто служит началом деградирующих тенденций. Суть этого феномена состоит в том, что цели каждой подсистемы можно подразделить на цели, достигаемые в интересах всей системы (глобальные цели, ради которых и существует данная подсистема), и цели жизнеобеспечения подсистемы (цели ее собственных нужд). "Активные" подсистемы могут менять свои цели состояния в ущерб всей системе, например, гипертрофировать цели своего обеспечения и даже генерировать новые цели, направленные на удовлетворение своих "личных" интересов. Поскольку ресурс обычно ограничен, для достижения гипертрофированных целей одна из подсистем расходует на них большую его часть, а в пределе и весь ресурс. 

Паразитирование может быть внутренним, внешне-замкнутым и также внешне-разомкнутым, когда отбирается ресурс от окружающей среды. 

ПАРАЗИТИРОВАНИЕ - это избыточное потребление подсистемой ресурсов на свое жизнеобеспечение в результате гипертрофированного изменения своих частных целей в ущерб целям системы или окружающей среды. 

Формально вводится индекс паразитирования, как один из видов "платы" за негативное проявление противоречия между действительным функционированием системы и тем, как она должна функционировать, исходя из заданных критериев оптимальности. 

Гомеостатика вводит такие понятия, как ЗАПАС ПРОТИВОРЕЧИЯ и закон сохранения противоречия. Под запасом противоречия понимается избыточно создаваемые и поддерживаемые в гомеостате ресурсы пластических и энергетических веществ, которые могут использоваться при временном резком повышении их расхода для поддержания нормального функционирования системы в целом при ограничении притока ресурсов извне. В норме создаваемый избыток нейтрализуется и таким образом существует потенциально, готовый быть вовлеченным в метаболизм в любой момент при необходимости. Противоречие в природных и живых системах играет жизненно важную роль как источник ультра-устойчивости систем и как средство повышения качества их функционирования. Гомеостаты живых организмов объединяются ("склеиваются") между собой в ИЕРАРХИЧЕСКИЕ СЕТИ ОТНОШЕНИЙ, которые могут быть союзническими, партнерскими, нейтральными, конкурентными, конфликтными и комбинированными. Объединяясь, гомеостаты образуют гомеостат более высокого организационного уровня, который функционально обладает принципиально таким же механизмом обработки информации как и гомеостаты его составляющие, но на качественно новом (интегральном) уровне. Такие гомеостаты будем называть соответственно гомеостатами второго и более высоких порядков. 

Имеются экспериментальные работы, показывающие возможность количественной оценки величины противоречия и степени антагонизма не только между отдельными гомеостатами в организме, но и социальных систем, например в малых человеческих коллективах, в которых в различной форме проявляются кооперативные, конкурентные и конфликтные отношения. В таких системах могут действовать паталогические отношения типа "бюрократического функционирования" и "информационного вредительства". 

Было выявлено, что гомеостатические системы на непредсказуемое изменение информационного потока отвечают двухфазным реагированием: немедленной реакцией на снятие возникшей остроты противоречия и после этого относительно длительным выравниванием запаса противоречия, потраченного в процессе реализации первого этапа. Приведу пример общего характера о необходимости поддержания противоречия организмом в целом. Организм, как иерархическая сеть физиологических систем, в каждый данный момент, с одной стороны, стремится к минимуму производимой работы и, соответственно, иметь минимальный запас энергии, так как на поддержание этого запаса требуется дополнительная затрата энергии и ее веществ-носителей, но с другой стороны, организм для своего выживания вынужден накапливать и поддерживать некоторый избыточный запас энергии и пластических веществ для компенсации неожиданных изменений во внешней среде. Таким образом, существуют две цели: первая - минимизировать работуорганизма по поддержанию энергетического статуса, вторая - найти оптимально "избыточную" величину работы по созданию резерва веществ и энергии для сохранения организма в непредсказуемо изменившихся условиях. Расстояние между этими двумя целями можно оценивать величиной, которая называется противоречием. Запасом противоречия в данном случае будет величина "избыточно" поддерживаемой энергии и пластических веществ в организме, которые на данный момент ему как бы не нужны. 

Разработаны имитационные модели гомеостатов и ведется изучение их свойств, а также исследуется возможность имитации на этих моделях различных патологических состояний, вплоть до таких крайних патологий, как паралич, шок и коллапс. Показаны механизмы патологического привыкания гомеостата ("эффект наркомана"), рассмотрены механизмы стресса, как части адаптационной системы гомеостата, раскрыты "эффект вируса" и его различные проявления в гомеостате "хозяине" ("дремлющее" и "активное" состояние). Модели развития, старения, пульсирующих (изменяющих активность во времени) гомеостатов. 

С точки зрения гомеостатики патология органа или физиологической системы есть изменение в цепях управления либо за счет нарушения морфологической целостности, либо по причине смещения характеристик управляющих сигналов, что вызывает запуск адаптационных реакций для компенсации нарушенных функций за счет собственного "горячего резерва" или работы других гомеостатов. Информация, корректирующая адаптационный процесс, может вносится в организм на разных материальных носителях, разными путями, но конечный эффект - выход гомеостата на рабочий нормальный режим -будет достигнут. 

О некоторых патологиях гомеостатов и их моделях. 

Нормальный гомеостат, вернее его модель, обладает целым рядом исключительных свойств в отношении адаптивности, живучести, помехоустойчивости и т.д. Исследования математической модели гомеостата показали, что он имеет еще как бы болевые точки и критические связи; воздействуя каким-то образом на них, можно создать множество различных патологий. Рассмотрим наиболее тяжелые из них, вызываемые разрывами прямых связей - паралич, обратных связей - шок, перекрестных связей - коллапс. 

Паралич может быть полным, т.е. гомеостат перестает выполнять функции управления. Этот случай имитируется на модели гомеостата разрывом цепи подачи внешнего сигнала (задания) на Р3, при этом значение выходного параметра падает до нуля. Но, тем не менее, гомеостат будет поддерживать на выходе постоянство значений Ys даже при действии на управляемый объект относительно больших возмущений, которые проникают помимо входного канала. 

Односторонний паралич возникает при размыкании связи, идущей от Р1 или Р2 на объект регулирования, в этом случае соответственно либо u1 стремится к нулю, либо u2 стремится к нулю. Таким образом происходит своего рода "гашение гомеостата", т.е. резкое снижение регулирующих свойств. 

В большинстве случаев односторонний паралич является компенсируемым, и гомеостат продолжает выполнять свои функции. 

Полный шок гомеостата возникает при разрыве основной обратной связи y3. Это ведет к тому, что Ys стремится к U1max или к U2max, а в этом случае гомеостат перестает выполнять функции управления (как выражаются электрики - "зашкаливает" в одну или в другую сторону). В отличие от полного односторонний шок, как правило, является компенсируемым и имитируется на модели разрывом u1 или u2 связей соответственно, тогда u1 стремится к U1max или u2 стремится к U2max. 

Случай создания одностороннего (размыкание обратной связи к Р1) шока представлен на рис. 3. Такой шок является компенсируемым, поскольку режим Ys=Xs быстро восстанавливается, однако гомеостат становится ущербным - уменьшается его живучесть (предельное возмущение снижается до 20 единиц). В статике этот гомеостат работает достаточно устойчиво, и только фактически при предельном входном сигнале (Xs = -50), имеющем противоположную направленность к регулятору, находящемуся в шоковом состоянии ( в данном случае это Р1), гомеостаз начинает нарушаться из-за возникновения небольших автоколебаний. 

Разрыв основной обратной связи y3 вызывает полный шок гомеостаза с катастрофическими последствиями для живучести системы. 

Рис. 3. Переходные процессы: при t=10 сек развивается односторонний шок Р1, при t=20 сек дополнительно создается скачкообразное возмущение, при котором еще сохраняется гомеостаз. 

Защитой от полного шока может служить создание запоминающего устройства ("устройство памяти прошлого") как системы запоминания y3, предшествовавшего разрыву обратной связи. В этом случае гомеостат распадается как бы на две независимые части, регулируемые по разомкнутому принципу со стороны входа. В какой-то степени такой гомеостат еще может компенсировать возмущения, если они действуют на систему в пределах, охватываемых локальными обратными связями. Конечно, такая структура управления является патологической и длительное ее существование недопустимо, но все же лучше, чем лавинообразное развитие полного шока, ведущего к потере живучести. 

Эффект "наркомана" как одна из форм патологического привыкания. Этот эффект возникает при длительном повторении большого возмущающего воздействия. Адаптационныймеханизм гомеостата в результате привыкания деформирует соотношения между правым и левым каналами гомеостата (R2) так, чтобы наилучшим образом противостоять ожидаемому возмущению. В итоге вместо нормального баланса для симметричного гомеостата устанавливается новое состояние равновесия, к которому стремится вернутся система после снятия возмущающего воздействия (см. рис. 4.). Кроме того, гомеостат через какие-то опосредованные связи может посылать стимулирующие сигналы, которые будут воздействовать в случае живого организма, на эмоциональную и поведенческую сферу с тем, чтобы возмущение повторилось. Исследования показали, что гомеостат, находящийся в состоянии наркомана, имеет в несколько раз более низкий показатель живучести, т.е. становится неспособным противостоять большим возмущениям. 

Рис. 4. Временная диаграмма привыкания к большому возмущению гомеостата. "Эффект наркомана". 

Эффект "заикания" как вид функциональной патологии. Этот эффект связан с временными нарушениями работы гомеостата из-за неадекватных воздействий со стороны регулятора-руководителя Р3. Возможны три основные причины такого функционирования Р3: 

-кратковременный разрыв обратной связи у Р3 или кратковременное изменение знака этой связи (с отрицательной на положительную), вызывающей возбуждение, т.е. броски управляющего сигнала к регуляторам-исполнителям, в результате выход u1 и u2 на максимальные значения; 

-перевозбуждение Р3 - кратковременное увеличение его коэффициента усиления, влекущее неадекватность реакции Р3; 

-задержка возвратом u1 или u2 из области насыщения, которая проявляется в том случае, если текущему состоянию предшествовал режим работы на потолке мощности одного или другого регулятора-исполнителя, в результате чего возникает своего рода динамический гистерезис. Возможны комбинации указанных причин. Во всех случаях "эффект заикания" нарушает поддержание динамического гомеостаза и снижает живучесть системы. 

Эффект "вируса" как один из видов паразитирования. Выше указывалось, что феномен паразитирования основан на избыточном потреблении подсистемой ресурсов на свое жизнеобеспечение в результате гипертрофированного изменения "личных" целей в ущерб целям системы или окружающей среды. Аналогом этого явления является "эффект вируса", под которым понимаются различные патологии, вызванные вторжением вируса в гомеостатическую структуру управления. Под вирусом понимаются различные агенты, которые, вторгаясь в гомеостат, целенаправленно порождают в нем деградирующие тенденции. 

Рассмотрим наиболее типичные случаи: 

-полный или частичный захват вирусом места регулятора-руководителя; 

-полный или частичный захват вирусом места одного из регуляторов-исполнителей; 

-поражение прямых, обратных или перекрестных связей. Полный захват вирусом соответствующего регулятора означает, что вместо, например Р3, действует какой-то другой"вирусный регулятор" со своей передаточной функцией, со своими прямыми, обратными и перекрестными связями и со своим автономным заданием (Xsв), в котором отражаются как генетические свойства вируса, так и ударная масса вторгшихся вирусов. Здесь можно представить четыре основных варианта: 

-гомеостат под действием вируса переходит в какое-то новое состояние, которое еще не приводит к потере живучести гомеостата-"хозяина"; 

-гомеостат теряет живучесть и устанавливается в одном из крайних состояний U1max или U2max; 

-гомеостат переходит в режим автоколебаний; 

-гомеостат гасится, т.е. на его выходе устанавливается Ys=0. 

Частичный захват вирусом одного из регуляторов означает, что вирус внешне определенное время может не проявить себя, так как его действие компенсируется соответствующими регуляторами. Это как бы "дремлющий" вирус. При частичном захвате вирусом места регулятора-руководителя возможны три случая: 

-вирус вызывает неограниченную и необратимую деградацию, т.е. "дремлющий" вирус как бы просыпается - переходит в активное состояние; 

-вирус вызывает ограниченную деградацию; 

-деградация, вызываемая вирусом, обратима. 

В первом случае вирус быстрее или медленнее (это зависит от соотношения передаточных функций вируса и регулятора-руководителя и других параметров), но в конце концов обязательно приведет к нарушению гомеостаза (полному захвату гомеостата-"хозяина"). 

Во втором случае вопрос о том нарушится или нет гомеостаз будет зависеть от отношения между управляющей мощностью регулятора-руководителя (Umax) и управляющей мощностью "вирусного регулятора" (Uвmax), т.е. от соотношения Umax/Uвmax. Если в этом отношении мощнее регулятор-руководитель, то имеются необходимые условия для компенсации деградирующего действия вируса. Вторым уже достаточным условием сохранения гомеостаза будет соотношение активностей Р3 и вируса. Если активность регулятора-руководителя выше "вирусного регулятора", а стартовое возмущение, создаваемое внедряемым вирусом, является относительно небольшим, то возникают условия компенсации действие вируса. 

Третий случай будет иметь место, когда по каким-то причинам прекращается нарастающее деградирующее действие вируса, тогда гомеостат "хозяин" либо полностью, либо частично восстанавливает свое функционирование. 

"Дремлющий" вирус может перейти в состояние активности, если снизится мощность Р3, т.е. Umax/Uвmax, или резко возрастут показатели активности и мощности "вирусного регулятора". 

Поражение вирусом тех или иных связей будет приводить в соответствующем гомеостате к явлениям, аналогичным параличу, шоку или коллапсу. Кроме того, следует отметить, что "вирусный регулятор" может симметрично или несимметрично подключаться ко входам Р1 и Р2 и соответственно в первом случае финальным состоянием действия будетпаралич гомеостата, а во втором его шок. 

Рис. 5. Переходные процессы при внедрении в гомеостат-"хозяин" вируса: а - мощность систем управления вируса не имеет ограничений; б - мощность вируса существенно меньше, чем мощность гомеостата-"хозяина" (вирус "засыпает"), при t=20 сек ограничения с мощности вируса снимаются и он переводит систему в паралич. 

Все указанные проявления "эффекта вируса" были получены на имитационной модели гомеостата (см. рис. 5.). 

Предложены методы "склеивания" гомеостатов в иерархические сети. Разработаны имитационные модели фрагментов таких сетей, в частности, выявлено свойство "самопожертвования" гомеостата ради выживания всей сети. Выдвинута гипотеза о возможности внезапной смерти организма из-за неадекватной реакции гомеостатической сети в критической ситуации, рассмотрен "эффект СПИДа" и гипотеза о роли биологически активных точек в механизме помехозащиты и детекции информации гомеостатов. Созданы имитационные модели ритмических гомеостатов, гомеостатов старения и развития. 

ЧАСТЬ II. 

ОСОБЕННОСТИ ГОМЕОСТАТОВ ЖИВЫХ СИСТЕМ 

Понятийный аппарат модели живых систем 

Назовем весь внешний информационный поток по отношению к конкретному гомеостату состоянием внешней среды. 

Информационные потоки, циркулирующие внутри гомеостата, назовем внутренней информационной средой. 

Изменения внутренних информационных потоков, которые не приводят к изменению выходных параметров гомеостата, не являются значимыми изменениями внутреннего состояния гомеостата. 

Динамическое состояние внутренней информационной среды состоит из двух моделей: информационной модели внутренней среды гомеостата и информационной модели внешней среды (см. рис. 6). 

Элементарная модель гомеостата живой системы принципиально не отличается от общей модели представленной на рисунке 1. Однако, для подчеркивания некоторых важных для живых систем функциональных связей внутри гомеостата выделим на блок-схеме их специально. Диалектическое единство противоположностей гомеостатической модели в блок-схеме показано двумя симметричными цепями обработки информации, которые отражают взаимодействие внешней и внутренней сред по отношению к гомеостату. 

Модель внутренней среды гомеостата формируется на одной из них и включает рабочий регулятор, информация к которому помимо регулятора -руководителя поступает также с выхода гомеостата. 

Модель внешней среды формируется второй циклической сетью рабочего регулятора (второе симметричное плечо) гомеостата и представляет собой такой же информационный поток, который проходит через регулятор руководитель, но его мощность несколько выше, чем в симметричной сети, что на модели условно показано дополнительной связью из внешней среды помимо регулятора-руководителя, создавая как бы дополнительный сигнал, поступающий от входа рецептора. 

Моделироваться такие дополнительные функциональные связи могут за счет коррекции коэффициентов входа и выхода на регуляторах Р1, Р2, Р3 и О (объекта). 

Потоки информации в обеих цепях направлены навстречу друг другу, т.е. имеют разные знаки относительно нулевой точки и поэтому на выходе вычитаются. Остаток представляет собой информацию об изменившейся внешней или внутренней среде и управляет значением выходного параметра. Неравенство (неадекватность) информационной модели внутренней среды модели внешней среды есть "внутреннее противоречие гомеостата". Оно же по обратной связи регулирует состояние второго рабочего регулятора за счет использования "запаса противоречия" таким образом, чтобы информационный поток, представляющий модель внутренней среды, стал равен модели внешней среды (восстановление адекватности моделей). 


Страница 1 из 9: [1]  2   3   4   5   6   7   8   9   Вперед 

Авторам Читателям Контакты