Текст
                    Гайдес М .А .
Общая теория систем
(системы и системный анализ)
2005
Гайдес М .А .
Общая теория систем
(системы и системный анализ)
2005


- 1- - 1- Гайдес М.А. Общая теория систем (системы и системный анализ) издание 2-е исправленное «ГЛОБУС-ПРЕСС» 2005
- 2- - 2- УДК 612.215.8 + 616.131-008.1 + 658.562 + 519.95 + 519.5 Гайдес М.А. – Общая теория систем. (Системы и системный анализ). В книге дано определение систем вообще, и в приложении к биологии и медицине в частности. Подробно рассмотрены элементы систем и их взаимодействие, даны виды систем и их типы реакций. Определены понятия системного анализа, достаточности и недостаточности систем, нормы и патологии в медицине: дефекта и болезни – процесса, который ведёт к дефектам систем. Книга предназначена для врачей, биологов, физиологов, физиков и всех тех, кто ин тересуется системологией. Авторские права защищены .
- 3- - 3- Содержание Стр. Оглавление 3 Предисловие. 5 Раздел 1. 24 Глава 1. Общая теория систем и системный анализ 24 §1. Общая теория систем (основные понятия теории систем ) 24 Введение в теорию систем 24 Аксиомы 26 Принцип целенаправленности Принцип задания цели Принцип выполнения действия для достижения цели Закон сох ранения 26 29 34 39 Основные характеристики систем 42 Качество результата действия 43 Простая системная функциональная единица Простейший блок управления (прямая положительная связь) 45 48 Регуляция количества результата действия 57 Простой блок управления (отрицательная обратная связь) Циклы системы и перех одные процессы 58 66 Функциональное состояние системы 75 Стационарные состояния Динамические процессы Оценка функционального состояния систем 78 79 80 Системы стабилизации и пропорциональные системы 89 Активные и пассивные системы 93 Принцип независимости результата действия 96
- 4- - 4- Эволюция систем 97 Сложный блок управления Самообучающийся блок управления Сигнальные системы Эволюция блоков управления Самоорганизующиеся системы Обмен веществ и виды самоорганизации 97 104 107 111 113 120 Эволюция нашего Мира 127 §2. Системный анализ 144 Сложность систем 147 Иерархия целей и систем 152 Следствия из аксиом 159 Глава 2. Клинические приложения теории систем 168 §1. Реакция, дефект и болезнь. (Диагностика и лечение с позиций систем ного анализа ) 168 Реакци я 170 Норма 172 Патология 173 Дефект Болезнь Симптом Синдром Острая болезнь Порочный круг Хроническая болезнь Постановка диагноза Лечение 173 173 175 176 176 179 184 185 186 Заключение. 189 Библиография. 200
- 5- - 5- Systema (греч.) — целое, составленн ое из частей; соедин ение. Предисловие . Нет ни одной стороны нашей жизни, которой не касалась бы общая теория систем (ОТС). Любой цельный объект состоит из каки х-либо частей, соединенных каким-либо образом. Сообщества людей , живые организмы и их полсистемы, колонии насекомых, залежи минеральных ископаемы х, планетные, звёздные и галактические системы, системы радиосвязи и телевидения, атомарн ые, поли тические, гуманитарные, экологические и прочи е системы. Короче, всё что нас окружает – всё это системы. Понятие «система » пронизывает всё, что наполняет Мир, в котором мы существуем и развиваемся. Следовательно, ОТС – это общая теория обо всём. Та ка я теория должна объяснить необходимость существования и устройства всего – от элементарных частиц, атомов и молекул и до всей Вселенной, включая эволюцию человека. Мы видим наш Мир в развитии, следовательно, у него мо гло быть начало и может быть конец. Если это так, то ОТС должна показать, каким образом возник наш Мир и кто или что создало эту систему, если у него было начало, почему он меняется и по каким законам, почему есть жизнь и её развитие, дать объяснение эволюции всех неживых объектов и видов живых существ, показать направление этой эволюции и её этапы. И если будет и его конец, то ОТС должна показать, каким и почему будет этот конец. А если не было начала и не будет конца Мира, то почему Мир вечный. Если Мир един и в принципе познаваем, то только ОТС может быть той путеводной нитью, которая проходит от самого низа, от элементарных частиц и может быть даже ниже, и до всей Вселенной, проходя через человека и связывая Мир в единое целое. Как видим, более грандиозной задачи, чем та, которая стоит перед ОТС, нет ни у какой другой теории. Если Мир сам является системой и заполнен системами, то специалисты всех областей знания, не только физи ки, электроники или информдинамики, но и биологии, медицины или , скажем, филоло гии должны знать ОТС, потому что наше знание – это всегда знание о тех объектах Мира, которые являются системами. Однако до сих пор такой теории нет, потому что нет однозначного определения самого понятия «система», неизвестно, какими должны быть детали строения (анатомия) систем, непонятно, чем отличаются одни классы систем от других и т.д. Короче, нет класси фикации систем. Мы можем определить строение систем в каждом частном случае, но не можем определить те обязательные элементы систем, которые должны быть у любых систем по их определению и по необходимости их фун кционирования. У нас есть много класси фикаций различных систем, но это частные классифи кации, в то время как должна быть одна и единая классификация абсолютно всех систем, потому что Мир един и сам является системой. Чтобы построить такую теорию человек должен обладать огро мным запасом энциклопедических знаний в самых различных областях – фи зике с математи кой и во всех остальных продолжениях физи ки, таких как химия, астрономия и пр., в ключая биологию и медицину, т.е., во всех областях нашего знания, что в наш век узки х специализаций почти невозможно. Похоже, что время энциклопедистов уже прошло и для создания завершенной ОТС это является очень бол ь шой проблемой. Но можно сначала построить отдел ьн ые
- 6- - 6- «кусочки-кирпичики» этой теории с расчётом, что когда-нибудь найдётся светлый ум, который сможет из этих кирпичиков построить большое и красивое «здание» ОТС. В данной книге была поставлена именно эта цель – добавить всего лишь такой маленький «кирпичик». И хотя разработка этого «кирпичика» начиналась с медицинского приложения ОТС, принципы, отработанные в данной книге, могут быть весьма полезными и в любых других науках, потому что ОТС – это всё же общая теория систем. Эти принципы пригодятся не только специалистам-медикам, но и специалистам любых других профилей, потому что наш Мир состоит из систем и сам является системой. Многие примеры, приведенные в данной книге, построены на системах живых организмов, включая организм человека. Это сделано потому, что системы живых организмов являются наиболее сложными системами известными нам. И все принципы, которые касаются систем живых организмов, будут одинаково значимыми любых других более простых систем, в ключая любые другие системы неорганического мира. Считается, что первые представления о системах возникли в античной философии, выдвинувшей онтологическое истолкование системы как упорядоченности и цел остности бытия. Ещё в древн егречес кой филосо фии и науке (Евклид, Платон, Аристотель, стоики) разрабатывалась идея системности знания (аксиоматичес кое п остроение логики, гео метрии). Идеи и представления о системности бытия, начатые в античности, продолжали развиваться как в системно-онтологических концепциях Б. Спинозы и Г. Лейбница, так и в построениях научной систематики 17—18 вв., стремившейся к естественной (а не телеологической) интерпретации системности мира (н апример, класси фикация К. Линнея). Понятие о системе использовалось при исследовании научного знания и спектр предлагаемых решений был очень широк – от отрицания системного характера научно- теоретического знания (Э. Кондильяк) до первых попыток философско го обоснования логико- дедуктивной природы систем знания (И. Г. Ламберт и др.) [31]. Согласно И. Канту, научное знание есть система, в которой целое главенствует над частями. Ф . Шеллинг и Г. Гегель трактовали системность познания как важнейшее требование диалектического мышления. В буржуазной философии 2-й половины XIX и начала XX вв. при общем идеалистическом решении основного вопроса философии содержатся постановки, а в отдельных случаях и решения некоторых пробл ем системного исследования – специфики теоретического знания как системы (неокантианство), особенностей целого (холиз м, ге штальтп сихоло гия), методов построения логичес ких и формализованных систем (неопозитивизм). В противовес этому в марксисткой философии общефилософской основой исследования систем являются принципы материалистической диа лектики – всеобщей связи явлений, развития, противоречия и др. (К. Маркс и Ф. Энгельс). Со 2-й половины XIX в. началось интенсивное проникновение понятия системы в различные области конкретно-научного знания. Немаловажное важное значение для этого имело создание эволюционной теории Ч. Дарвина, теории относительности, квантовой физи ки, структурной лингвистики и др. Возникла задача построения строго го определения понятия системы и разработки оперативных методов анализа систем, которая в принципе не решена до сих пор. В 40—50-х гг. ХХ в. для удовлетворения потребностей стремительно развивающихся сложных систем жизнеобеспечения человека, электроники и кибернетики с новой силой начались интенсивные исследования в этом направлении. Предложенная в конце 40-х гг.
- 7- - 7- фон Берталанфи программа построения «общей теории систем» явилась одной из первых попыток обобщённого анализа системной проблематики. Но ещё ранее в тектологии А. А. Богданова, в работах В. И. Вернадско го, в п раксиологии Т. Котарбиньского и др., были сформулированы некоторые конкретно-научные принципы анализа систем. Дополнительно к этому в 50-х и 60-х гг. был выдвинут ряд общесистемных концепций и определений понятия систем (в США, СССР, Польше, Великобритании, Канаде и других странах) и эти поп ытки продолжаются до сих пор [31]. Но всё же попытки построить всеобъемлющую теорию о нашем Мире, вероятно, начались намного раньше и теряются во тьме прошедши х веков. С самого начала, как только человек начал осознавать окружающий мир, он пытался понять его и объяснить, т.е., строил теории мироздания. Естественно, эти первые теории были при митивны и соответствовали тогдашнему уровню знания. Плоская Земля, покоящаяся на различных животных (китах, слонах и пр.) – это уже достаточно «продвинутые» теории. Им предшествовали различные «духи » леса, моря, гор, зверей и пр., потому что при отсутствии знаний и фактов проще всего было объяснить всё мистическими силами. Но это было всё же продвижение вперёд, потому что уже было понято, что всему должна быть причина и тогда эту причину находили в высших силах, придуманных пытливым сознанием человека тех времён. Несмотря на примитивность первых представлений и понятий, основой этих теорий были законы иерарх ии, сох ранения и причинно-следственных ограничений. Следовательно, разработка трёх основных законов, лежащих в основе ОТС, началась ещё тогда, в древности. Именно тогда родилась идея иерархии сил, в конечном итоге приведшая к идее единобожества – идее монотеизма. Сильный всегда прав и сильный занимал верхнюю ступеньку иерархии. Причем, сильный – это не всегда физически сильный. Человек намного слабее слона, но слон выполняет приказы человека. Эта идея была ясной и понятной и стала аксиомой, потому как эта идея не вытекала н е из каких-либо других идей или знаний, а только из наблюдений, из того, что никто ещё не видел, чтобы этот закон нарушался, из фактов. Закон сох ранения, также открытый тогда же в древности , был конечно же не в той ясной и понятной форме, в которой мы его знаем сейчас. Но логи ка и математика, зародившиеся ещё в древнем Египте и получившие значительное развитие в древней Греции были полностью основаны на законе сохранения. Этот закон гласит: «ничего не появляется из ничего и не исчезает в никуда ». И хотя до сих пор мы с уверенностью не можем сказать, почему это так и так ли это всегда, мы свято верим, что закон со хранения является незыблемым, потому что до сих пор ещё никому не удалось доказать его неправомерность. Если бы не было знания этого закона, то не было бы периодической системы Менделеева и теории относительности , не могла бы быть построена теория строения атома, квантовая теория, не был бы «открыт» Большой Взрыв, произошедший десятки миллиардов лет назад (кто вообще был тогда?), и вообще не было бы никаких наук – физики, химии и т.д., потому что был бы хаос. Из за кона со хранения вытекает закон причинно-следственных ограничений – для всего в Мире есть причина. Ничего не бывает без причины. Появление любого объекта или его действие ограничено причиной. Упал камень – на это ест ь причина, произошло наводнение, и на это есть причина. Без причины камень не упадёт. Может быть, в силу наивности причину часто искали в происках мистически х сил, но причина всегда должна была быть, божественная или природная. Все логические построения были построены на этом законе.
- 8- - 8- Следовательно, все три закона – иерархии, сохранения и причинно-следственных ограничений, были известны давно. И если сначала считалось, что в природе царит хаос – беззаконие, бессвязность и независимость между силами и число этих сил бесконечно, то сейчас, по мере накопления знаний и изучения сил природы, число понятых и осознанн ых фундаментальны х физически х взаимодействий сократилось до четырёх – гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого (физические взаимодействия). А в последнее время уже поговаривают о Великом объединении сил. В итоге различные теософские теории сменялись на натурфилософские и современные физические концепции. И хотя сейчас понимание законов иерархии, сохранения и причинно-следственых связей значительно отличается от того, как это понимали раньше, эти идеи не потеряли свою актуальность и сейчас. В том или ином виде они лежат в основе всех попыток разработать основы ОТС. И эти попытки, несмотря на многовековую историю развития ОТС, продолжаются до сих пор, потому что пока ещё нет чёткого и однозначного определения, что же является системой , хотя всё, что наполняет наш мир, является системами. Кроме физических взаимодействий в природе существ уют и другие: биологические, социальные, нравственные, психические, взаимодействие культур и пр. Любой живой организм представляет собой обычную термоди намическую ма ши ну, очен ь сложную, пожалуй наиболее сложную из всех известных нам, но тем не менее машину, работа которой основана на обычных и хорошо известных нам законах термодинамики. «Термодинам ика – нау ка очень широкого профил я, так ка к она занимается всеми физическими или х имическими изменениями и превращениями тел » [8]. Любовь и ненависть также являются вполне объективными явлениями нашего мира, но при этом никак не вмещаются в рамки физически х законов, хотя они полностью подчиняются законам иерархии, сохран ения и причинно-следственных ограничений. Всё это говорит о том, что мы ещё очень мало знаем о нашем мире, потому что пока ещё не только не подвели единый фундамент под все взаимодействия, существ ующие в природе, но даже под все просто физические взаимодействия. Тем не менее, всё, что есть в природе, имеет единую основу и должно быть понято с единых позиций. И понято может быть только с помощью ОТС и системного анализа. Другими словами, природа едина и упорядочена, в ней царит закон и природный порядок, при рода – это система , а жизнь является одним из проявлений этой системы. И любой живой организм – это система, но не любая система является живым организмом. Мы это осознаём, но не всегда можем определить, что же вообще является жизнью. «Жизнь – это форма существования белковых тел» (К.Маркс). Но это сли шком узкое определение жизни. А не белковые тела не могут быть живыми? Почему мы должны отказывать в жизненности другим формам жизни, не белковым и основанным на других началах, которые могут с уществовать в други х угол ка х на ше го Мира и которые, может быть, «живее» нас? «Жизнь – самоподдержание, самовоспроизведение и саморазви тие больши х систем, элементарно состоящи х из сложных ор ганически х моле кул, происходящее в результате обмена веществ внутри этих молекул и между ними, и одновременно с внешней средой на основе затраты получаемой извне энергии и информации» [3]. И опять неопределённости. Что является определи телем велич ины системы (большая или малая)? Планета Земля – это большая система и состоит из многих компонентов,
- 9- - 9- включая и сложные органические молекулы, в ней происходит обмен веществ и она получает энергию извне. Следовательно, Земля – это живое существо? А галакти ка «живее» Земли, ведь она больше её? Или может быть Земля не система? Бактерия – это бол ьшая система или маленькая? А чем отличаются растения от животных? А кораллы – это растения, или что это? Вирусы – это «кто» или «что»; это живые тела, или кристаллы, хотя и не минеральные? И может быть есть жизнь, основанная не на органических (т.е., не н а полимерах углерода), а на других, например, кремнийорганических молекулах? А первые конгломераты из органически х молекул в перви чном океане - бульоне на Земле, которые самоподдерживались, самовоспроизводились и саморазвивались, но ещё не «доросли » до клеточного состояния – это уже жизнь, или ещё нет? Что же является жизнью и чем она отличается от не жизни? Обменом веществ? «Обмен веществ, или метаболизм, – лежащий в основе жизни закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направлен ный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химически х реакций, протекающих в организме» [20]. Но обмен веществ, направленный на сохранение и самовоспроизведение, может быть и в минеральном мире, например, у фонтана. Океан поставляет суше воду, а суша океан у – соли. И даже в автомобиле есть обмен веществ, в какой -то мере напоминающий обмен веществ в живом организме – он поглощает углеводы и ки слород и вырабатывает углекислый газ и воду, но он не живой. Следовательно, обмен веществ может бы ть и у неживой природы. Или может быть обмен веществ в неживой природе чем-то принципиально отличается от такового в живой природе? И если это так, то чем? А может быть вообще нет неживой природы, и есть только жизнь в той или иной степени «жизненности»? Пока ответов на эти вопросы нет, потому что однозначное определение жизни можно дать только на основе однозначного определения, что же является системой и на каких принципах она построена. Проблемы связанные с ОТС касаются не только физики и биологии. Орган изм человека та кже являетс я системой и проблемы е го здоровья невозможно ре шать без учёта принципов ОТС. Основной задачей медицины является обеспечение полноценного качества жизни человека. В это понятие включается не только снятие боли и страданий у больно го, но и его возврат к полномасштабному образу жизни, который не должен отличаться от уровня жизни любого другого здорового человека и должен соответствовать ритмам современности. Это значит, что мы должны уметь полностью восстанавливать поврежденные органы у больного, чтобы организм мог успешно и эффективно фун кционировать в том же ритме, что и любой другой субъект нашего общества. Каждый человек, обратившийся за помощью к услугам медицины, вправе ожидать от неё полного выздоровления и возврата к своим нормальным жизненным фун кциям в тех объёмах, которые предъявляют к нему современные условия жизни. И хотя несомненно есть очевидн ый прогресс медицины, особенно за последние десятилетия, тем не менее следует признать, что мы всё ещё далеки от подобного решени я этих задач. Медицина пока ещё является одной из наиболее отсталы х и примитивных областей нашего зн ания, если н е самая отсталая. Если сравнить эффе ктивность н ашего лечения с эффективностью «лечения» автомобиля, то сравнение будет далеко не в пользу врачей. Автомобиль любой степени повреждённости можно «вылечить» на 100%, хватило бы денег. В медицине нам это пока недоступно. Автомеханик намного эффективнее врача, как бы это обидно не звучало. Всё указывает на то, что наступил очевидный кризис развития медицины.
- 10- - 10- Не нужно обманывать себя, думая что сегодняшняя медицина вполне следует духу времени. Что мы может делать сегодня медицина? Удалять повреждённые части внутренних органов? Пересаживать органы, взятые у других? В любом случае мы или делаем из человека инвалида в той или иной степени, или ждём пока кто-нибудь погибнет, чтобы взять у него «запчасти» – сердце или другой орган для пересадки. Но даже и после пересадки всё равно человек остаётся инвалидом. Может быть не в хирургии, а в других разделах современной медицины наши достижен ия вполне соответствуют духу современности? Компьютерная томография, ультра звуковая э холо кация, радиоизотопн ые методы исследования, антибактериальная терапия, эффективные лекарственные препараты и многое другое – всё это у нас есть, но это не медицинские, а инженерные и другие технологические достижения. При таких эффективных средствах вообще не должно быть тяжелы х больны х, которые н уждаются в серьёзной хирургической коррекции состояния их организма, разве что в исключительных случаях. Но реально происходит обратное – число больных, нуждающи хся в серьёзном лечении с каждым годом неуклонно растёт. Подчер кнём, что все эти больные дли тельное время находились на соответствующем лечении. Следовательно, либо основная масса лечащих врачей проявила халатность в отношении больных, что является абсурдом, либо в основе современной диагностики и лечении заложены принципиальные ошибки, которые не позволяют нам вовремя распознать признаки болезни, определить их клиническую значимость и выбрать соответствующее лечение. Исторически сложилось так, что относительно независимые клинические дисциплины носят названия органов, которые они изучают (кардио...ло гия – сердце, пульмоно...логия – лёгкие, и т.д.). На заре развития медицины, когда она была ещё примитивной и чисто наблюдательной, её исследовательские возможности были очень малы. Всё, че м располагал тогда врач, это были его собственные органы чувств – зрени е, слух, осязание, обоняние и вкус. Естественно, что видели и ощущали, то и описывали. Поэтому клинические дисциплины получали название органов, которые были видны, их можно было пощупать, послушать, а их выделения понюхать и даже попробовать на вкус. На основе этого можно было описывать их нормальное состояние и патологические изменения. Это так называемый морфологический (органо- морфоло гичес кий, анатомический , структ урный) анализ организма человека, основанный на описании чисто внешних признаков . Такой анализ дал свои результаты и сейчас мы имеем чрезвычайно развитую номенклатурную класси фикацию болезней, построенную на принципах морфологического анализа и принятую в большинстве развитых стран мира. В дальней шем описательный морфоло гический анализ организма человека был усилен ин струментальными методами исследования. Микроскоп, рент ген, компь ютерная томография и ул ьтразв ук увеличили возможности зрительного и пальпаторного восприятия внутренних органов. Различные биохимические анализаторы заменили и подняли на очень высокий уровень вкусовой и обонятельный анализ параметров организма. Поэтому появился более углублённый, но опять таки эмпирический описательный гисто- биохимический анализ, выявляющий тип поражения тканей соответствующе го органа (воспаление, инфильтрат, опухоль, и прочие морфологические нарушения), основанный на описании внешних признаков поражения органов. Опять, что видим, то и пишем. Поэтому в самом названии диагноза звучит и название пораженного органа, и тип поражения – гастр...ит, спондил...ёз, ми...ома, и т.д. Но это не детерминированный и не прогнозирую щий, а констатирующий диагноз. Он констатирует уже проис шедшее
- 11- - 11- повреждение, в то время как нам нужно его предупредить и не допустить. Констатация факта наличия патологического процесса ставится уже после того, как этот факт имел место быть, потому что мы по-прежнему продолжаем тот же самый морфологический анализ, основы которого были заложены ещё в древности. Вероятно, этот анализ, лежащий в основе современной медицины, себя уже исчерпал и нужны новые концепции анализа. Более того, н ужна новая номенклатурная класси фикация болезней, основанная уже не на органо-морфологическом, а на системном анализе. Нужно анализировать не органную, а системную патологию. Организм – это цельная и очень тонко сбалан сированная система, дисбаланс которой уже является патологией! Чтобы заметить патологию на ранних этапах, когда ещё нет разрушений и патология проявляется только на функциональном, а не морфологическом уровне, мы должны использовать системный анали з, чего делать пока мы ещё практически н е умеем. В оценке клинической ситуации мы всегда оп аздываем, потому что можем различать и выделять в организме больного пока ещё только грубые морфологические изменения внутренних органов, которые являются следствием уже обширных разрушений и которые можно распознать современн ыми методами исследования, та кими ка к рентген, компьютерная томография или методами биопсии. Поэтому мы начинаем применять современный «тяжелый арсенал» медицины лишь тогда, когда в организме больного, в его внутренних органах, уже произошли настолько большие «повреждения», что мы можем их заметить. Если бы это было не так, то не было бы обширной и многочисленной группы тяжелых больных, которые нуждаютс я в хирургическом л ечении и различных пересадках. Само наличие этой группы больных говорит о наших неудачах. Ведь эти больные не «сва лились с Луны». Они пользовались услугами современной медицины достаточно длительное время, и лишь когда их состояние доходило до определённой кондиции, принималось решение о выполнении той или иной хирургической коррекции с целью «выкинуть» из организма полностью износившуюся («испорченную») часть какого-либо органа. Как звёзды в своём развитии движутся по линии главной последовательности и с неизбежностью проходят через определённые фазы своего развития, так и многие больные, вступив на «главную последовательность» развития их болезней, несмотря на лечение, а иногда и «благодаря», с неизбежностью движутся через определённые фазы их патологии и, таким образом, «доходят» до крайностей своего состояния, требующи х очень серьёзных врачебных манипуляций, включая пересадку внутренних органов. Следовательно, на ранних стадиях болезни современная медицина не смогла им помочь, хотя и проводилось «соответствующее» лечение. Причины отсталости медицины в том, что она всё ещё является эмпирической и казуистической. Сегодня у медицины нет своей полноценной теории, которая могла бы объяснить текущее состояние больного и дать точный прогноз состояния его организма в будущем. Уровень анализа и прогноза, существ ующий, например, в физике, нам пока недостижим. Физика подразделяется на три подвида – экспери ментальную (эмпирическую), теоретическую (аналитическую) и пра ктическую (инженерную). Э кспериментальная физи ка добывает факты, теоретическая – их объясняет, а инженерная – их использует. Медицина существ ует пока в единственном числе. Мы называем её практической (или клинической, эмпирической, казуистической и т.д.), которая, по большому счёту, мало чем отличается от экспериментальной. Нет медицины аналитической, аналогом которой
- 12- - 12- является теоретическа я физика, потому что у медици н ы нет соответствующего аналитического инструмента, подобного физическим теориям с их развитым математическим аппаратом. И нет медицины практической в том виде, в каком это понимается в физике. Каждый клинический случай для врача – это всегда эксперимент, где врач действует скорее на основе своей интуиции, чем на основе трезвого и обоснованного расчёта, подобно инженеру. Мы хотим действовать на основе точных знаний, потому и появилась так называемая «доказательная» медицина. Но это не аналитическая медицина, потому что она пока мало что до казывает и мало чем отличается от обычной конвенциональной медицины, экспериментальной по своей сути. Сегодня официально признаны и одновременно сосуществуют несколько видов медицины: гомеопатическая, ал ьтернативная, много видов национальной медицины (китайская, филиппинская и т.д.) и конвенциональная, та самая, которую признаёт министерство здравоохранения развитых стран в качестве своего основного инструмента оказания медицинской помощи населению. Конвенциональная – отвечающа я требованиям в связи с принятыми в данный период времени взглядами на её роль и задачи. Считается, что конвенциональная медицина является сугубо научной и поэтому мы всё или почти всё знаем об организме человека и о его патологических процессах. Все остальные виды медицины являются эмпирическими, т.е., не научными, и мы не знаем, что прои сходит в организме человека во время лечебных мероприятий, хотя и отмечается благоприятный лечебный эффект. Это объясняется тем, что знания всех не конвенциональных видов медицины были собраны эмпирически, но научный анализ не был проведен. Вообще говоря, т акого разделения на различные виды медицины не должно быть. Если что-то имеет лечебный эффект, это должно быть изучено (подвергнуто научному анализу), доказано и включено в состав конвенциональной медицины. Однако, ввиду не изученности многих эффектов, разделение на различные виды медицины пока ещё имеет место. Возможно, в будущем будет слияние всех видов медицины в одну большую эффективную и универсальную конвенциональную медицину. Конвенциональная медицина по своей сути и происхождению является европейской, в последнее время сильно модернизированной американским влиянием. Мы помним ещё немецкую медицину с её специфической иерархической лестницей. Но где сегодня есть фельдшера, и кто вообще помнит, что это за должность такая, если даже в Германии медицина подчиняется американ ским стандартам? Научность европейской медицины объясняется только высоким развитием западной технологии. Если бы, например, Китай опережал Европу в научном развитии, то сегодня, вероятно, китайская медицина была бы более научной, т.е., конвенциональной и принятой за основную в большинстве развитых стран. Причина отсутствия аналитической медицины – сложность объекта нашего внимания, который без ОТС невозможно понять. Именно в невероятной сложности организма заключает ся слабост ь и н есовершенство современной медицины. Сегодня методы исследования организма больных чрезвычайно просты и примитивны, хотя в них используются самые высокие технологии современной науки и техники. Нам только кажется, что наши возможности больше, чем они есть. Многие думают, что «заглянув » с помощью ул ьтразв ука или компьютерной томографии в сердце мы всё увидим и все
- 13- - 13- проблемы устраним. Но «заглян ув» в сердце мы увидим лишь его анатомию, которая у живого организма мало чем отличается от трупа. И даже если мы «заглян ем » внутрь миокардиоцитов, то также мало чего увидим того существенного, что поможет нам оценить при чины недостаточности сердца. Для этого «смотреть» н ужно не на анатомию органов, а на функцию систем организма, потому что ещё до анатомически х изменений прежде всего происходят функциональные сдвиги. Что даёт, н апример, компьютерная томографи я, пус кай даже и высоко го разре шения? Всего ли шь ин формацию о том, что в таком-то органе есть дефект (инфильтрат, деструкция, опухоль и т.д.), т.е., информацию о том, что многие миллионы клеток поражены. Но они уже поражены! А почему они поражены и что привело к этому поражению, компьютерная томография ответа не даёт. В таки х случаях врачу остаётся только гадать (строить предположения), что же могло быть причиной данного поражения. При этом иногда два врача могут дать два различных и даже взаимоисключающих заключения. Это нестерпимо. Есть ещё одна проблема, без успешного решения которой дальней шее развитие медицины невозможно. Существ ует огромный объём научной информации в виде научных статей, монографий и сборников, но ни один врач не в состоянии справиться с той лавиной информации, которая уже существует и которую он должен переработа т ь. Плюс к этому ежегодно появляются ещё тысячи научных статей и их накапливается всё больше и больше. Невозможно перечесть все книги и статьи во всех научны х журналах, пусть даже и по узкой специальности. Наше стремление ограничить себя рамками всё более узкой специализации обусловлено нашей способностью (вернее, неспособностью) «переваривать» эту лавину информации. Если бессистемное накопление информации будет продолжаться и дальше, то без разработки способов её анализа и усвоения степень специализации будет увеличиваться всё больше. Пол учается порочный круг. Чем больше накапливается информации, тем больше степень специализации. Но чем больше степень специализации, тем меньше степень охвата анализом смежных областей, тем меньше степень понимания патогенеза болезни. Поэтому многие клинические ситуации остаются для нас непонятными. Если каждый научный факт, описанный в какой -либо статье или книге, образно представить себе в виде кирпича, предназначенного для здания врачебной науки, то сегодня весь объём научной информации представляет собой огромную бесформенн ую кучу кирпичей, сваленную без всякого порядка. Причина этого – отсутствие полноценной теории медицины. В физике с уществует теория (теоретическая фи зи ка), которая сл ужит своеобразным «ар хитект урным » планом, поэтому существ ует прекрасно сложенное «здание» современной физики. В медицине пока такой теории нет, поэтому этой огромной «кучей кирпичей» пока очень тяжело пользоваться. Невозможно развивать медицину не придумав способа «переваривания» огромной массы информации, которая с каждым днём лавинообразно нарастает. Этим способом может быть только теория фун кционирования живого организма, а такой теорией может быть только ОТС в приложении к биологии и медицине, потому что любой живой организм является системой той или иной степени сложности. Только такая теория поможет нам чётко представить и определить сами понятия «здоровья» и «болезни», но такой теории пока ещё нет.
- 14- - 14- Живой организм не является набором органов, как это следует, например, из самой номенклатурной класси фикации болезней. Живой организм – это система. Болеет не орган, а организм. Этой истине нас учат все медицинские авторитеты. Не бывает изолированного поражения какого-либо органа, потому что всегда в процесс вовлекаются другие органы, сопряженные с пораженным. И болезнь никогда не начинается с морфологически х изменений. Ей всегда сначала предшеств уют функциональные сдвиги, которые затем и при водят к нарушению мор фологии. Чрезмерное давление лом ает или разрывает соответствую щие структ уры, биох имическая атака (то ксичес кая или бакт ерио- токси ческая) «ломает» биохимический баланс тканей и также приводит к различным «поломкам» в них. Температ ура, радиация и прочие воздействия могут быть нормальным внешним воздействием на организм, но при условии и х соответствия возможностям организма противостоять им. Если организм не может противопоставить этим воздействиям ничего, они становятся ненормальными и чрезмерными. Ненормальные и чрезмерные воздействия внешней и внутренней среды в конечном итоге приводят к различным «поломкам» и дефектам в соответствующи х органах и тканях и это проявляется в виде различных морфологических изменений (дефектов) в них. Но, морфологические изменения появляются уже после того, ка к произошли функциональные сдвиги. Поэтому орган о- морфологические методы исследования определяют п атологию слишком поздно, хот я в оценке клинической ситуации нам нужно опережать, заранее предвидеть и прогнозировать состояние организма больного. Выявить и правильно оценить клиническую ситуацию можно толь ко если рассматривать организм больного как единое целое. И хот я это признается практически всеми, мы до сих пор не можем сформ улировать понятия системной патологии, в отличие от органной, потому что нет соответствующи х аналитических инструментов. Если мы признаём, что организм это не набор органов, а система, то мы должны использовать не морфологический, а системный анализ, но пока ещё этого делать не уме ем. С университетской скамьи мы слышим это словосочетание – «системный анализ». Но что это такое и как его использовать пока ещё не знаем, потому что тот системный анализ, который нам сегодня предлагают, пока ещё не является аналитическим инструментом. ‹‹Системный анализ в узком смысле – совокупность методологических средств, используемых дл я подготов ки и обоснования решений по сложным проблемам поли тического, военного, социального, экономического, научного, те хничес кого характера›› [35)]. Это определение почти ничего не даёт, потому что оно не конкретно, неопределённо и непонятно, какую совокупность методоло гически х средств необходимо применять для системного анализа. А если нужно принимать решения не по сложным, а по простым проблемам, то можно обойтись и без системного анализа? «Системный анализ в широком смысле – иногда (особенно в англоязычной литературе) употребляют как синоним системного подхода» [35]. Не смогли справиться с определением самого системного анализа, тогда и щем его определение в системном подходе? «Системный подход, направление методологии сп ециально-научного познания и социальной практики, в основе которого лежит исследование объектов как систем» [26].
- 15- - 15- Здесь вообще это понятие сужается до «специально-научного познания и социальной практики», хотя он (системный анализ) должен «обслуживать» абсолютно все системы, не только специальные или социальные. И вообще все эти определения напоминают определение «сепурелек» в известном романе С. Лемма: – «Звёздные дневники И. Ти хого» («сепурельки » - см. сепулировать; «сеп улировать» - см. сеп уление; «сепуление» - см. сепурельки...). «Системный анализ – совокупность методов и средств исследования сложных, многоуровневых и многокомпонентных систем, объектов, процессов, опирающи хся на комплексный подход, учет взаимосв язей и взаимодействий между элемен тами системы» (encycl.yandex. r u-глоссарий.ру). Что за совокупность, на каких принципах она построена и каки х методов? Мы можем определить совокупность методов в определённых кон кретных случаях, но это будут только частные случаи. Следовательно, в каждом новом частном случае мы должны «изобретат ь» эту совокупность снова и снова? А для исследования не многоуровневых и мало компонентных систем использовать системный анализ уже невозможно? Это вообще неверно, потому что нет одноуровневых систем, любая система является многоуровневым объектом (см. далее в «иерархии систем»). «...далеко не всегда обоснование решений с помощью системного анализа связано с использованием строгих формализованных методов и процедур; допускаются и суждения, основанные на личном опыте и интуиции, необходимо лишь, чтобы это обстоятельство было ясно осознано...» [35]. А если не осознано, то мы не можем применять системный анализ? Но ведь системный анализ нам нужен как раз для того, чтобы осознать систему! И если для анализа привлекать интуицию (субъективный фактор), то чем отличается системный анализ от гадания? Получается порочный круг, потому что нет однозначности понятия «системный анализ». Неопределённость понятия «системный анализ» приводит к тому, что он по своему характеру не тождествен научному исследованию. «...системный анализ не связан с задачами получения научного знания в собственном смысле, но представляет собой ли шь применение методов науки к решению практически х проблем управления и преследует цель рационализации процесса принятия решений, не исключая из этого процесса неизбежных в нём субъективных моментов... » [35]. Но для чего нужен системный анализ, если не для получения научного знания? И если предлагаемый системный анализ не исключает субъективных моментов, то у нас вообще нет объективного анали тического инструмента, т.е., нет системного анализа! Анализ (от греч. análysis — разложение, расчленение) – это всегда классификация явлений по каким-либо признакам (раскладка по «полочкам»). Органо-морфологический анализ дал класси фи кацию болезней по внешним анатомическим признакам (признакам структ уры, строен ия, фор мы) – по органному (кардио..., пул ьмо.., гастро..., и т.д.) и морфологичес кому (оп ухоли, воспаления, дефекты строения и т.д.). По существу он является структурным анализом и его основным аналитическим инструментом являются статистические математические модели. Но, ка к уже было сказано выше, такой анализ себя уже и счерпал.
- 16- - 16- Чтобы дать определение понятию «системный анализ», сначала н ужно дать определение понятию «система». Центральным определением понятия «система» является понятие «цели». Цель является системообразующим фактором. Причастность понятия цели к системному анализу признается, но только в узком смысле, как цели принятия решений. «...Важнейшие принципы системного анализа сводятся к следующему: процесс принятия решений должен начинаться с выявления и чёткого формулирования конечных целей; необходимо рассматривать всю проблему как целое, как единую систему и выявлять все последствия и взаимосвязи каждого частного решения; необходимы выявление и анализ возможных альтернативных путей достижения цели; цели отдельных подразделени й не должны вступать в кон фликт с целями всей программы...» [35]. Но если уж привлекается понятие цели к системному анализу в узком смысле, то нужно быть последовательным до конца и применять понятие цели как центральное и определяющее само понятие системы, т.е., в широком смысле! В таком сл учае системный анализ является анализом целей системы. Он изучает цель системы и классифицирует подцели её подсистем в соответствии с её иерархией. Для этого он изучает взаимодействие элементов – реакции различных систем организма (потоки, давления, различные силы). Систе мный анализ – это клас сиф икация подце ле й систе мы, на которые подразде ляе тся е ё основная ге неральная це ль. Это даёт возможность оценки систем. Достаточность или недостаточность взаимодействия элементов системы определяется соответствием между результатом действия системы (актуальной величиной) и её целью (должной вели чиной). Если система может выполнить заданную ей цель – она достаточна, если не может – она недостаточна. В приложении к медицине это звучит следующим образом. Если взаимодействия систем (подсистем) организма достаточно для выполнения цели (заданной фун кции – должной величины), то независимо от силы реакции – это всего лишь реакция организма, а не болезнь. Если взаимодействие элементов недостаточно для достижения цели, то реакция является недостаточной и патологической, потому что системы орга низма не могут выполнить то, что от них требуется, они перегружены и это приводит к разрушению их элементов, к уменьшению фун кций систем и к их недостаточности для выполнения заданной цели . Но разрушен ный элемент – это ещё не болезнь, а дефект системы. Процесс разрушения элемен тов и накопления дефектов является бол езнью. Т.е., ре зультатом действия систем организма может быть либо нормальная реакция, либо п атологическая. В последнем случае это может быть либо на основе дефекта системы организма, либо на осн ове болезни (оп ределения дефекта и болезни см. далее в соответствующей главе). Детерминированные (причинно- следственные) математические модели являются основным аналити ческим ин струментом системного анализа (математическое модели рование). Примером детермин ированных математически х моделей в те хнике является, например, баллистика – наука о полёте тела в среде и гравитационном поле. Попадание брошенного тела в цель можно оценить и с помощью статистической математической модели : например, вероятность попадания тела в цель равна 80%. Но, если мы знаем вес тела, силу угол и направление броска, а также множество других дополнительных параметров, таких как вязкость воздуха, направление ветра и др., и у нас
- 17- - 17- есть точная баллистическа я форм ула (детерминированная матем атическая модел ь), то можно точно рассчитать место падени я тела. На этой модели основано использование артиллерии, запуска ракет, кримин алистики и т.д. Примером детерминированных математичес ких мо делей в медицине является, напри мер, формула Фика – зависимость достав ки объема кислорода в ткани от кислородной емкости крови и сердечного выброса. По этой формуле можно совершенно точно вычислить значения сердечного выброса левого жел удоч ка и точность будет зави сеть толь ко от точности измерения исходных параметров. Детерминированность форм улы за ключаетс я в жесткой и однозначной зависимости каждого параметра формулы от других её параметров. Целенаправленность систем играет решающую роль при анализе систем живого организма. Например, в системе кровообращения (СК) есть подсистема (система) стабилизации артериального давления (ССАД), у которой есть вполне определённая цель – поддерживать артериальное давление (АД) на заданном ей уровне. Цель для этой подсистеме задаёт СК (нейронные цен тры управления СК расположены в п родолговатом мозгу). Цель СК – распределить кровоток по всем тканевым регионам организма, и это она осуществляет за счёт определён ного баланса между сосудистым сопротивлением микроциркуляторной зоны различных тканевых регионов, сердечным выбросом (СВ) и объёмом циркулирующей крови (ОЦК). АД является ре зультирующей функцией от этих трёх аргументов. Если СК «решила », что нужно поддерживать высокое АД (артериальная гипертония), она задаст эту цель для ССАД, которая «постарается» это сделать. Организм человека управляется по за конам автоматики . А автоматика все гда стремится со хранить заданное значение параметра, даже если что-то сбивает его. Если мы «мешаем» ей своими лечебными мероприятиями, она со временем находит обходные пути и прежние лекарства перестают оказывать эффект. Поэтому нам постоянно приходится менять лечение. Артериальная гипертония (АГ) не является боле знью, а является синдромом, сопровождающим многочисленную групп у разли чных нормальных и п атологических состояний организма [15]. Физиологической основой этого синдрома является общая гиперволемия (ОГ, переполнение сосудистого русл а жидкостью ), повышение общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС) и измен ение соотношения между сердечным выбросом (СВ) и ОПСС. В зави симости от того, какой фактор преобладает и в каких условиях, этот синдром может быть нормальной или патологической реакцией сердечно-сосудистой системы на нормальное или ненормальное состояние каких- либо других сопряженных систем, например, мышечной, или мочевыделительной. У здоровых и спортсменов на пике нагрузки возникает значительное повышение АД, но это же не АГ! Никто не даст спортсмену анти-гипертоническое лечение только потому, что у него на пике нагрузки АД поднимается до 270 мм Hg. У больных эссенциальной АГ есть ОГ и поражение периферически х кровеносных сосудов и у них существ ует «порочный круг»: повышенное АД ещё больше поражает сосуды, а поражение сосудов ещё больше повышает АД (порочный круг). Это есть истинная гипертоническая болезнь и чтобы прекратить развитие порочного круга необходимо анти-гипертоническое лечение. У больных с поражениями почек в покое наблюдается высокое АД, и мы говорим – у них гипертоническая болезнь. Но это высокое АД им необходимо для нормального кровоснабжения пораженных почек. Если мы снизим АД, почки не смогут нормал ьно работать, потому что уменьшится их кровоснабжение. Здесь н ужно не снижать АД, а
- 18- - 18- лечить почки. Иначе ситуация будет похожа на ту, когда мы постоянно подкачиваем дырявый баллон, вместо того, чтобы за крыть в нём «дыр ку». Следова тельно, у этих больных нет гипертонической болезни, а есть нормальная, хотя и гипертоническая, реакция ССАД в ответ на ненормальности почечного кровотока (нормальная ко мпенсаторная гиперреакция в ответ на гипернагрузку). Если нормализовать почечный кровото к, то и АД само нормализуется. Если мы назначим гипотензивную терапию, ССАД всё равно рано или поздно найдёт обходной путь, чтобы блокировать антигипертоническое лечение и поднять АД, потому что её цель – обеспечить нормальный почечный кровоток. У больных с сердечн ой недостаточностью одновременно может быть и АГ как болезнь (ОГ и повышение ОПСС), но из-за слабости мышцы сердца АД может быть «нормальным» (atypical blood pressure), или даже сниженным. Это скрытая АГ, потому что она не проявляется в виде повышенного АД. В таки х случаях больные, как правило, не получают необходимого антигипертонического лечения, потому что АД снижено, хот я оно им необходимо, потому что п овышенное ОПСС перегружает и без того ослабленный миокард. В понятие АГ мы обычно вкладываем увеличение давления в артериальной сети. Это видно по классификации АГ, которая была разработана без применения системного анализа и поэтому целиком и полностью базируется на признаке АД (ВОЗ, 1993). При этом в кате горию больных по этой классифи кации авто матически попадают некоторые группы здоровых лиц, и выпадают некоторые группы больных, которые н уждаются в антигипертоническом лечении. Но, вероятно, мы должны вкладывать в понятие АГ тол ько ли шь увеличение тонуса (напряженности) суммарной артериальной стенки (гипертония). Тогда не будет необходимости искать повышения АД, которо е при слабости миокарда может быть «нормальным» или даже сниженным, а нужно будет искать признаки увеличения тон уса гладкомы шечного слоя суммарной артериальной стенки. И тогда не вел ичина АД будет определителем болезни, а признаки повышения этого тонуса, величина ОПСС, ОГ, наличие синдрома перегруз ки миокарда и т.д. [15]. Но для это го нужно разр аботать соответствую щие методы исследования и только в этом сл учае можно будет дифференцировать истинно гипертонические состояния и выявлять тех больны х, у которы х эти состояния имеются, и назначать им соответствующее лечен ие. Без системного анализа развивать медицину невозможно. Без него мы вообще не можем определить, что же является болезнью (динамическим патологическим процессом), что обычной реакцией организма, что патологический и что дефектом (статическим патологическим состоянием). Ест ь о щутимая ра зница между дефе ктами и патологическими процессами. Если у больного резко снижена проба Тиффн о (форсированный выдох, FEV1), это может быть либо из-за бронхиального спазма (реакция бронхов – болезнь), либо из-за деструкции и/или отсутствии части бронхов (дефект). В первом сл учае мы можем воздействовать на процесс (лечить), снимая спазм бронхов. Во-втором случае не можем воздействовать, потому что не можем «выращивать» разрушенные бронхи. В каждом из этих случа ев должно быть различное лечение. Но без системного анализа эти состояния дифференцировать невозможно. Чтобы их выявить и понять причину нарушений работы внутренних органов необходим анализ состояния систем организма больного, сопровождающий процесс постановки диагноза. Любой такой анализ имеет три основные задачи:
- 19- - 19-  определи ть текущее состояние систем организма больного (поставить диагноз)  определи ть прогноз состояния организма больного на будущее  выработать решение о лечебн ых действиях с целью улучшения прогноза Однако уже в постановке диагноза есть не которая неточность. Исполь з уя в оценке клинической ситуации морфологический анализ мы постоянно «опаздываем», потому что ставим не детерминированный (причинно-следственный) и не прогнозирующий, а констатирующий диагноз. Например, ди агнозы «кардиомиопатия» или «ин фаркт миокарда» являются всего ли шь констатацией уже имеющегося определённого поражения миокарда, т.е., уже свершив шегося факта – следствия какого-то процесса. Но в этих диагнозах нет указания на причину этого следствия. Фактически в большинстве случаев названия диагнозов – это не названия болезней, а назван ия результатов болезней, названия дефектов различных органов. Ультразв уковая э холокация внутренних органов, контрастная и обычная рентгенография, радиоизотопные исследования, компьютерная томография, спирометри я и пр., позволяют определять изменения формы соответств ующих органов, их размеры, толщину и объёмы, т.е., морфологичес кие (статичес кие, структ урные) параметры, которые хара ктериз уют состояние или вид поражения того или иного органа. Мы можем сравнивать эти параметры с должными покоя или пика нагруз ки (минимальными или максимальными должными величинами) и оценивать их как равными, больше или меньше должны х. Однако форма, толщина и объёмы – это не фун кции органов, а результат фун кции различных систем организма. В понятие «фун кция» в ходят функциональные (динамические) параметры, которые характеризуют действия, такие как сила, давление, скорость и пр. Динамическое понятие «фун кция» является рабочим инструментом только системного анализа. Фун кция систем организма может быть достаточной или недостаточной, и оценить это возможно лишь если сравнивать актуальные кривые этих параметров с должными кривыми. Поняти е «должная кривая» отличается от понятия «должная величина» тем, что последняя является единичной величиной, а «должная кривая» – это множество единичных величин, выстроенных в виде кривой. Но понятие «должная кривая» почти не известно и не применяется. Прогноз состоян ия организма больного также может быть только вероятностным. Мы можем знать сколько шансов есть у больного быть в каком-то определённом состоянии через определённое время, но никогда мы не можем точно знать, что с ним будет. Если, например, у больного в лёгки х обнаружена раковая оп ухоль, это значит, что через 5 лет от начала заболевания у него есть всего ли шь 15-20% шансов остаться в живых, независимо от того, будет принимать он какое-либо лечение, или нет. При этом конкретно данный больной может умереть уже в ближай шие дни, но также может и спонтанно излечиться от рака, поскольку такое, хоть и очень редко, но случается. Т.е., прогноз меняетс я от «больной если не умрёт» до «то будет жить» с той или иной степенью вероятности. Эта неопределённость является принципиальной и не устранимой, так как возникает на основе вероятностного принципа статистического анализа, являющегося основным инструменто м органо- морфологического анализа. Если бы только прогноз был вероятностным, с этим можно было бы как то мириться. Но и выбор метода лечения также является вероятностным. Нап ример, такой - то вид лечения
- 20- - 20- даёт 80% благоприятного исхода. Это значит, что у больного ест ь 20% шансов получить неверное лечение. И даже если лечащий врач попытается постоянно отслеживать состояние больного с целью внести необходимую коррекцию в схему лечения, даже в этом случае он всегда будет запаздывать в оценке врачебной ситуации в силу выше изложенных причин. Потеря времени чревата ухудшением состоян ия бол ьного, поскол ь ку ресурсы е го организма уже снижены и вследствие болезни продолжают снижаться. Мы пытаемся «залезт ь» в гл убины организма ещё глубже, доходя до уровня молекулярной биологии и генетики, и при этом преследуем всего ли шь одну главную цель – найти принципиальное решение излечения от той или иной болезни. Но, видно, таким путём проблему не решить. Мы знаем практически все элементы систем организма – органы, клетки, молекулярные образования и т.д., но пока не знаем всех его систем (целевых объединений этих элементов), а также за кон ов термодинамического взаимодействия между ними. Организм человека – это не набор органов и клеток, а цельная очень сложная система, в которой все элементы очень точно подогнаны друг к другу и фун кционируют на очень тонком балансе взаимодействий между собой. Любой дисбаланс этих взаимодействий – это уже патология, которая приводит к «поломкам» (деструкциям) соответствую щих элементов и которые затем о бнаруживаются метод ами органо- морфологического анализа. Обнаружить патологию в раннем функциональном периоде (дисбаланс фун кций) можно только с помощью функциональной диагностики, которую нужно развивать. Но и этого ещё недостаточно. Как уже было отмечен о, нужен ещё и соответствую щий инструмент для анализа эти х данных. Этим инструментом является системный анализ. Он изучает сам патологический процесс и его причину задолго до появления морфологических изменений, обнаруживаемых методами органо-морфологического анализа, может предвидеть само появление патологического процесса и может дифференцировать нормальную реакцию от патологической. Если мы видим у больного инфильтрат, склероз или опухоль, это значит, что он находится уже на достаточно поздних стадиях заболевания. Этим изменениям предшествовали нарушения потоков крови, давления или метаболизма тканей. Только после функциональных изменений появляются морфологические. Системный анализ класси фицирует по фун кциональным признакам (признакам действия). Есть всего тол ько три «полочки » класси фикации функций (реакций) любы х систем – нормальна я, чрезмерна я ( гиперреакция) и недо статочная (гипореация). Чтобы класси фицировать таким образом необходимо пользоваться такими основными понятиями, ка к «цель системы» (должная вели чина), «иерарх ия системы », «си стемная функциональна я единица » (СФ Е), «ресур сы системы » и «управление системой ». При этом системный анализ также использует и органо-морфологический анализ как свою составную часть, поскольку действия системы (фун кции) выполн яют различные структ урные элементы – системные функциональные единицы (СФЕ) систем организма, которыми являются различные клеточные и ткан евые структуры. Использование системного анализа превращает эмпирическую медицину в аналитическую. Анализируя различные явления в организме больно го можно построить полную траекторию патогенеза его болезни, выявить резервы организма, определить прогноз его состояния на будущее и начать лечение в то время, когда ещё нет «поломок» структ ур организма. При этом можно моделировать различные состояния организма при различных воздействиях на него, что открывает пут ь дл я выбора наиболее оптимального вида лечения. Сегодня во многих сл учаях, если не во всех, мы начинаем лечение «вслепую», основываясь только на вероятностных оценках, на врачебном опыте и интуиции. Завтра,
- 21- - 21- используя системный анализ и возможности аналитической медицины, «переигрывая» на компьютере все варианты воздействия на организм больного, мы сможем достаточно точно «вычислить» наши действия в отношении лечения конкретного больного организма. А для этого нужны соответствующие функциональные методы исследования и соответствующие методы анализа, которые могут выявить «движущую силу » боле зни, в то время как органо- морфологические методы исследования выявляют ли шь её результат. Будущее за аналитической медициной. Для этого врач должен относиться к живому организму как к обыкновенной машине, правда необычайно сложной, но тем не менее работающей в соответствии с обычными законами термодинамики. Времена витализма канули в прошлое. При этом врач должен помнить, что организм – это не набор органов, а чрезвычайно слаженная и сбалансированная система, где каждый элемент работает н е сам по себе, а тол ько (и только!) в п олном соответствии с работой других элементов. Ни б ольше, ни меньше! Отсутствие этого соответствия – это уже патология. Мне приходилось уже слы шать, что принципы, которые предлагаются в этой книге, слишком сложные для понимания и широкого применения в клинической практике. На это можно возразить следующее. Во-первых, принципы, рассмотренные в данной книге слишком упрощены, на самом деле картина происходящих в организме процессов ещё сложнее. Но при полном овладении метода системного анализа нет особых проблем со сложностью анализа любых процессов и любой сложности, происходящих в организме, потому что системные знания – это упорядоченные зн ания. В та ком сл учае эта сложность толь ко каж уща яся. Если есть порядок в знаниях, всё намного проще, чем кажется. Во-вторых, сложность анализа не должна являться препятствием для использования в клинической практике, если это ди кт уется клинической целесообра зностью и необходимостью клинической ситуации. Иначе это будет сплошной театр, а не лечение. Мы будем делать вид, что всё понимаем в организме больного, хотя ничего не понимаем. Сегодняшний врач не знаком с системным анализом, а знаком только со структурным анализом, потому что современная номенклатурная классифи кация болезней основана только на нём. Врач мыслит только категориями воспалений, опухолей, гипер - или гипотрофий, структурных перерождений различных органов, типа саркоидоза л ёгких, атеро- склероти ческой бляшки в коронарной артерии и ли кардиомиопатии, т.е., категориями анатомо- морфологического анализа. У него нет пон ятия о СФЕ, хотя недостаточность фун кций для него прежде всего связана с изменением структуры и формы органа и все эти изменения для него являются «врагами», проти в которых он должен бороться. Но все эти изменения, являющиеся следствием каки х-либо процессов в организме (следствием болезней), являются результатом совершенно различных его состояний и отношение к ним также должно быть различным. Воспаление, например, является одним из «главных наших врагов» и при наличии воспаления у больного врач начинает бороться прежде всего против него. Но то же воспаление является определённой защитной реакцией организма больного против какого-либо внешнего воздействия (травмы, инфекции и т.д.), имеет определённые фазы и соответствующие механизмы. Часть этих механизмов в начале процесса предназначена для нейтрализации внешнего воздействия, разрушающего организм, а другая часть – для восстановления тех разрушений, которые возникли вследствие этого воздействия. Воспаление осуществляетс я определённой системой,
- 22- - 22- ограниченной своими функциональными резервами, и которая имеет свои подсистемы и свои элементы исполнения и управления. И если этих резервов достаточно, эта система полностью нейтрализует разрушающее внешнее воздействие и полностью ликвидирует все разрушения, восстанавливая разрушенные СФЕ. Но если ресурсов системы н е хватает, то завершение фаз воспаления может иметь различное окончание, в зависимости от того, какие из её подсистем недостаточны. И этими завершениями являются разрушени е СФЕ различных систем организма, те самые инфильтраты, оп ухоли, гипер- и/или гипотрофии, эмпиемы, нагноения и другие различные структурные перерождения тканей, которые мы можем обнаружить с помощью структ урных методов исследования. Следовательно, на начальных фазах воспаления мы не должны бороться с ним (с воспалением), если нет чрезмерной гипер- или гипореакции, а должны помогать ему, ликвидируя чрезмерное внешнее воздействие (радикальная терапия). А на последующих фазах мы не можем или можем очень мало помочь ему (воспалению), потому что пока ещё не умеем выращивать новые СФЕ (восстановительная и симптоматическая терапия). Но если последующие воспалительные реакции стали извращенными и патологическими, то мы можем п рекратить их, прервав порочн ый круг (радикальн ая и симптоматическая терапия). Такой подход к проблемам больного возможен только ли шь при условии изучения его организма как единой системы и только с позиций системного анализа. Но для этого н ужно знать системы организма, знать все возможные функции и механизмы простых и сложных реакций этих систем, такие как воспаление, свёртываемость крови, потоки, давления, выделение или абсорбция, и знать последствия этих реакций. Мы же сегодня знаем только последствия реакций некоторых систем, но не знаем сами х систем организма, не знаем их фун кций и реакций с позиций и принципов системного анализа, потому что не знаем как пользоваться си стемным анализом. Если больной жалуется на оды шку в нагрузке, но врач не находит у него никаки х морфологических из менений (инфарктов, обструкций коронарных артерий, воспалений бронхов или лёгочной парен химы и т.д.), то он (врач) бесси лен помочь больному, потому что он не знает, что надо делать, он не видит причин для жалоб больного. Сегодняшний врач не знает систем организма, потому что само понятие «система» пока ещё не было чётко определено. Сегодня нет специалистов не только, например, по системе обмена метаболически х газов (СОМГ), которая включает в се бя систем у вне шн его газоо бмена (СВГ – лёгкие без сосудов) и систему кровообращения (СК – левый и правый желудочки сердца, сосуды и кровь), но и специалистов даже по системе внешнего газообмена или системе кровообращения в отдельности. Но ест ь пул ьмонологи, которые изучают некоторые аспекты СВГ и есть кардиологи, которые изучают хотя и важнейший, но всего лишь один из элементов СК – сердечные насосные подсистемы СК (левый и правый желудоч ки сердца). При этом, например, сос удистая система или экстра кардиальные насосные системы выпадают из круга их внимания. Ни те, ни другие, в силу очень узкой специализации, не могут полностью определить проблемы больного, п отому что не «видят» то, что происходит в смежных областях. Что-то они «видят», но не зная особенностей смежных областей не могут принять адекватного решения и посылают больных для консультаций со смежными специалистами. Но это разорванный анализ, потому ч то он основан не на единой основе. Такой анализ оказывается недостаточным для описания поведения таких многофункциональных систем, каким является живой организм, или даже одна из его подсистем, какой, например, является СОМГ. Структурный анализ основан только лишь на внешнем статистическом описании (форма и размеры органов и их частей), без описания фун кциональных связей между описываемыми структурами, которые являются скрытыми от внешнего взгляда и которые можно установить только на основании
- 23- - 23- динамической зависимости изменений одних параметров от изменений других. Статистическая зависимость не является причинно-следственной из-за вероятностного характера этой зави симости . Причинно- следственную зависимость может установить только системный анализ, а с ним сегодняшние врачи не знакомы. Здесь н ужно мыслить не анатомо-морфоло гическими категориями, а системными и функциональными, представлять себе все уровни иерархии системы-организма и определять, на каком уровне иерархии системы -организма возникает проблема больного. Необходимо знать, что системные функциональн ые единицы (СФЕ) являются теми кирпичиками, из которых построена любая система, и что любая болезнь – это есть процесс разрушения каких-либо СФЕ соответствующи х систем организма. А отсутствие каки х-либо СФЕ – это всего ли шь дефект, но не болезнь. И дефекты могут быть на различных уровнях систем организма, начиная от внутримолекулярных (например, нарушения в молекулах ДНК или, например, гемоглобина при серповидноклеточной анемии), или внутриклеточных (отс утствие каки х-либо ферментов, изменения органелл или дистрофии и перерождения клеток), и кончая боль шими системами, такими как СОМГ или даже весь организм. Поэтому нужны специалисты не по каким-то частям систем организма, а по самим системам. Данная книга не претендует быть единственным и полноценным учебником по ОТС и системному анализу и является всего ли шь очередной попыткой развить принципы системного анализа до такого состояния, чтобы его можно было и спользовать в рутинной клинической и любой другой практике научного знания. А для этого были пересмотрены некоторые основные положения ОТС. Вместе с тем особо отмечу, что данная книга написана не только для врачей, но и для специалистов точных наук. Медицина относится к числу гуманитарных наук, и, возможно , в этом её слабость. Необ ходимо, чтобы медицина стала точной наукой, а для этого необходимо привлечь к ней внимание специалистов точных наук. Но для того, чтобы был общий язык, понятный и врачам и специалистам любых других специальностей, нужна ОТС. Насколько удачна эта попытка, судить взыскател ьному читателю. Возможно, кому-то материал данной книги покажется сложным и громоздким, а возможно и спорным. Но я питаю надежду, что материал данной книги всё же окажет существенную помощь тем специалистам, которые нуждаются именно в таком материале. Эти надежды основаны на твёрдом убеждении в истинности и правильности использования системного анализа для диагностики состояния больных, которое возникло после анализа нескольки х тысяч клинических случаев. Может быть я вообще не брался бы за эту весьма ответственную и на много претендую щую работ у, если бы не удалось разр аботать и разви ть принципы системного анализа до такой степени, что бы их можно было применять в клинической практике для оценки клинической ситуации у больных. Многолетний опыт использования системного анализа показал его высокую эффективность и не использовать его в широкой и всем доступной клинической практике было бы глупо. И если системный анализ прекрасно сработал в медицинской практике, то не менее успешно он может сработать и в физике и биологии, потому что медицина – это та же физи ка и биология, потому что основана на них. Если кто-то начнёт применять что-либо, отражённое в данной книге, автор сочтёт свою задачу полностью выполненной.
- 24- - 24- Разде л 1. Глава 1. Общая теория систе м и систе мный анализ. §1. Общая те ория систе м. (основные понятия теории систем). Вве де ние в те орию систе м. Существ ует целый ряд отраслей знания, рассматривающих системы как объе кты своего внимания. Например, существ уют теории открытых, стохастических, антагонически х, простых, сложных, самоорганизующи хся и прочих систем [5, 6, 24, 26, 27 и др.]. Но всё это частные случаи Общей Теории Систем (ОТС). В рамках данной книги мы рассмотрим только основополагающие вопросы ОТС и некоторые аспекты и приложения этой теории. «Система – это набор взаимодейств ующих элементов», сказал фон Берталанфи [4], один из основателей современной ОТС подчёркивая, что система – это структ ура, у которой элементы каким-то образом действуют друг на друга (взаи модействуют). Достаточно ли данного определения, чтобы отличить систему от не системы? Очевидно нет, потому что в любой структуре её элементы так или и наче, пассивно или активно действуют друг на друга (давят, толкают, притягивают, индуцируют, нагревают, действуют на нервы, нервничают, обманывают, поглощают, загораживают свет и пр.). Любой набор элементов всегда так или иначе действует и невозможно найти объект, который не совершал бы какие-либо действия. Однако эти действия могут быть случайными, без цели, хотя случайно и не предсказуемо они могут способствовать достижению какой -либо цели. Например, вилка, запущенная шаловливым внуком, может попасть бабушке в глаз и сорвать с него старое бельмо, но таким образом, что сам глаз не будет поврежден и его зрение будет восстановлено (случай, описанный в романе, теоретически возможен). В данном случае, хотя и был получен полезный эффект, вилка в сочетании с внуком не является системой для удаления бел ьма, а данное странное происшествие было случайным и не предсказуемым. Таким образом, хот я признак действия и является основным, он определяет не понятие системы, а одно из необходимых условий этого понятия. «Система – это обособленная часть, фрагм ент ми ра, вселенной, обладающий особым качеством (эмерджентностью) относительной самодостаточностью (термодинамической изолированностью)», сказал Эткинс П. [11]. Но любой объект является частью или фрагментом мира, вселенной, и каждый объект отличается от остальных каким- то особым каче ством (эмерджентностью), включая м есто его расположения, время с уществования и пр. И при этом каждый объект в определённой мере термодинамически независим, как и зависим от его окружения. Следовательно, данное определение также определяет не саму систему, а некоторые из следствий системности. Существ ует очень большое множество определений понятия «система» и в каждом из них затрагивается какое-либо свойство систем. Множество определений этого понятия говорит о том, что по сути до си х пор нет достаточно однозначного его определения. Теоретики системности считают, что «системизм» – это новый взгляд на мир, сложившийся в ХХ веке, но который до конца ещё не завершен [23]. Следовательно, до си х пор нет завершенной ОТС. По всей видимости, все существующие определения понятия «система»
- 25- - 25- по своей сути являются определениями следствий, которые вытекают из определения понятия «система», но точного определения этого понятия пока ещё нет. Полноценного определения понятию «система», вероятно, нет потому, что до си х пор недооценивалась роль понятия «цель». Любые свойства систем, в конечном итоге, связаны с понятием цели, потому что любая система отличается от других систем постоянством своих действий. А её стремление сохранить это постоянство является отличительным качеством любой системы – её целью. В античной философии учение о цели развивал Аристотель, толковавший цель как «то, ради чего » нечто с уществует. Распространяя представление о цели , хара ктерн ой для человеческой деятельности, на природу, Аристотель тра ктовал цель как конечную причину бытия (causa finalis). В средневековой философии подлинная цель бытия усматривалась в цели вечного божественного разума ; преобладала теологическая трактов ка истор ии и природы как осуществляющих божественную цель (теология). Сегодня цель тра кт уется как один из элементов поведения и сознательной деятельности человека, который хара ктериз ует предвосхи щение в мышлени и резул ьт ата деят ельности и пути его реализации с помощью определённых средств. Цель выступает как способ интеграции различных действий человека в некоторую последовательность или систему [29, 25, 34]. Таким образом, цель тракт уетс я ка к чисто человеческий фактор, п рисущий только человеку. Осталось всего ничего – приложить понятие «цели» не только к психологической деятельности человека, но и к самому понятию «система», потому что основным отличительным признаком любой системы является её предназначенность какой -либо цели. Любая система всегда предназначена для чего-то, целенаправленна и служит для какой-то определённой цели. Следовательно, цель ставится не только перед человеком, но и перед каждой системой, вне зависимости от её сложности. Тем не менее, ни в одном определении системы практически нет понятия цели, хотя именно цель является системообразующим фактором, а не признаки действия, эмерджентности или чего-либо другого. Нет систем без цели и для достижения этой цели группа элементов объединяется в систем у и действ ует. Целенаправленность определяется вопросом: – «Что может делать данный объект». «Система – это комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимосо-действующи х достижен ию заданн ого полезного результата, который принимается основным системно образующим фактором», сказал в своё время Анохин В.А. [2]. Очевидно, данное определение ближе остальных к правильному пониманию, потому что в понятие «Что может делать данный объект?» в кладывается понятие цели. Содействовать можно только ли шь достижению определённой цели, а получение заданного полезного резул ьтата мо жет быть толь ко целью. Остаётс я ли шь выяснить, кто или что определ яет полезность результата. Другими словами, кто или что ставит цель перед системой?
- 26- - 26- Аксиомы. Аксиома (греч. axíōma – удостоенное, принятое положение, от axióō - считаю достойным), положение некоторой данной теории, которое при дедуктивном построении этой теории не доказывается в ней, а принимается за исходное, отправное, лежащее в основе доказательств других предложений этой теори и. Обычно в качестве аксиомы выбирают такие предложен ия рассматриваемой теори и, которые являются заведомо истинными или могут в рамках этой теории считаться истинными ]22[. Общая теория систем построена на фундаменте четырёх аксиом и четырёх з акон ов, которые выводятся из аксиом:  аксиома 1 – у системы всегда есть одна постоянная генеральная цель (принцип целенаправленности, предназначенности систем )  аксиома 2 – цель для систем ставится извне (принцип задания цели для систем )  аксиома 3 – для достижения цели система должна действовать определённым образом (принцип выполнения действия систем ам и) – закон сохранени я (принцип постоянства действия си стем для сохранения постоянства цели) – закон причинно-следственных ограничений (принцип существования и детерм инизм а действий систем ) – закон и ерархии целей (принцип распределения цели на подцели ) – закон и ерархии систем (принцип распределения подцелей м ежду подсистем ам и и принцип подчиненности подсистем )  аксиома 4 – результат действия систем существует независимо от самих систем ( принцип независим ости результата действия ) Аксиомы ни откуда логически не выводятся, потому и аксиомы. Они постулируются только на основании наблюдаемых фактов, без логического объяснения принци пов, которые с неизбежностью приводят к появлению этих фактов. Возможно при дальнейшем развитии ОТС будут найдены дополнительные принципы и из них уже будет следовать, почему эти аксиомы такие, а не другие. Тогда эти аксиомы перестанут быть аксиомами и станут следствиями других аксиом, а пока что они следуют из опыта и поэтому не требуют доказательств. Принцип целенаправленности. В первую очередь необходимо определить, что мы вкладываем в понятие «система», потому что, на первый взгляд, существуют как мини мум две группы объектов – «системы» и «не системы». В каком же случае объект является системой? Вероятно, не любой объект является системой, хотя как системы, так и не системы состоят из множества частей (компонентов, элементов и т.д.). Куча песка в ряде сл учаев – это структ ура, н о не си стема,
- 27- - 27- хотя и состоит из мн ожества взаимодействующи х элементов, представляю щих неоднородности плотностей в пространстве (песчинки в сочетании с пустотами). Но в других случаях эта же куча песка может быть системой. Куча шес теренок не является часами (системой), хотя эти же шестерён ки, собранные определённым образом, уже являются часами (системой). Чем же отли чается структ ура- система от структ уры- несистемы, ведь та и другая состоят из элементов? Все объекты можно разделить на две большие группы, если подействовать на них каким-либо определённым образом (оказать на них одно и то же определённое внешнее воздействие):  те, которые отличаются постоянством своих ответных действий  те, у которых ответное действие не постоянно и непредсказуемо При этом, если мы поменяем внешнее воздействие, то опять получим такие же две группы, но их состав поменяется: уже другие объекты будут отличаться постоянством своих действий на это новое воздействие, а те которые прежде отличались таким постоянством на прежнее воздействие, уже не будут отличаться этим при новом воздействии. Назовём системами те объекты, которые состоят из набора элементов и отличаю тся постоянством своих действий в ответ на определённые внешние воздействия. А те, которые не отличаются постоянством своих действий на эти же воздействия, назовём случайными наборами элементов по отношению к этим воздействиям. Отсюда, понятие «система» являетс я относительным, в зависимости от того, как дан ная группа элементов реагирует на данное определённое внешнее воздействие. Если она реагирует всегда постоянно одинаково и предсказуемо и именно на данное внешнее воздействие, эта группа элементов является системой по отношению к данному внешнему воздействию. Если на это же внешнее воздействие она реагирует непредсказуемо или не реагирует вообще, она не является системой по отношению к данному внешнему воздействию. Но она же может реагировать предсказуемо и с постоянным эффектом на другое внешнее воздействие и тогда она уже будет являться системой, но уже по отношению к этому другому иначе определённому внешнему воздействию. Таким образом, постоянство и одинаковость реакции взаимодействующей группы элементов по отношению к определённому внешнему воздействию является критерием системности. Постоянство действий в ответ на определённое внешнее воздействие является целью данной системы. Следовательно, цель определяет направление действий системы. Любые системы отличаются постоянством своих действий и отличаются друг от друга свой целенаправленностью (предн азначенностью для чего- то конкретного). Нет системы «вообще», всегда есть конкретные системы для каки х-то определённых целей. Любой объект на ше го Мира отличается от другого тол ько своей целью, предназначенностью для чего-то. Системы специально строятся под определённые цели. У разных систем разные цели и именно они определяют различие между системами. Отсюда же обратный вывод – если есть какая-либо система, значит у неё есть цель. Мы не всегда понимаем цели у тех или иных систем, но они (цели) всегда есть у любы х систем. Мы не можем сказать, для чего н ужен, например, атом водорода, но не можем отрицать, что он нужен, например, для создания полимерных органически х цепочек, или, например,
- 28- - 28- для образования молекулы воды. Во всяком случае, если нам нужно построи ть молекулу воды, то кроме атома кислорода мы обязаны взять два атома именно водорода, а не углерода и ли ка кого-либо друго го элемента. Мы также не можем отрицать, что, например, одни звёзды предназначены для синтеза ядер атомов вплоть до железа, а другие звёзды, способные взрываться по типу сверхновых, предназначены для выработки более тяжелых ядер. Во всяком случае, именно такими путями в нашем Мире были получены все атомы с атомным весом тяжелее гелия. Для образования из атомов водорода или гелия всех остальных более тяж елых ато мов в том количестве, которое сего дня с уществ ует в нашем Мире, нет лучшего механизма, чем звёзды. А планеты нужны для «выращивания» на них сложных объектов, включая живые организмы. Всё это, может быть и спорно, но невозможно доказать и обратное, во всяком случае пока. Мы не всегда отдаём себе отчёт о долженствовании объектов. Ну, летит себе фотон в пространстве, ну и пусть себе летит. Он никому и ничему ничего не должен, какая у него может быть цель? Но если мы измерим его параметры, то увидим, что у него постоянная длина волны (цвет), которая полностью соответствует его энергии. При этом она не меняется на протяжении миллиардов лет, если на него не воздействует что -то извне. И если вдруг длина волны начнёт меняться, то мы начнём искать причину этого изменения, потому что она должна быть именно такой по закон у сохранения, чтобы соответствовать его энергии, и никакой другой. Но если данный фотон постоянно должен иметь именно эту длину волны и у него именно эта длина волны, а не другая, значит у него ест ь цель – сохранять эту длин у волны. И если это ему удаётся, он является системой, которая полн остью соответствует заданной ему цели. Следовательно, цель определяет систем у. Цель – это системоопредел яющий фактор. Есть цель – есть система, нет цели – нет системы. Любая система всегда предназначена для чего- либо одного и конкретного, существует для какой - либо цели. Цель гемоглобина – захват кислорода в лёгких и отдача его в тканях. Но у того же гемоглобина нет цели, например, секретировать адреналин, развивать давление, или переносить мочевину, поскольку он создан и построен специально для переноса кислорода и только для этой цели. Системой может быть только такая группа элементов, у которой результат и х общего взаимодействия отличается от результатов действия каждого из эти х элементов в отдельности. Он может отличаться как качественно, так и количественно. У кучи песка масса боль ше, чем масс а отдельной песчинки (отличие количественное). У комн аты, стены которой построены из кирпичей, есть свойство ограничивать объём пространства, чего нет у отдельных кирпичей (отличие качественное). Любая система всегда предназначена для какой-либо цели, но всегда у неё эта цель одна и та же. Гемоглобин всегда п редназначен толь ко для переноса кислорода, авт омобиль для перевозок, а соковыжималка для выжимания сока из фруктов. Это постоянство цели обязывает системы действовать всегда одинаково для достижения одной и той же, но им предназначенной цели. Например, если лёгочное альвеолярно- капиллярное русло будет пропус кат ь кровото к через все альвеолярные капилляры, независимо от того, окутывают ли они альвеолы с рО2 ниже или выше критического, то венозная кровь, притекающая в лёгкие, недостаточно насытится кислородом и возникнет артериальная гипоксемия (внутрилёгочный шунт), потому что в части альвеол может быть воздух с низким содержанием О 2. Отсюда, цель
- 29- - 29- прекапиллярных сфинктеров – пропускать кровоток только по тем капиллярным сетям, которые окутывают альвеолы с рО2 выше критического (рис. 2В). А там где рО2 ниже критическо го, кровото к должен быть закрыт (ри с. 2А). Для этого сенсорные элементы регулятора локального лёгочного кровотока должны реагировать только на рО2, а не на температуру, давление или поток чего-либо. И реакция этого регул ятора должна быть только в виде закрытия или раскрытия прекапиллярных сфинктеров, сдавливающих терминальную артерию или прекапилляр, но не виде секреции гормонов, выделения мочи, генерации нервного импульса, свечения, размножения, и т.д. Они должны воспринимать только специфический вид внешнего воздействия – изменение содержания О2, причём только в альвеолярном воздухе, а не в крови, и их реакция должна проявляться только в виде их специфического результата действия – регулировании просвета прекапиллярных сфинктеров. А В Рис. 2. Однозначность и определённость реакции систем ы альвеолярного газообм ена. Рефлекс (реакция) Эйлера-Лильёстранда. Элементы систем ы: 1 - кис лородный рецептор (аффектор); 2 – невен ти лируем ая альвеола; 3 – пустая а львеоло-капи ллярная сеть; 4 – путь рефлекса Эйлера-Ли льёстранда (аксон рефле кс?); 5 – закрытый сосуд после прекап иллярного сфинктера; 6 – пус тая венула; 7 – закры тый прекапиллярный сфинктер; 8 – расслабленный прекапи ллярный сфинктер; 9 – откры тый сосуд после прекапиллярного сфинктера; 10 – кровоток через альвеоло-капи ллярную сеть; 11 – заполненная кровью альвеоло -капиллярная сеть; 12 – вентилируем ая альвеола. В данном случае цель системы – пропускать кровоток только по тем капиллярам, которые «омывают» альвеолы (шар внутри капиллярной сети на рис. 2) с высоким содержанием О2 (выше 60 mm Hg). Если рО2 ниже критического, то кровоток должен быть закрыт (рис. 2А). Если выше – открыт (рис. 2В). Принцип задания цели. Автомобиль предназначен для перевозок, каль кулятор – для вычислений, а фонарь – для освещения. Система внешнего газообмена предназначена для обмена метаболических газов между о кр ужаю щей атмос ферой и кровью. Насосные системы кровообращения (правый и левый желудочки сердца) – для перекач ки крови, мочевыделительная система – для нормализации водно- солевого обмена, система стаби лизации артериального давления – для сохранения АД на постоянном уровне, и т.д. Но цель перевозки нужна не автомобилю, а кому-то или чему-то внешнему по отношению к нему. Автомобилю н ужна только его способность выполнять эту цель. Цель перекачивать кровь жел удочком сердца нужна не желудоч ку, а другим тканям организма. Желудочку сердца нужн а только способность выполнять эту цель. Целью является необходимость в чём-то для чего-то внешнего, а данная система только лишь выполняет pO2A> 60 mm Hg pO2A> 60 mm Hg 9 10 11 8 12 7 4 3 5 1 2 6 pO2A< 60 mm Hg pO2A< 60 mm Hg
- 30- - 30- это, обслуживая это внешнее. Следовательно, цель системе ставится извне, а от системы требуетс я только способность выполн ять эту цель. Этим внешним является друга я система или системы, потому что Мир заполнен только системами. Протез руки предназначен для той же цели, что и своя «родная» рука. Другое дело, что сегодня протезы ещё дале ки от совершенства. Но если с делать полноценный протез руки, который был бы таким же гибким, лов ким и сильным, как своя рука, плюс к этому ещё и обладал бы тактильной и прочей чувствительностью, то для инвалида было бы совершенно безразлично, «родная» ли у него рука или протезная. Главное, это чтобы протезная рука полностью соответствовала цели, для которой рука существует. И эта цель нужна не руке, а владельцу этой руки. Если между тем, что должен и что может делать дан ный объект есть полное соответствие, этот объект (или группа элементов) является системой для выполнения данной цели (предназначенность для данной цели данной группы элементов). Если этого соответствия нет, то по отношению к данной цели эта группа элементов является случайным набором элементов (не системой). Хотя по отно шению к другой цели эта группа элементов может быть системой, если по отношению к другой цели это соответствие соблюдается. Цель объединяет группу элементов в систему. Поэтому определение системы можно представить в следующем виде: – «Система – это набор взаимодействующи х (взаимосодейств ующих по Анохину) элементов, которые могут выполнить одну общую определённую цель». Или короче : – «Систе ма – это г руппа це ле направле нно взаимодействующи х эле ме нтов». Задание цели всегда исключает самостоятел ьный выбор цели системой. Цель можно задать системе как уставку и как установку. Есть различие в этих понятиях. Уставка – это жёсткая директива, нужно выполнить только ЭТО с заданной точностью и только ТАК и не иначе. Т.е., системе не дано право выбора действий для достижения цели, все её действия строго определены. Уставка жестко задает алгоритм действий системы. «Алгоритм – точное предписание исполнителю совершить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число ша гов» [Глоссарий.ру: словари по естественным наукам]. Установка – это более мягкое понятие, задаётся толь ко ЭТО, но право выбора действий для достижений ЭТОГО даётся самой системе. Следовательно, з аданием уст ановки системе задаётся цель, но выбор алгоритмов действий предоставляется самой системе, вернее, её блоку управления (см. ниже). Установку можно з адавать системам толь ко с достаточно развитым блоком управления, который может сам сделать выбор необходимых действий. Ни одна система не обладает свободой воли и не может поставить (задать) сама себе цель. Цель диктуется необходимостью в чём-то чем-то или кем-то, что находится вне данной си стемы. Следовательно, цель перед системой всегда ставит другая система. Другими словами, цель не продуцируется самой системой, а пр иходит в неё извне. Но какие действия нужно для этого совершить (выбор алгоритма действий) система может выбрать сама, у неё есть свобода выбора действий.
- 31- - 31- Но может быть есть системы, которые самодостаточны и сами ставят перед собой цели? Например, мы сами, люди, как-будто бы можем ставить перед собой цели и выполнять их. Значит мы являемся примером независимых систем? Не всё так просто. Существует дуализм одного и то го же понятия цели: цель как задание для ка кой -то системы, и цель как стремление (желание) этой системы выполнить эту заданную цель:  Цель-задание – это необходимость вне шней системы в определённом заданном резул ьтате, которая даёт задание (устав ку или уст ановку) дл я данной системы произвести этот результат  Цель-стремление – это (желание) данн ой системы выработать определённый результат действия, равный заданному (заданной уставке или установке) и нужный другой, внешней по отношению к данной системе Мы ставим цели перед собой, но всегда ставим цель ли шь тогда, когда нам что -то не хватает, когда мы страдаем. Что ест ь страдание? Страдание – это невыполненное желание (из древнеиудейской философии). Боль – это «кри к тканей о кислородном голоде». Любые физиологические (голод, жажда), эстетические и прочие невыполненные желания заставляют нас страдать, а страдание заставляет н ас стремиться действовать до тех пор, пока желания не будут удовлетворены. Сила страдания всегда равна силе желания. Мы хотим есть и страдаем от голода, пока не удовлетворим это желание. Как только мы поедим, страдание сразу проходит. Мы любим кого- то и страдаем, п ока не соединимся с избранницей (избранником). Соединились, страдание исчезает. Желание появляется у нас ли шь тогда, когда у нас чего-либо нет. Желание и страдание являются двигателями эволюции, без них невозможно развитие. Желание – это наша цель- стремление. Когда мы выполняем наше желание, мы достигаем цели. Если мы достигаем цели, мы перестаём действовать, потому что цель достигнута и желание исчезает. Если у нас есть всё, что только можно придумат ь, то никаки х целей мы сами перед собой ставить не будем, потому что нечего желать, всё есть! Если я голоден, то я возбуждён и бегаю в поисках пищи. Если я сыт, у меня апатия и сонливость. Если мне тепло и нигде не давит, я везде бывал, насмотрелся разных стран и видов, наслушался музыки, я могу летать, проходить сквозь стены и присутствовать одновременно в сотне разных мест, у меня есть все, что только можно придумать и меня невозможно ничем удивить (счастье эгоиста), то мне нечего желать, мне ничего не хочется делать и я даже пальцем не пошевельн у, чтобы что-то сделат ь. Зачем, если в этом нет смысла, ведь у меня всё есть? Разве что если палец зачешется, но это опять желание → страдание → действие. Следовательно, даже человек, при всей его сложности и развитости, не может быть абсолютно независимым от других систем (от внешней среды). Наши цели-задания нам всегда ставит внешняя среда и это пробуждает наши желания (цели-стремления), которые проди ктованы недостаточностью чего- то. Внешняя среда заставляет нас двигатьс я, п отому что она причиняет нам дефицит чего-то, а для движения нужна энергия, которую мы тратим за счёт своих внутренних ресурсов. В результате чего возникает дефицит чего -то и недостаточность внутренней энергии, ликвидация которых становится нашей целью. После насыщения цель пропадает и мы перестаём есть или искать пищу до следующей недостаточности.
- 32- - 32- Если нечего желать, то не будет и цели. Поэтому это только кажетс я, что мы вольны в своих желаниях. Мы вольны в выборе своих действий для достижения цели и ограничены только нашими возможностями. И у нас вообще нет свободы выбора целей, как ни грустно это звучит. Наши желания нам задаются извне и мы полностью зависим от них. Нужно что - то ещё более высокое, чтобы не зависеть от желаний. Подспудно это понимали ещё древние аскеты- отшельники, которые удалялись от «мира сего », чтобы не желать, не провоцировать свои желания и оторваться от них ради достижения высши х миров. Но их движение было ошибочным уже в своей основе, поскольку было основано на желании достичь тех же высших миров. Если желание с и х точки зрения является «грехом», то невозможно достичь «праведных миров грешным путём»! Всё, что было сказано выше в основном касалось так называемых «животных» желаний. Но есть ещё желания, продиктованные высшими мотивами. Если мы видим, что кто-то другой страдает, мы также страдаем и хотим помочь ему (нравственные страдания). И хотя помогая мы что- то отрываем от себя, лишаем себя че го- то, чтобы дать другом у, мы всё равно счастливы (счастье альтруиста). Может быть в этих сл учаях мы ставим перед собой эти высшие цели-необходимости? Нет, мы всегда это делаем только исходя из высших идеалов. Следовательно, это высшие идеалы заставляют нас действовать (ставят перед нами цели), но не мы сами. Эти цели-необходимости нужны высшим идеалам (что это такое – это другой разговор), но не нам. Наши желания – это лишь наши стремления выполнить цель. А цель-задание, как уже было замечено выше, задаётся любой системе, включая нас самих, извне. Для нас мы не ставим цели-задания, для нас мы ставим только цели - стремления. Цели- задания мы можем ставить только перед другими системами. Могут возразить, как же так, вот я сам поставил перед собой цель-задание поступить в университет и всё делаю во имя этой цели. Я же сам поставил эту цель и никто в меня её не внедрял! Всё правильно, мы сами ставим такие цели перед собой, но они являются подцелью более высоких целей. Получив образование мы получим более хорошие условия своего существовани я. Следовательно, основной целью было существование в хороших условиях. Выбрав цель – учиться в университете мы выбираем путь, по которому можем достичь своей цели. Одни выбирают учёбу, н о другие выбирают торговлю, игру в карты или в лотерею, грабёж, спекуляции, обман, поиск кладов и т.д. Другими словами, мы всегда выбираем не саму конечную цель, а пути достижения цели, в зависимости от собственных возможностей, склонностей, менталитета и понимания Мира. У нас нет свободы выбора цели-задания, а есть свобода выбора только цели-стремления и путей её достижения. И для этой цели -стремления мы можем ставить подцели- задания для других, более низки х на лестнице иерархии систем, которые для них уже являются целями -заданиями. Таким образом ц ель- задание от внешней системы транс формируется в цель- стремление для данной системы и которая разбивается на целый ряд подцелей-заданий для подсистем данной системы, которые они будут выполнять как их цели -стремления. Тогд а если не мы, то может быть есть други е системы, которые могут сами себе ставить цели независимо ни от чего? Может быть, начиная с ка кого-то определённого уровня усложнени я системы уже сами могут это делать? Нам такие примеры неизвестны. Всегда на любую сколь угодно большую и сложную систему найдётся другая, более высшая, которая будет диктовать ей свои цели и условия. Но может быть наш Мир, будучи настолько огромным, сложным и многогранным, стал настолько самодо статочным (зам кн утый сам на себя, полностью за крытая система), что ем у уже не требуется внешнее влияние и он уже сам, как система высшего порядка, ставит
- 33- - 33- перед собой и перед нами свои цели? Но если он сам ставит свои цели, значит он целенаправлен. В связи с этим встаёт вопрос о целенаправленности природы. Возможно у неё есть какая-то известная лишь ей цель и она строит Мир соответственно этой цели. Если у природы есть цель, то она упорядочена и целенаправленна. Но так ли это? На этот вопрос существ уют две диаметрально противоположные точки зрения. Философы от р азличн ых рели гий утверждают, что всё от Бо га, Мир упорядочен и предназначен для развития человека. Материалисты - атеисты утверждают, что Бо га нет, а есть природа, слепая, случайная, хаотичная и не целенаправленная. Но если признать, что природа целенаправленна, тогда слова «природа» и «Бог» становятся синонимами. Хаоса в природе нет, в любом угол ке Вселенной всегда царит идеальный порядок, потому что везде работают и соблюдаются законы термодинамики. Природа едина и почти упорядочена. Почти потому, что на уровне квантовых явлений, вероятно, есть некая неопределённость и непредсказуемость, т.е., несоответствие явлений нашим з наниям физических законов (туннельные эффекты, например). Именно эта непредсказуемость является причиной случайности и непредсказуемости. А случайность и целенаправленность взаимно исключают друг друга. Мы пока не знаем, является ли эта непредсказ уемость результатом несовершенства технологии проведения экспериментов и/или недостаточности наши х знаний, или является принципиальной и исходящей из сути природы. Но даже если она исходит из сути природы, всё равно может быть так, что причина случайности – это что-то, что лежит за границами нашего Мира, что воздействует на наш Мир, подчиняя его своим целям и заставляя его действовать по определённому плану. В этом случае нет места случайности, всё целенаправленно, предопределено и причинно-следственно обусловлено. Столь дли тельные отступления на около теосо фские темы были необходимы потому, что понятие цели неизбежно рождает вопрос: – «А кто или что ставит цели перед системой?» Пока ясно только одно – цель перед системой всегда ставит другая система, а сами системы, включая человека, свободой воли не обладают. У нас есть свобода выбора действий для достижения цели, но нет свободы выбора самой цели. Если кому-то покажется, что у него есть цель, которую он сам поставил, пусть пои щет как следует и тогда всё равно найдё т какую-либо внешнюю причину (цель-задание). Таким образом, мы до сих пор с уверенностью не знаем, целенаправленна ли природа (Мир), или нет? Как и не знаем того, что непредсказуемост ь на уровне квантовых эффектов объясняется несовершенством нашего знания, или это принципиальное явление природы, которое совершенно от нас не зависит? Случайность – это объективная или субъективная реальность? Это, так сказать, два полюса нашего бытия – глобальный Мир и мир на уровне квантовых явлений элементарных частиц, между которыми мы существ уем. Может быть задаваемость цели извне и не касается этих полюсов, но для любых систем, существ ующих между ними, в том числе и дл я нас, цели задаются извне окружающей средой, заполненной другими системами. Таким образом, цель- стремление – это прежде всего потребность (желание) чего -то выполнить то, что от него требует что-то внешнее. Дл я то го, чтобы выполнить, нужно действовать. Отсюда вытекают следующие два принципа – принцип действия и принцип иерарх ии.
- 34- - 34- Принцип выполнения действия для достижения цели. Любая система предназначена для какой -то вполне определённой и конкретной для неё цели и для этого она делает только специфические (целевые) действия. Следовательно, целью системы является стремление выполнения определённых целенаправленных действий для получения целевого (должного) результата этих действий. Самолёт предназначен для воздушных перевозок, но не может совершать подводные плавания. Результат действия – переме щение по воздуху. Лопата предназначена только для переноса сыпучих материалов, но не для обработки алмазов. Результат действия – перенос сыпучих материалов. Система внешнего газообмена (лёгкие без сосудов) может транспортировать метаболические газы толь ко через воздушн ую среду, но не через жидкости . Результат действия – обмен мет аболически х газов между окружаю щим воздухом и альвеолярным пространством. Система кровообращения (сосуды, сердце и кровь) может транспортировать метаболические газы толь ко чере з жидкую сред у (кровь), но не через воздух. Ре зультат действия – обмен метаболичес ки х газов между альвеолярным пространством и тканями организма. Эти результаты действия являются ожидаемыми и прогн озируемыми. Если для выполнения нагрузки система кровообращения должна обеспечить, например, 15 л/мин кровотока, то никто не ожидает от неё, например, кровотока в 60 л/мин. От неё ожидается и она обязана дать именно 15, а не 10 или 35 л/мин, и именно кровотока, а не потока воздуха, или секреции чего-либо. Постоянство и прогнозируемость выполнения своих фун кций является отличительной особенностью любых систем – живых, природных, социальных, финансовых, технических и пр. Следовательно, для того, чтобы достичь свою цель, любой объе кт на ше го Мира должен действовать, совершать какие-либо целенаправленные действия (акции). Действие – это: 1. проявление какой-либо энергии, деятельности, а также сама си ла, функционирование чего-либо [12]. 2. состояние, процесс, возникающие в ответ на какое-либо воздействие, раздражитель, впечатление (например, реакция в психологии, реакции химические, ядерные реакции) [1]. После действий объекта получаетс я результат действия. Цел ью любой системы является стремление выработки должного (целевого) результата действия. При этом данный объект является донором результат а действия. Резул ьтат действия системы - донора может быть направлен на какую-либо другую систему, которая в этом сл учае будет реципиентом (мишенью) дл я результат а действия. При этом результат действия системы - донора становится внешним воздействием для системы -реципиента. Взаимодействие между системами осуществляется только через результаты действия. Таким образом строится цепочка действий: →... внешнее воздействие → результат действия (внешнее воздействие) → ... Огонь обжег ладонь, т. е., произошло термическое внешнее воздействие на кожные рецепторы. Внешним воздействием для рецепторов является огонь. Резул ьтатом их
- 35- - 35- действия (рецепторов) стало возбуждение их потенциала действия, которое передалось в нейроны головного мозга. Этот потенциал действия уже является внешним воздействием для нейронов головного мозга, а их (нейронов) результатом действия стало эле кт рическое возбуждение, которое в виде нейронного потенциала действия через дендрит передалось на синапс мышцы руки. Здесь электрическое возбуждение нейронов головного мозга уже стало внешним воздействием для миоцитов мышц руки, а движение руки – результатом действия этих мы шц. Так примерно выглядит цепочка действий на рефлекторное отдёргивание руки в ответ на ожёг. И так она будет выглядеть всегда, если мы не сможем уберечься от огня. А целью является сохранение руки от термического повреждения. Поэтом у, если гр упп а взаимодействую щих элементов постоянно и однозначно выполняет определённые необходимые действия, способствующие достижению какой -либо цели, и её результатом действий является достижение заданной цели, такая групп а элементов является системой. У системы всегда есть толь ко одиночный цикл действий. Си стема действует только тогда, когда перед ней поставлена цель, но она ещё не достигн ута и пока ещё нет должного результата действия. Процесс выполнения действия продолжается до момента достижения цели – получения должного резул ьтата дей ствия. Когда должный результат действия получен и цель достигнута, система перестаёт действовать, потому что у неё уже нет цели, она уже достигн ута. Другими словами, пока нет результата действия, есть действия системы чтобы его получить. Как только результат действия получен, система перестаёт действовать. На одиночное внешнее воздействие си стема даёт одиночный результат действия. Ни один объект не действует сам по себе. Он не может сам решить: - «Вот сейчас я начну действовать», потому что у него нет свободы воли и он не может поставить перед собой цель и сам по себе выдать результат действия. Он может тол ько выбрать вид своей деятельности (вид реакции), в зависимости от своей сложности (от своих ресурсов), и реагировать (действовать) в ответ на определённое внешнее по отношению к нему воздействие. Любые действия любых объектов – это всегда их реакция на что-то. Есть воздействие – есть реакция. Нет воздействия – нет реакции. Иногда реакция может быть отсроченной, поэтому кажет ся беспричинной. Но если как следует поискать, всегда можно найти причину – внешнее воздействие. Первичным внешним воздействием в нашем Мире, по всей видимости, был Большой Взрыв – начало зарождения нашей Вселенной. Возможно, в ментальном мире объекты могут обладать собственным действием (воля, беспричинное желание), но не в физическом. Вес камня можно определить (проявить, выявить результат его действия) или путём воздействия на него сил земного притяжения (взвешивание с помощью весов), или путём воздействия на него сил ускорения ( измерение массы инерции во время равноускоренного движения). Т.е., вес камня является его реакцией на силу земного притяжения или на ускорение. Если бы, например, он мог взаимодействовать с электрическим полем, то можно было бы определить его массу измеряя его электрическое поле. Но если он не может взаимодействовать с электрическим полем, то какой бы силы оно ни было, камень не будет с ним реагировать. Если на камень никак не воздействовать, мы не только не сможем узнать его вес, но и вообще знать о его существовании. Познание мира даётся нам тол ько через реакции его элементов.
- 36- - 36- Реакция (от re... - возврат и лат. actio - действие) – действие, состояние, процесс, возникающие в ответ на какое-либо воздействие, раздражитель, впечатление (например, реакция в психологии, реакции химические, ядерные реакции). Следовательно, действие системы в ответ на внешнее воздействие – это всегда реакция системы, возвратное, ответн ое действие. Когда система уже подействовала (прореагировала) и был получен необходимый результат действия, это значит, что она уже достигла цели («погасила» цель-задание) и после этого у ней уже нет цели, к которой она должна стремиться. Поэтом у после пол учения результата действия система перестаёт действовать и ждёт следующего внешнего воздействия. Реакция всегда вторична и появляется только и только после внешнего воздействия на элемент. Иногда после внешнего воздействия реакция может появиться сп устя длительное время, если, например, данный элемент был специально «запрограммирован» на задержку. Но она обязательно появится, если только сила внешнего воздействия превысит порог чувствительности элемента на внешнее воздействие, и если элемент вообще способен реагировать на данное воздействие. Без внешнего воздействия не будет никакой реакции. Например, если элемент может реагировать на давление выше 1 атмосферы, то он обязательно даст реакцию, если давление превысит 1 атмосферу. Если давление меньше 1 атмосферы, то он не будет реагировать на низкое давление. Если же на него воздействует температура, влажность, или электрическая индукция, он также не будет реа гировать, как бы мы его не «уговаривали», потому что он способен реагировать только на давление выше 1 атмосферы. Если на него ничего не давит (нет давления выше 1 атмосферы), он никогда не даст никакой реакции. Так как результат действия системы появляется только после какого -то внешнего воздействия, он всегда является вторичным, потому что первичным является внешнее воздействие. Внешнее воздействие является причиной, а результат дей ствия – следствием (функцией). Очевидно, что системы- доноры могут давать один или н есколько результатов действия, а системы-реципиенты – реагировать на одно или несколько внешних воздействий. Но элементы-доноры могут взаимодействовать с системами -реципиентами только в случае качествен но однородн ых действий. Если системы- реципиенты могут реагировать, только на давление, то взаимодействовать с ними могут тол ько те системы-доноры, результатом действия которых является именно давление, а не температура, электрический ток или что- либо другое. Взаимодействие между системами - донорами и системами - реципиентами возможно лишь в сл учае качественной одн ородности (гомореактивности) их взаимодействия (принцип однородной интерактивности). Мы можем слушать выступление музыканта на сцене прежде всего потому, что у нас есть уши. Земляной червь не сможет понять нашего восторга от выступления музы канта хотя бы по той причине, что у него нет ушей, он не может воспринимать звук и у него нет вообще понятия о звуке, даже если (гипотетически) у него будет интеллект равный нашему. Резул ьтат действия элемента- реципиента может быть как однородным (гомореактивным), так и не однородным, не равным по качеству действия, (гетерореактивным) по отношению к нему внешн его воздействи я. Например, элемент реагирует на давление, а его результатом действия может быть или давление, или
- 37- - 37- температура, или частота, или поток чего-ли бо, или число обитателей леса (квартиры, города, страны) и т.д. Следовательно, реакция элемента на внешнее воздействие может быть как гомореа ктивной, так и гетерореактивной. В первом случае элементы являются передатчиками действия, во втором – преобразователями качества действия. Кровеносные сосуды являются передатчиками давления. Любые биологические и не биологические рецепторы – преобразователями, которые реагируют на различные раздражители (давление, температуру, рН, рСО2 и т.д.), но всегда генерируют только серию электрических импульсов (токи действия), или преобразовывают рецепцию в виде расширения, движения или ещё чего- либо. Если результ ат действий системы полностью соответствует заданной цели, это говорит о достаточности данной системы (данной взаимодействующей групп ы элементов) для данной цели. В противном случае данная группа элементов не соответствует данной цели и либо является недостаточной, либо вообще не является системой для достижения уровня качества и количества заданной цели. Поэтому, любой существ ующий объ ект можно охарактеризовать, ответив на основной вопрос: – «Что может сделат ь данный объект?». Этот вопрос характериз ует понятие «резул ьтат действия объекта », и который, в свою очередь, состоит из двух подвопросов:  Какое действие может выполнить данный объект? (качество результата действия)  Сколько такого действия может выполнить данный объект? (количество результата действия) Эти два подвопроса являются характеристикой стремления системы выполнить цель. А задание цели можно охарактеризовать, ответив на другой вопрос: – «Что должен сделать данный объект?», и который также состоит из двух подвопросов:  какое действие может должен данный объект? (качество результата действия)  сколько такого действия должен выполнить данный объект? (количество результата действия) Эти последние два подвопроса и определяют цель как задание (уставку, директиву) для данного объекта или группы объектов и под эту цель и щется или строится система, которая может это делать. Чем ближе соответствие между т ем, что должен и что мож ет делать данный объект, тем ближе данный объект к идеальной системе. Реал ьный (актуальный) резул ьтат действия системы должен соответствовать заданному (должном у). Это соответстви е является основной характеристикой любой системы. Из очен ь ограниченного числа элементов можно построи ть очень большое разно образие систем. Весь многообра зный материальный физический мир построен из различных комбинаций протонов, электронов и нейтронов, и эти комбинации являются системами с определёнными целями. Мы не знаем вкуса протонов, нейтронов и электронов, но мы знаем вкус са хара, атомы моле кул которого построены из этих элементов. Из этих же элементов построен и камень, и человек.
- 38- - 38- Реальные и идеальные системы отличаются друг от друга тем, что у первых всегда есть дополнительные свойства, определённые несовершенством реальны х систем. Массивной золотой королевской печатью, например, можно колоть орехи с таким же успехом, как и с помощью молотка или обыкновенного камня, хотя она и предназначена для другой цели. Поэтому, как уже было отмечено вы ше, понятие «система» является относительным, но не абсолютным, в зависимости от соответствия между тем, что должен и что может сделать данный объект. Если объект может выполн ить заданную цель, он является системой для выполнения этой цели. Если не может, он не система для данной цели, но может быть системой для другой цели. Для достижения цели не имеет значения, из чего состоит система, а важно – что она может. В любом сл учае возможность выполнить цель определяет систем у. Следовательно, систему определяет не состав её элементов, а насколько точно она может выполнить то, что от неё ожидается (цель). Важен результат действия, а не способ его получени я. Из совершенно разных элементов можно построить системы для решения одинаковых задач (целей). В гемо глоби не теплокровных атомы железа игр ают основную газотранспортную роль, а у некоторы х моллюсков эту же роль не менее успешно играют атомы меди. Т.е., гемоглобин разных животных построен по разному, но у него всегда одна и та же цель. Сумма в 200 $U в виде монет в 1 $US каждая и чек на эту же сумму мо гут выполнить одно и то же действие (сделать одн у и ту же покуп ку). В одном случае это металлические диски с выгравированными знаками, в другом – кусок бумаги с нарисованным текстом. Следовательно, эти элементы являются системами под названием «деньги» с одинаковыми целями, при условии, что их используют для купли -продажи, без учёта, например, удобства их переноса или гарантии от воровства. Но чем больше оговаривается условий выполнения цели, тем меньше элементов подходят для выполнения такой цели. Если нам, например, нужно много денег, скажем, 1.000.000 $US, причём наличными, и чтобы они не занимали много места, и ещё была бы гарантия, что они не фальшивые, то нам подойдут только купюры достоинством в 100 $US, полученные только из банка. Чем больше уточняется цель, тем меньше выбор подходящих для неё элементов и путей её реализации . Таким образом, система определяется соответствием между заданной целью и её резул ьтатом действия. Цель – это и задание дл я объе кта (то, что он должен сделать), и его стремление или желание (то, к чему он стремится). Для достижения цели система действует. Фактически, своими действиями система преобразует цель в результат действия, затрачивая при этом энергию. Посмотрите вокруг и всё, что увидите – это чьи-то материализованные цели и осуществлённые желания. По большому счёту всё, что заполняет наш Мир, является системами и только ими, и все они предназначены для самых разных целей. Но мы не всегда знаем целей многи х из этих систем и поэтому не все объекты для нас являются системами. Реакции систем на одни и те же внешние воздействия всегда постоянны, потому что цель всегда определенная и постоянная. Поэтому и резул ьтат действия всегда должен быть определённый и постоянный, т.е., одинаковый, (принцип постоянства соответствия результата действий системы должному), а для этого и действия системы должны быть
- 39- - 39- одни и те же (принцип постоянства соответствия актуальных действий системы должным). Если он не будет постоянным, он не сможет быть должным, равным заданному (принцип постоянства результата действия). Из принципа постоянства действия исходит закон сох ранения. Постоянство реакции назовём целенаправленностью, потому что сохранение один аковости (постоянства) своей реакци и является целью системы. Следовательно, за кон сохранени я определяется целью. Со храняться будет то, что соответствует достижени ю ц ели системы. А это и сами действия, и порядок действий, и элементы для выполнения этих действий, и энергия, затраченная на выполнение этих действий, потому что система будет стремиться сохранить свое движение к цели и её движение будет целенаправленным. Следовательно, цель определяет закон сохранени я и закон причинно- следственных ограничений (см. ниже), а не наоборот. Закон сохранения. Это один из основных законов нашего мира, если не самый фундаментальный. Одним из частных следствий закона сохранения является то, что материя никогда не появляется из ничего и она не исчезает в ничто (закон сохранения материи, один из частных законов сохранения). Она всегда есть. Может быть её не было п еред началом Мира, если было его начало, и не будет после его конца, если он будет, но в нашем Мире она не появляется и не исчезает. Материей являются вещество и энергия. Вещество (от слова вещь, объект ) может существовать в различной комбинации его форм (жидкие, твердые газообразные и прочие, а также различные тела), в ключая живые формы. Но всегда вещество – это какие-либо объекты, от элементарных частиц до галактик, включая и живые объекты. Физическим выражением закона сохранения является известная формула Энштейна (E = mc 2). Само вещество может превращаться в энергию и наоборот. Вещество состоит из элементов. Одни формы веществ могут переходить в другие (химичес кие, ядерные и прочие структурные превращения) за счёт перегр уппировки элементов путём изменения связей между ними. Энергия (от греч. e né rgeia — действие, деятельность) – обща я количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую. Понятие энергии связывает воедино все явления природы [28]. Любые объекты становятся системами, когда при взаимодействии между ними образ уются межэлементные связи. Но и сами системы мо гут ре агировать между собой за счёт межсистемных связей. Если учитывать принцип иерархичности систем (см. дал ее), то межэлементные и межсистемные связи – это эквивалентные понятия, потому что любые системы являются подсистемами (элементами) других систем. Любое действие, включая взаимодействие, требует энергии. Поскольку взаимодействие между системами или между элементами систем, в сущности, является связью между ними, то при образовании связи в неё «вкладывается» энергия. Следовательно, с позиций системности энергией является мера (количество) взаимодействия между элементами
- 40- - 40- системы и ли между системами. Поэтом у связь между элементами системы или между системами является энергетическим понятием. Другими словами, при создании системы из элементов, при её перестройке из простой в сложную, затрачивается энергия, котора я рас ходуетс я на создание новых связей между элементами. А при разрушении системы связи между элем ентами разр ушаютс я и выделяется энергия. Системы сохраняются за счёт энергии связей между её элементами. Это есть внутренняя энергия системы. При разрушении этих связей энергия высвобождается и сама система как объект исчезает, хот я её элементы остаются. Отсюда, внутренняя энергия системы – это энергия связей между элементами системы. Материальной мерой энергии может быть, например, один ватт. Меры энергии в др уги х системах, например, социальных, биологических, психических и прочих, не разработаны. При эндотермических реакц иях на образование связей затрачи вается эн ергия, которая приходит в систему извне. При экзотермических реакциях выделяется внутренняя энергия системы за счёт разрыва тех связей между её внутренними собственн ыми элементами, которые уже существовали до момента реакции. Но когда связь уже образована, то в силу закона сохранения её энергия уже не меняется, если на систему не оказывается никакого воздействия. Например, при образовании связей между дв умя ядрами дейтерия ( 2D2) образует ся ядро 1Не4 и выделяется энергия (для простоты опущены подробности, например, протон- протонной реакции). И масса ядра 1Не4 становится чут ь меньше суммы масс дв ух ядер дейтерия на величину, кратн ую выделенной энергии, в силу физического выражения закона сохранения. Следовательно, при слиянии ядер дейтерия часть и х внутриядерных связей разрушается, потому и становится возможным слияние этих ядер. Энергия связи между элементами ядер дейтерия много боль ше энергии связи между дв умя ядрами дей терия. Поэтом у при разрушении части связей между элементами ядер дейтерия выделяется энергия, часть которой затрачивается на термоядерный синтез – на образование связи между дв умя ядрами дейтерия (внеядерной связи по отношению к ядрам дейтерия), а часть выделяется вн е ядра гели я. Но наш Мир заполнен не только материей. Такими же реальными являются и другие объекты – социальные, духовные, культурные, биологические, медицинские и прочие. Их реальность проявляется в том, что они могут активно воздействовать как друг на друга, так и на другие виды материи (прямо или через деятел ьность других систем и/или человека). И они также существ уют и действуют не хаотически, а подчиняются специфическим, но строгим законам своего существования. Их также касается закон сохранения, потому что они имеют свои виды «энергии», не появились вдруг, а могут ли шь переходить друг в друга. Любую систему можно описывать качественными и количественными характеристикам и. В отличие от материальных объектов поведение других объектов сегодня возможно описать лишь качественно, потому что для них пока нет своей «термодинамики», например, «психодинамики ». Мы не знаем, например, сколько «ватт» душевной энергии необходимо приложить для решения трудной психологической задачки, но мы знаем, что для её решения требуется душевная энергия. Тем не менее эти объекты являются такими же полноценными системами, и они, по всей вероятности, построены по тем же принципам, что и другие матери альные системы.
- 41- - 41- Так как системы – это группы элементов, а изменения форм веществ – это есть изменение связей между элементами вещества, то изменения форм веществ – это есть изменения форм систем. Следовательно, форма определяется спецификой связей между элементами систем. «Нет ничего вечного под луной», мир постоянно меняется, одни формы материи переходят в другие формы, но изменчивы лишь формы, сама материя неуничтожима и всегда сохраняется. При этом изменение форм также подчиняется закону сохранения и именно он определяет, как одни формы должны сменять другие формы материи. Формы меняются только за сч ёт изменения связей между элементами систем. А так как каждая связь между элементами системы имеет энергетический эквивалент, то любая система содержи т внутреннюю энергию, которая равна сумме энергий связей между всеми элементами. Форма (лат., филос.) – совокупность отношений, определяющи х объект. В общепринятом понимании форма противополагается материи, содержан ию объекта. У Аристотеля форма – это действующая сила, образующая вещи, имеет бытие вне вещей. По Канту, форма – это все, что субъект познания вносит от себя в содержание познаваемого. Пространство, время суть формы познавательной способности. Все категории мышления: количество, качество, отношение, субстанция, место, время и др., суть формы, продукт способности к отвлечению, к образованию общих понятий нашего ума [21[. Однако, это не корректные определения. Форма не может быть противопоставлена материи, потому что она неразрывно связана с ней, она сама является формой материи – материя существует в различных форма х. Форма не может быть также силой, хотя, вероятно имеет отношение к энергии, потому что определяется связями в системе, которые содержат энергию. Если следовать Канту, то форма является чисто субъективным понятием, так как соотносится только к интеллектуальным системам, к их познавательным способностям. А что, без их познания формы не существуют? Любая система имеет тот или иной вид формы. А форма системы определяется видом и хара ктером связей между элементами системы. Следовательно, форма – это вид связей между элем ентами системы. А так как при взаи модействии между системами образуются новые связи между ними, то возникают новые формы систем. Другими словами, при взаимодействии между системами образуются новые системы в виде новых форм. И при взаимодействии между системами всегда расходуется энергия. Логическим выражен ием закона сохранения является з акон причинно-следственных ограничений, потому что ему соответствует ло гическа я связ ка : «если.. ., то... ». Возмо жный выбор внешних воздействий (причин), на которые должна реагировать система, ограничен первой частью этой связки – «если...», а действия системы (следствия) ограничены второй частью – «то...». Поэтому закон называется законом причинно - следственных ограничений. Этот закон гласит: «На любое следствие есть своя причина». Ничего само собой без причины не появляется и просто так без последствий не исчезает. Без причины нет следствий, без воздействия нет реакции. В однозначности и определённост и реакции систем на внешнее воздействие и заключается детерминизм в природе. Всегда на определённую причину есть определённое следствие. Система всегда должна реагировать только на определённые внешние воздействия и всегда давать только определённую реакцию на них. Хеморецептор на О2 всегда будет реагировать только на О2, но не Na+, Ca++ или глюкозу. При этом он выдаст определённый потенциал действия, а не порцию гормона, механическое сокращение или что -нибудь
- 42- - 42- другое. Любая система отличается специфичностью на внешнее воздействие и специфичностью своей реакции. Определённость (однозначность) реакции системы на определённое внешнее воздействие задаётся целенаправленностью системы и ограничивается её ресурсами. Поэтому определённость внешних воздействий и реакций на них накладывает ограничения на их виды. Поэтому из закона причинно-следственных ограничений исходит необходимость:  выполнения какого-либо специфичного (определённого) действия для достижения специфичной (определённой) цели  существования какой - либо специфичной (определённой) системы (подсистемы) для выполнения такого действия, потому что никакое действие само собой не происходит.  очередности действий: система всегда начинает действовать и производит свой результат действия лишь только после оказан ия на неё внешнего воздействия, потому что у неё нет свободы воли для самостоятельного принятия решения о выполнении действия. Следовательно, всегда результат действия системы может появиться только ли шь после определённых действий системы. А эти действия могут быть тол ько лишь после внешнего воздействия. Внешнее воздействие первично, а результат действия – вторичный. Из всех возможных действий будут выполнены только те, которые вызваны определённым внешним воздействием и ограничены (определены) возможностя ми реагирующей системы. Если после прежнего внешнего воздействия цель уже достигн ута и нет нового внешнего воздействия, то после выдачи результата действия система должна быть в полном покое и не действовать, потому что тол ько цель обязывает систему действ овать, а она уже достигнута. Нет цели, нет действий. Если появится новое внешнее воздействие, то появится и новая цель, и лишь тогда система снова начнёт действовать и появится новый результат действия. Основной состав систе м. Чтобы выполнять целенаправленные действия система должна иметь соответствующие элементы. Это является следствием закона сохранения и причинно-следственных ограничений, потому что ничего само собой не происходит. Поэтому любые системы являются многоко мпонентными объектами и и х состав не случаен. Именно состав си стем во многом определяет их возможности выполнения определённых действий. Например, система составленная из кирпичей может быть домом, но не может быть компьютером. Но не только состав определяет возможности систем. Необ ходимо ещё та кже и строго определённое взаимодействие между ними, которое определяется их взаимоотношением. Двумя руками можно сдел ать то, что невозможно сделать одной или одиночными руками, если можно так выразиться. Р ука обезьяны содержит те же пять пальцев, ч то и рука человека. Но рука человека вместе с его мозгом преобразовала мир на Земле. Таким образом, два существенных признака определяют качество и количество результатов действия любых систем – состав элементов и их взаимоотношени я.
- 43- - 43- Любой объект имеет только две основные характеристи ки : что и сколько он может сделать. Рассмотри м обе хара ктеристики ре зультата действия (что и с коль ко?) и поп робуем выяснить, от чего зависят качество и количество результата действия. Каче ство ре зультата действия. Что может делать данн ый объект? Рассмотрим этот вопрос на примере группы элементов, состоящей из трёх плоскостей (рис. 3А), свободно парящи х в каком -либо пространстве и посмотрим на их взаимодействие между собой и пробным шаром. А В C D E Рис. 3. Различные взаим одействия элем ентов. (А) – группа свободных элемен тов. (В) – группа взаимодействующих э лементов. В обоих с лучая х при условии L>D группы получается оди наковый резуль та т действия – толкание шара, но без лишения е го свободы дви жения. При случайном ум еньшении размера выхода по лости по отношению к диам етру шара (С) возникае т ловушка для шара, но при его движении плоскос ти вновь могут разой тись и шар не ли шается свободы дви жения (D). При постоянной фиксации вы хода полос ти (перемычка M, рис. D) шар вообще лишае тся свободы дви жения. При этом группа элементов из трё х п лоскостей станови тся ловуш кой для шара, т.е., у этой группы появляе тся цель – лишить шар свободы движения. Предположим, что у каждой из плоскостей возможны три результата действия:  независимое движение в пространстве  толкание других предметов  соедин ение с другой плоскостью А у шара есть только два возможных результата действия:  независимое движение в пространстве  толкание других предметов DDDD L<D L<D L<D MM L>D L L>D L
- 44- - 44- Все три плос кости являются элементами гр уппы и имеют совершенно одинаковые свойства (качества результата действия). Шар не принадлежит данной группе и мы его запускаем в игру только с одной целью – посмотреть, на что способна данная группа и каждый её элемент в отдельности по отношению к шару? Шар и плоскости свободно двигаются в п ространстве и толкают друг друга. При э том неважно, сколько плоскостей имеется в данном пространстве, одна или три, их количество не меняет их качества результатов действия. Все элементы сохраняют свои свойства и шар сохраняет свою способн ость свободно двигаться в пространстве. Все элементы группы взаимодействуют между собой. Суммарный резул ьтат и х совместн ого действи я и результат действия каждой отдельной плоскости всегда сохраняет ся один и тот же – толкание друг друга. В этом случае данная группа элементов не является системой, а является набором случайных отдельных элементов, поскольку как группа элементов, так и каждый из них в отдельности обладают одинаковыми результатами действия – толканием. Изменим условия эксперимента и заставим п лоскости взаимодействовать таким образом , чтобы их края, рёбра плоскостей, сцепились друг с другом (рис. 3В). В результате такого взаимодействия одно из свойств плоскостей было нейтрализовано (независимость движения), они стали двигаться в пространстве уже зависимо друг от друга и появилось новое пространство (полость), ограниченное плоскостями. Поместим вн утрь его пробный шар и посмотрим, что с ним происходит? Если размеры входа (выхода) новой полости больше диаметра шара (L > D, рис. 3В), то опять качественно ничего не изменилось, пробный шар по прежнему сохраняет свои резул ьтаты действия (может свободно двигаться). Но если ра змер выхода полости становится меньше диаметра шара (L < D, рис. 3С), то появляется качественно новое свойство – система из трёх взаимодействующи х элементов превращается в ловушку для пробного шара, который лишается одного из своих свойств – свободно двигаться в пространстве. Свойством ловушки н е обладает ни один отдельно взятый элемент группы. Таким свойством не обладают и взаимодействующие элементы, при условии L > D. Только постоянное выполнение условия L < D влечёт за собой появление нового качества – появления свой ства ловушки у группы из трёх элементов (плоскостей). Причём сл учайное и однократное выполнение данного условия (L < D) не вызывает появления нового качества (рис. 3С), поскольку при движении шар раздвинет плоскости и уйдёт в пространство (рис. 3D). Только постоянное выполнение условия L < D превращает данную группу из простого набора элементов в группу с качественно новым признаком (рис. 3Е). Новое качество может быть тол ько у группы определённ ым образом взаимодействующи х элементов. Определённый – значит целевой. Определённым образом взаимодействующи х – это значит имею щих определённую цель, построенных определ ённым образом и действ ую щих определённым образом для достижения данной цели. Его не может быть у отдельно взятых элементов, и у случайно взаимодействующих элементов. До выполнения этого условия группа элементов была бесцельно парящей в пространстве случайной группой плоскостей. После выполнения данного условия эта группа превратилась в новый элемент – ловушку для шара. В резул ьтате определённого взаимодействия элементов часть их свойств нейтрализуется, а другая часть используется для достижения цели. Превращение одних форм материи в другие происходит именно за счёт нейтрализации каки х-то свойств этих форм материи. А нейтрализация происходит за счёт изменения каких-либо связей между элементами объекта, потому что эти связи определяют форму объекта. Поэтому «нейтрализуется», но не
- 45- - 45- «уничтожается», потому что ничто в этом мире н е исчезает и не появляется (закон сохранения). Весь мир состоит всего лишь из трёх элементов – протонов, нейтронов и электронов, но мы видим различные объекты, которые различаются по цвету, консистенции, вкусу, запаху, форме, молекулярному и атомарному содержанию и т.д. Это значит, что при определённом взаимодействии протонов, нейтронов и электронов появляются определённые межэлементные связи. При этом одни из их свойств нейтрализуются, а другие сохраняются или даже складываются и уси ли ваются таким образом , что возникает всё многообразие нашего ми ра. Целью любой системы являетс я выполнение заданного (определённого) условия, достижен ие заданного результата действия (цели). Если заданный результат действия получился случайно, то в следующий момент он уже может не выполняться и заданный резул ьтат исчезнет. Но е сли для чего-то необ ходимо, чтобы результат действия всегда (постоянно) был именно такой, а не какой-либо иной (задание цели), необходимо, чтобы группа взаимодействующих элементов постоянно сохраняла этот новый результат действия. Для этого данная группа элементов должна постоянно стремиться сохранять заданное условие (выполнение цели). В примере с плоскостями и пробным шаром этим условием является соблюдени е неравенства L < D, которое выполняется, например, перемычкой М (рис. 3Е), или соединив расходящиеся края плоскостей. Таким образом, группа элементов из трёх плоскостей может быть системой для захвата пробного шара или любого другого тела подходящего размера только в том случае, если она может выполнить заданное условие (выполняет заданную цель). В данном случае, если целью группы из трёх п лоскостей является за хват ка кого- либо тела и эта группа может это сделать, она является системой. Вывод: качество действия системы определяется определённым взаимодействием её исполнительных элементов. Простая системная функциональная единица. Система может состоят ь из любого количества исполнительных элементов, при условии, что каждый из них может участвовать (содействовать) достижению цели и их достаточно для реализации этой цели. Рассмотрим это на примере системы -ловушки дл я червячка (рис. 4). Если какая-либо группа элементов состоит из «m» элементов, причём только «n» из ни х взаимодействут, или в потенции могут взаимодействовать для достижения цели (элементы «a »), то тол ько эти «n» элементов составляют систему. Остальные же элементы («b ») не входят в состав данной системы и их присутствие не влияет на достижение цели. Если убрать эти элементы («b») из данной группы, то функции системы не изменятся и не исчезнут (рис. 4С), потому что они не входят в состав данной системы. Начнём убирать по одному элементы системы типа «a» из группы состава «n». По мере убывания возможны два варианта следствий:  заданный результат действия системы умен ьшится (изм енение количественное)
- 46- - 46-  заданный результат действия системы исчезнет (изм енение качественное) А В С Рис. 4. Элем енты систем ы-ловушки. В некой группе ес ть два ти па э лементов – квадратные ( «a») и круглые п лоскос ти («b») (А). Цель сис темы – быть ловушкой для червячка (В). Цели системы соответс твуют то лько элементы типа «а». Стре лками ука заны взаимодействи я между элементам и, ко торые приводят к достижению цели. Элементы типа «b» не содействуют заданной цели и не являются элем ентам и данной систем ы. Будем убирать элементы из системы до тех пор, пока будет ли шь уменьшение количества результата действия, но чтобы качество системы сохранилось. Получим систему (группу элементов) состава «k» с минимальным числом элементов, при котором новое отличительное качество (свойство ловушки) ещё сохраняется (рис. 5В). Если убрать ещё хотя бы один элемент из состава «k», то у группы взаимодействующи х элементов качество ловушки исчезнет (рис. 5С). А В С Отсюда, минимальной системой является такая гр упп а из «k » элементов, которая при удалении из её состава хотя бы одного любого элемента, теряет качество, присущее данной группе элементов, но отсутствующее у любого из данных «k» элементов. Цель группы элементов, например, быть ловушкой для червячка. В данном примере (рис. 5В) удаление a a a a b b b b a a a a a a Рис. 5. Систем ная функциональная единица. По мере удаления очередного элем ента ловушка станови тся всё меньше и меньше (A – четырё хугольная и B – треуголь ная полость ), пока система перестаё т быть ловушкой для червячка (C), поско льку в после днем случае червяк может свободно у далиться о т данной группы элем ентов. Группа элем ентов, представленная на рис. B являетс я сис темной функциональной единицей (СФЕ). a a a a a a a a a
- 47- - 47- любой плоскости лишает эт у групп у элементов качества, которое отс утств ует у каждого элемента группы в отдельности – удерживать одного червячка. Такая группа из минимального количества элементов, которая ещё может выполнять заданное действие, является простой системной функциональной единицей (простая СФЕ, но не составная, см. далее) – минимальной простейшей системой, которая имеет какой -либо признак (способность совершат ь действие), которого нет у любого её элемента в отдельности. Любая СФЕ реагирует на внешнее воздействие по закону «всё, или ничего». Этот закон следует из определения простой СФЕ – удаление любого её элемента пре кращает её фун кцию как системы, и из дискретности её состава – любой из её элементов может либо быть, либо не быть в составе простой СФЕ. А поскольку простая СФЕ по определению состоит из конечного и минимального набора исполнительных элементов и все они должны быть в составе СФЕ и функционировать (действовать), то прекращение фун кции любого из них прекращает функцию всей СФЕ как системы. Независимо от силы внешнего воздействия, но при условии его превышения определённого порога, её результат действия будет максимальным («всё»). Если нет внешнего воздействия, то СФЕ никак не проявляет себя (не реагирует, «ничего»). Простые СФЕ, несмотря на своё название, могут быть сколь угодно сложными – от простейших минимальных СФЕ до максимально сложных. Молекула любого ве щества состоит из нескольких атомов. Удаление любого атома превращает эту молекулу из одного вещества в другое. И даже каждый атом является очень сложным образованием. Удаление любого его элемента превращает его в ион, другой атом или другой изотоп. Солдат является простой СФЕ системы под названием «армия». Солдат – это тело человека плюс полное снаряжение солдата. Тело человека – чре звычайно сложный объект, но удаление любой его части делает из солдата инвалида. Да и солдатское снаряжение также многокомпонентно. Но снаряжение не может стрелять без человека, а человек не может стрелять без снаряжения. Только вместе они могут выпол нять фун кции, присущие СФЕ под названием «солдат». Несмотря на внутреннюю сложность, которая может быть с коль уго дно боль шой, простая СФЕ является отдельным элементом, который выглядит как целое с определён ным единичным свойством (качеством) – совершать одно элементарное по отношению ко всей системе определённое действие – захватывать шар, молекулу, толкать порцию крови, развивать усилие в 0.003 грамма, обеспечивать условия проживания животному (например, одна удельная единица площади леса) или человеку (квартира), делат ь один выстрел и т.д. Любая СФЕ будучи разделена на части уже перестаёт быть СФЕ для заданной цели. Только во взаимодействии частей группа элементов может прояви ть себя как СФЕ. Гемоглобин является элементом системы кровообращения и служи т для захвата и последую щей отд ачи кислорода. Следовательно, моле кулы гемогло бина являются СФЕ эритроцитов. Лиганды молекулы гемо глобина являются СФЕ гемо глобина, поскольку каждая из них может сл ужить ловушкой для молекул кислорода. Но дальней шее деление лиганды уже прекращает функцию удержания молекул кислорода. Саркомер миокарда являетс я элементом миокардиоцитов (клеток сердечной мышцы) и служит для со кращения желудочков сердца. Однако для его нормальной работы требуются
- 48- - 48- элементы (органеллы) миокардиоцит ов. Следовательно, миокардиоц иты являются СФЕ желудочков сердца, а саркомеры – СФЕ миоцитов. И т.д. Аналогами СФЕ в неживом мире являются, например, все материальные частицы, обладаю щие способн остью при делении терять свои свойства – элементарные части цы (?), атомы, молекулы и т.д. Аналогом СФЕ в живом мире являются, например, так называемые системные фун кциональные единицы вентиляции (ФЕВ, в лёгких) и перфузии (ФЕП, тканевые и лёгочные сосудистые модули, состоящие из групп капилляров, одновременно включающихся в перфузию или отключающи хся от неё) у различных животных. Гены являются системными фун кциональными единицами наследственности (ФЕН), а ДНК – фун кциональными единицами видовой принадлежности (ФЕВП). Клетки тканей являются их СФЕ. Как появились клетки и молекулы ДНК пока неизвестно. Возможно, сначала образовались полимерные молекулы типа ДНК в глинистых слоях или даже в межпланетной пыли или на кометах, по типу автокаталитической реакции Бутлерова – синтеза различных сахаров, в том числе и рибозы, из формал ьдегида в присутствии ионов Ca и Mg, а рибоза является основой для создания РНК и ДНК, и только затем уже появились клеточные структуры. Эти примеры различных конкретных СФЕ показывают, что СФЕ не является чем то неделимым, поскольку любая из них многокомпонентна и потому может быть разделена на части. Только внутри атомные элементарные частицы (истинные) претендуют на роль истинных СФЕ, лежащих в основе всей материи нашего Мира, потому что пока не удаётся разделить их на части. Потому они и называются элементарными. Возможно они также очень сложно устроены, но не из элементов физического мира, а чего-либо другого, и они являются результ атом действия систем не физического мира, вернее, не нашего Мира форм. На это указывает существование парных виртуальных частиц, например, позитрона и электрона, появляющи хся как-бы из пустоты, из вакуума и туда же исчезающи х. Мы не можем резать бумагу ножницами, сделанными из той же бумаги. Вероятно, мы не можем также «разрезать» и элементарные частицы «ножницами», сделанными из этой же материи. Выводы:  качество действия любой системы определяют первичные функциональные ячейки – системные функциональные единицы (СФЕ)  результат действия любой СФЕ является неделимым квантом действия, потому что СФЕ действуют по закону «всё, или ничего». Простейший блок управления (прямая положительная связь). Чтобы любая СФЕ могла действовать, она должна содержать определённые элементы для осуществления своих действий согласно закон у сохранения и причинно-следственных ограничений. Для выполнения целевых действий система должна содержать элементы исполнения, а для того, что бы взаи модействие элементов исполнения было целевым, система должна содержать элементы (блок) управления. Элементы исполнения (эффе кторы) выполняют само оп ределённое (целевое) действие системы, чтобы получался заданный результат действия. Сам собой результат действия не
- 49- - 49- получится. Для его получения необходимо действие определённых объектов. Такими элементами на примере плоскостей с пробным шаром являются сами плоскости . Но он (элемент исполнения) существ ует сам по себе и производит собственные результаты действия в ответ на внешние по отношению к нему определённые воздействия. Если на него что-то подействует, он прореагирует, не подействует – не прореагирует. Взаимодей ствие с другими элементами его касается постольку, поскол ьку резул ьтаты действия других элементов являются внешним воздействием для него самого и могут вызвать его реакцию в ответ на эти воздействия. Эта реакция проявится уже в виде его собственного результ ата действия, который также будет внешним воздействием для других элементов системы, но не больше. Ни один результат действия любого элемента системы не может быть результатом действия самой системы по определени ю. Выполнилось ли заданное условие (цель системы) случайно или не случайно, получился ли у данной группы элементов качественно новый заданный результат действия, или что -то помешало этому, для любого отдельно взятого элемента исполнения это совершенно безразлично. На «самочувствии» элементов исполнения, т.е., на их собственных функциях это никак не отражается и никакое их внутреннее свойство не заставит их следить за выполнением генеральной цели системы. Они просто не «умеют» этого делать. Элементы управления (бло к управления) необ ходимы для того, чтобы пол учался именно заданный, а не какой-либо иной результат действия. Так как целью является реакция в ответ на специфическое внешнее воздействие, то сначала н ужно выполнить различные действия – почувствовать его (рецепция), выделить его из множества других неспецифических внешних воздействий (селекция), принять решение о каких-либо специфических действиях (принятие решения) и только после этого начать действовать (реализовать действие). Из всех этих действий только реализацию действия выполняют элементы исполнения. Все остальные действия выполняет блок управления. Если, например, СФЕ реагирует на давление, то она должна уметь «чувствовать» (рецепция) именно давление, а не температуру или что-либо другое. Для этого у неё должен быть специальный орган (рецептор), который не только чувствует внешнее воздействие (рецепция), но и выделяет специфичность его из всех остальны х внешних воздействий, которые действуют на неё (селекция). Для этого у неё должен быть специальный орган (селектор, или анализатор), который умеет выделять н ужный сигнал из массы других. Далее, почувствовав и выделив внешнее воздействие она должна принять решение о том, что нужно действовать (принятие решения). Для этого у неё должен быть специальный орган для принятия решений, который может принимать решения. Затем она должна реализовать это решение, т.е., заставить элементы исполнения действовать (реализация решения). Для этого у неё должны быть элементы (стимуляторы), с помощью которых можно передать решение на элементы исполнения. Следовательно, чтобы прореагировать на определённое внешнее воздействие и получить необходимый результат действия необходимо выполнить следующую цепочку управляющих действий : рецепция → селекция → принятие решения → реализация решения (стимуляция) Какие элемен ты должны выполнять эту цепочку действий управления? Элементы исполнения (например, плоскости) этого делать не могут, потому что выполняют само действие, например, захвата, но не действия управления. Поэтому они и называются
- 50- - 50- элементами исполнения. Но вместе с перемычкой «М» они могут выполнять функцию блока управления. Таким образом, все действия управления должны выполнять элементы управления (блок управления), которые также входят в состав СФЕ. Блок управления состоит из (рис. 6):  рецептора Х (выделяет специфичный сигнал и определяет наличие контактного внешнего воздействия)  афферентных путей (передают информацию с рецептора в анализатор)  анали затора-контактора (на основе информ ации с рецептора «Х» вырабатывает решения об активации исполнительных элем ентов)  эфферен тных путей (стимулятора) (реализация решения, передают управляющие воздействия на эффекторы ) Рецептор «Х», афферентные пути, анализатор-контактор (побудитель к действию, стимулятор) и э фферентные пути вместе составляют блок управления. Рец ептор и афферен тные пути являетс я прямой положительной связью (ППС). Прямой потом у, что внутри СФЕ сигнал управления (информация о наличии внешнего воздействия) идёт в том же направлении, что и само внешнее воздействие. Положительной потому, что если есть сигнал, есть реакция, нет сигнала, нет реакции. Анализатор-контактор получает сигнал только тогда, когда уже есть внешнее воздействие, т.е., во время контакта этого воздействия с рецептором Х, поэтом у он называется контактором. Анализатор -контактор является простейшим анализатором. Рис. 6. Неуправляемая простая СФЕ (А) и алгоритм работы её блока управления (В). Таким образом, блок управления СФЕ реагирует на внешнее воздействие. Он может почувствовать и выделить специфический сигнал внешнего воздействия из множества других внешни х воздействий и, в зависимости от наличия или отсутствия специфичного Рецепт ор Х Анализат ор-конт акт ор Элементы исполнения (эффект оры) Внешнее в оздействие (Х) Результат действ ия (У) Измерить Х Выполнит ь действ ие Х равен заданному? Х равен заданному? да нет А В
- 51- - 51- сигнала решить, делать собственное действие или нет. А его (блока управления) собственным действием является побуждение (стимуляция) элементов исполнения действовать. Есть не управляемые (рис. 6) и управляемые СФЕ (рис. 7). Блок управления неуправляемых СФЕ решает действовать или нет только в зависимости от наличия внешнего воздействия. Блок управления управляемы х СФЕ также решает действовать или нет в зависимости от наличия внешнего сигнала, но при наличии дополнительного условия – разрешения на это действие, которое подаётся на его вход уставки. У неуправляемой СФЕ есть только один вход для внешнего воздействия и один выход для резул ьтата действия. Логика работы такой СФЕ чрезвычайно простая – если есть определённое внешнее воздействие, то она действует и выдаёт результат действия, если нет внешнего воздействия, то она бездействует и нет результата действия. Для неуправляемых СФЕ регулятором действия является само внешнее воздействие. У неё есть собственное управление, осуществляемое внутренним блоком управления. Но у такой СФЕ невозможно внешнее управление. При её создании в неё была «вложена» цель-задание. Но далее она сама решает, действовать ей, или нет. Поэтому она называется неуправляемой. Это решение зависит только от наличия внешнего воздействия и никакое внешнее решение (не воздействие) не может изменить внутреннего решения данной СФЕ. Неуправляемая СФЕ независима от внешних решений. Если она «решила», то выполнит свое действие. Примером не управляемой СФЕ являет ся, например, моле кула нит роглицерина (СФЕ для микровзрыва). Если её тряхнуть (внешним воздействие является тряска), то она начнёт распадаться выделяя энергию и во время этого процесса уже ничто не остановит её от распада. Аналогом неуправляемы х СФЕ в живом организме являются саркомеры, ли ганды гемоглобина и т.д. Если саркомер начал сокращаться, он не остановится, пока не закончит сокращение. Если лиганда гемоглобина начала захватывать кислород, она не остановится, пока не закончит захват. В отличие от неуправляемых у управляемых СФЕ есть два входа (один для входа внешнего воздействия и один – дл я ввода устав ки в анализатор) и один выход для резул ьтата действия (рис. 7). Логика работы управляемой СФЕ несколь ко отличается от логики работы неуправляемой СФЕ. Така я СФЕ будет давать рез ультат действия не только в зависимости от наличия внешнего воздействия, но и от наличия разрешения на входе уставки. Если есть определённое внешнее воздействие и есть разрешение на входе уставки, то действие начнёт выполняться. Если есть внешнее воздействие и нет разрешения на входе устав ки, тот не должно быть действия. Для управляемы х СФЕ регул ятором действия является разрешение на входе уставки. Потому такие СФЕ называются управляемыми. Аналогом управляемой СФЕ в живом организме являются, например, лёг очные фун кциональнальные единицы вентиляции (ФЕВ) или перфузии (ФЕП-МКК), тканевые фун кциональнальные единицы перфузии (ФЕП-БКК), функциональные единицы секреции (клетки желёз различной секреции, ФЕС), нефроны почек, ацинусы печени и т.д. Блок управления может быть построен (собран) как из самих исполнительных элементов, соединённых определённым образом и по совместительству выполняющи х фун кции
- 52- - 52- исполнения и управления, так и из других элементов, не принадлежащи х к данной группе исполнительных элементов и выделенных в отдельн ую цепь управления. Другими словами, они могут быт ь точно такими же, как и исполнительные элементы, но также могут быть сделаны и из други х элементов. Например, мы шечные сократительные функциональные единицы состоят из мышечны х клеток, н о управляются нервными центрами, состоящими из нервных клеток. В тоже время все виды клеток, как нервных, так и мышечных, построены почти из одинаковых строительных материалов – белков, жи ров, углеводов и минералов. Блок управления СФЕ является простейшим, потом у что он содержит толь ко ППС (рецептор «Х» и афферентные пути), ан ализатор- контактор и стимулятор. Рис. 7. Управляем ая СФЕ (А) и алгоритм работы её блока управления (В). Отличие управляемой СФЕ от неуправляемой толь ко в на личии вхо да уставки. Отсюда же и изменение алгоритма её работы. Дейс тви я управляемой СФЕ за вися т не только от вне шнего воздействия, но и от запрета М на входе уставки. СФЕ являются первичными ячейками, исполнительными элементами любых систем. Как видим, несмотря на свою примитивность, они представляют собой довольно сложный и многокомпонентный объект. Каждая из них содержит не менее двух типов элементов (управления и исполнения), и каждый тип включает в себя ещё и ещё, но эти элементы являются обязательными атрибутами любой СФЕ. Сложность СФЕ является сложностью иерар хии её элементов. Особой разницы между элементами исполнения и элементами управления нет. В конечном итоге всё в этом мире состоит из электронов, протонов и нейтронов. Разница между ними тол ько в их месте в иерархии систем, т.е., в их взаимном расположении. Из неуправляемы х и управляемых СФЕ можно строить другие СФЕ, более мощные, чем один очная СФЕ (составные, рис. 8). В реальном мире мало простых СФЕ, которые дают минимальный недели мый резул ьтат действия. Гораздо боль ше составных СФЕ. Например, патрон, наполненный крупинками пороха является составной СФЕ (СФЕ для выстрела), его энергия взрыва намного больше энергии одиночной крупинки пороха. Рецепт ор Х Анализат ор-конт акт ор Элем енты ис полнения (эффект оры) Эфферент ный путь Внешнее в оздействие (Х) Резу льт ат действ ия (У) Измерить Х Выполнит ь действ ие Хравен заданному? Хравен заданному? да нет А В Уставка М М запрет ? да нет
- 53- - 53- Блок-схема составной СФЕ очень похожа на блок-схему простой СФЕ. Отличие составной СФЕ от простой только количественное. Простая СФЕ содержит толь ко одну СФЕ – саму себя, а составная содержит много СФЕ, потому результат действия усиленный. Таким образом, простая и составная СФЕ содержат два типа элементо в:  элементы исполнения (эффекторы, которые выполняют специфические действия для достижения заданной генеральной цели систем ы)  элементы (блок) управления (ППС, анализатор-контактор и стим улятор, активирующий элем енты исполнения ) А В С Рис. 8. Составная СФЕ в режим е ожидания (А), запрете функции (В) и её реализации (С). Соста вная СФЕ со держи т 4 просты х СФЕ. Ес ли нет ни какого внешнего воздействия, все простые СФЕ неа кти вны, не т ни какого резуль тата действия (А). Если ес ть внешнее возде йствие «Х», но уставка вноси т «нет» (запрет на действие), то все СФЕ та кже неактивны и также нет результа та дейс твия (В). Ес ли есть вне шнее воздействие и уставка вносит «да» (разрешение на действие), то все СФЕ активны и есть резуль та т дейс твия (С). «Мощность» данной составной СФЕ в 4 раза боль ше «мощности» простой СФЕ. Актива ция СФЕ производи тся через вво ды ус тавки их блоков управления. У каждой простой СФЕ есть собственная ППС и о бщая для них всех ППС. 1 – рецептор «X»; 2 – прямая положительная связь. У составной СФЕ такой же блок управления, как и отдельной СФЕ, т.е., простей ший, с прямой управляющей связью (ППС). Составные СФЕ также работают по принципу «всё или ничего». Т.е., они либо дают максимальный результат действия в ответ на внешнее воздействие, либо ждут это внешнее воздействие и не делают никаких действий. Отличие составных СФЕ от простых СФЕ только в силе или амплитуде реакции, которая пропорциональна числу простых СФЕ в ней. Если костяшки домино стоят в последовательном ряду, то и х результатом действия будет долгий зв ук от и х падения, Уставка «М» = «нет/да» Х У СФЕ СФЕ СФЕ СФЕ 2 1 Анализатор- ко нтактор составной СФЕ Уставка «М» = «нет» Х Анализатор - ко нтакторр составной СФЕ Уставка «М» = «да» Х Анализатор- контакторр составной СФЕ У СФЕ СФЕ СФЕ СФЕ У СФЕ СФЕ СФЕ СФЕ
- 54- - 54- длительность которого равна сумме числа падений каждой костяшки (увеличение длительности результата д ействия). Если кост яшки стоят в пара ллельном ряду, то их результатом действия будет короткий, но громкий звук, равный сумме громкостей от падения каждой костяшки в отдельности (увеличение мощности). Цикл работы идеальной простой и составной СФЕ складывается из микроциклов (рис. 9): 1. восприятие и селекция внешнего воздействия рецептором «X» и принятие решения 2. воздействие на исполнительные элементы (СФЕ) 3. срабатывание исполнительных элементов (СФЕ) 4. прекращение функции. Рис. 9. Полный цикл и микроциклы блока управления простой и составной СФЕ. a – внеш нее воздейс твие на которое СФЕ начинае т реагировать ; b – вне шнее воздейс твие , на которое СФЕ не реагирует, по тому что нахо ди тся в рефрактерном состоянии (не может акти вировать испо лни тельные элементы, потому что они уже активированы); с – амплитуда результата действия СФЕ на графике функции СФЕ. 1 – восприятие и се лекция внешне го воздейс твия рецептором “ X” после начала внешне го воздейс твия и приня тие решения; 2 – а ктивация элемен тов ис полнения; 3 – выполнен ие действия элем ентов исполнения; 4 – прекращение функции; 5 – полный цикл функции СФЕ. После начала внешнего воздействия срабатывает рецептор «X» (1-й микроцикл). Затем уходит какое-то время на принятие решения, потому что это решение само является результатом действия определённых СФЕ, входящи х в состав блока управления (2-й микроцикл). Затем активируются (в ключаются) все СФЕ (3-й микроцикл). Время срабатывания СФЕ зависит от скорости утилизации энергии, затраченной на действие СФЕ, например, от скорости сокращения саркомера в мышечной клетке и которое определяется скоростью биохимически х реа кций в мышечной клет ке. После этого все СФЕ пре кращают свою фун кцию (4-й микроцикл). При этом СФЕ полностью затрачивает на своё действие всю ту энергию, которую она имела и могла исп ользовать на это действие. А так как очередность действий и результат действия всегда одни и те же, то и эта мера энергии всегда одна и та же (квант энергии). Чтобы СФЕ снова могла совершить новое действие, её нужно снова «зарядить» энергией. На это также может уходить время (время зарядки энергией, на графи ке не показано, потому что это график работы только блока управления, а не исполнительных элементов). Как это происходит будет рассмотрено в разделе, посвященном пассивным и активным системам, см. далее). 1 2 3 4 c b врем я 5 a
- 55- - 55- У любой СФЕ цикл её деятельности складывается из эти х ми кроциклов . Поэтому её время цикла (5 на рис. 9) работы всегда одинаковое и равно сумме этих микроциклов. Если СФЕ начала свои действия, она не остановится, пока не завершит свой полный цикл. В этом при чина неуправляемости любых СФЕ в процессе их срабатывания (абсолютн ая рефрактерность) – внешнее воздействие может быстро закончиться и снова начаться (b на рис. 9), но если СФЕ уже работает, то пока она не закончит свои действия от первого внешнего воздействия, она не остановится и не будет реагировать на новое внешнее воздействие. В реальных составных СФЕ к этим микроциклам могут добавляться дополнительные микроциклы, обусловленные несовершенством реальных объектов, например, несинхронностью срабатывани я элементов исполнения из-за их неодинаковости. Отсюда видно, что даже простейшие системы, каковыми являются СФЕ, срабатывают не сразу и пока появится их результат действия им требуется какое-то время. Этим объясняется инерционность систем, которую можн о и змерить, использ уя параметр постоянной времени. Но это, вообще говоря, не инерционность, а транзиторная, или , другими словами, проходяща я инертность объе кта (рефрактерность), е го неспособность отвечать на внешнее воздействие в определённые фазы своего дей ствия. Истинная ин ерционн ость объясняется независимостью результ ата действия от си стемы его произведшей (см. ниже). Постоянная времени – это время между началом внешнего воздействия и готовностью к новому внешнему воздействию после выработки результата дей ствия. Аналогом составных СФЕ являются все объекты, которые действуют подобно лавине. В таких случаях работает «принцип домино». Было одно воздействие и всё падает. Но число падений равно числу СФЕ. Если толкнут ь одну костяшку домино, от падения будет только один щелчок. Если тол кнут ь ряд стоящи х костяшек домино, будет столько щелчков, сколько костяшек домино стояло в ряду. Биологическим аналогом составных СФЕ являются, например, функциональные единицы вентиляции (ФЕВ), каждая из которы х состоит из большой группы в несколько сот альвеол, одновременно включающи хся в процесс вентиляции или отключающи хся от неё. Ацинусы в печени, сосудистые сегменты брыжейки, тканевые сосудистые функциональные единицы и пр., также являются аналогами составных СФЕ. Следовательно, любые СФЕ функционируют по закону «всё или ничего». СФЕ так устроена, что она либо ничего не делает, либо выдаёт максимум результата действия. Её элементарный результат действия – либо он есть, либо его нет. Мож ет быть СФЕ, которая выдаёт результат действия, например, в два раза больший, чем результат действия другой СФЕ. Но он всегда будет в два раза больший. Каждый результат действия простой СФЕ является квантом действия (неделимой порцией), причём максимальным для данной СФЕ. Неделимым потому, что СФЕ не может выдать часть своего результата действия, например, половину. А раз «неделимой порцией», то не может быть градации. СФЕ может быть, например, открыта или закрыта, давать электрический ток, или не давать, секретировать что-либо или не секретировать, и т.д. Но она не может регулировать количество результата своего действия, потом у что её результат всегда либо отсутствует, либо максимальный.
- 56- - 56- Такой режим работы очень грубый, не точный и не выгодный как для самой СФЕ, так и для её цели. Представим себе, что в нашем автомобиле вместо руля будет устройство, которое будет сразу максимально сворачивать вправо, если мы повернём руль направо, или максимально влево, если мы повернём налево. Вместо плавной и точной подстройки под заданный курс движения автомобиль будет резко метаться справа налево. И цель не будет достигнута, и автомобиль будет разрушен. В принципе составная СФЕ могла бы дать градуированный результат действия, потому что у неё есть несколько СФЕ, которые она могла бы включать в разной последовательности. Но такая система не может сделать этого, потому что не «видит» свой результат действия и не может его сравнить с тем, что должно быть. У неё для этого нет соответствующих элементов. Выводы: 1. простая СФЕ является объектом, который состоит из двух типов элементов:  элементов исполнения, которые отвечают за качество самого результата действия – эффекторов  блока управления, который управляет действиями эффекторов (ППС, анализатор-контактор и стим улятор, активирующий элем енты исполнения )  действия эффекторов осуществляются строго в соответствии с алгоритмом, заложенным в блок управления либо изначально, в момент его «рождения», либо вводимого через вход уставки 2. есть два вида простой СФЕ – неуправляемая и управляемая.  неуправляемая СФЕ срабатывает только от внешнего воздействия и её действия не зависят от внешних управляющих сигналов  для срабатывания управляемой СФЕ дополнительно необходим ещё сигнал внешнего разрешения на входе уставки и её действия зависят от внешних управляющих сигналов  блок управления управляемой СФЕ, как и у неуправляемой СФЕ, состоит из анали затора-информатора и имеет только ППС (информатор «Х» и афферентные пути), но ещё есть вход уставки, а блока управления неуправляемой СФЕ входа уставки нет 3. составная СФЕ является таким же объе ктом, ка к и простая СФЕ, но результат её действия усиленный  блок управления составной СФЕ тоже простейший, имеет только ППС и анали затор-контактор.  она также работает по закон у «всё или ничего» и качество её реакции обусловлены типом её простых СФЕ, а количество её реакции (величина её результата действия) равно сумме квантов действий тех простых СФЕ, которые её составляют
- 57- - 57-  составные СФЕ также могут быть управляемыми и неуправляемыми, и различие между ними только в наличии входа уставки в общий блок управления, через который в него подаётся разрешение на выполнение действия. Регуляция количе ства ре зультата действия. Для достижения заданной цели только задания качества результата действия недостаточно. Цель задаёт не только «како е действие должен» сделать объект ( качество результата действия), но и «с кол ько этого действия» должен сделат ь данный объект (количество результата действия). И система должна стремиться выполнить специфическое действие ровно столько, сколько нужно, ни больше и ни меньше. Качество действия определяется типом СФЕ. Количество определяется количеством СФЕ. Есть три количественные хара ктеристики результата действия – максим ум, миним ум и оптимум количества действия. Оптимум – это что-то между максимумом и минимумом. В реальном мире от реальных систем требуется оптимум количества действия, т.е., градация их результатов действия. Поэтому в работе системы должен быть не максимум и не минимум, а оптимум. Оптимум, это функционирование по принципу – необходимо и достаточно. Результат действия необходимо должен быть таким, а не другим по качеству, и достаточным по количеству, ни больше и не меньше. Отсюда, СФЕ не могут быть полноц енными системами, потому что они выдают только неделимый квант действия. Необ ходимы системы, у которых возможна регулируемая градация результата дей ствия. Например, требуется, чтобы в тканевых капиллярах было давление 10 мм Hg. Этой фразой сраз у за даётся в сё, что со держится в понятии «необходимо и достаточно». Необ ходимо... давление, и достаточно... 10 мм Hg. Можно подобрать СФЕ, которая даёт давление, но не 10 мм Hg, а, например, 100 мм Hg. Это сли шком много. Вероятно, можно подобрать СФЕ, которая может давать давлени е 10 мм Hg и в данный момен т этого достаточно. Но если ситуация вдруг изменилась и уже требуется 100 мм Hg, а не 10 мм Hg, тогда что делать? Снова «бегать» и искать СФЕ, которая может давать 100 мм Hg? А нельзя ли сделать такую систему, которая могла бы давать любые давления в диапазоне, например, от 0 до 100 мм Hg, в зависимости от ситуации? Чтобы давать то количество результата дей ствия, которое необ ходимо в данный момент, необходима градация результатов действия систем. Это можно было бы дос тичь путём построения систем из набора однотипных СФЕ по типу блок-схемы составной СФЕ. У неё есть то, что необ ходимо для градуировки результата действия – она содержит много СФЕ. Если сделать так, чтобы можно было включать в действие от одной до всех СФЕ, в зависимости от потребности, то результат действия будет иметь стол ько градаций, сколько СФЕ есть в системе. Чем боль ше точности требуетс я, тем более мел кие градации резул ьтата действия должны быть. Поэтом у, вместо одной СФЕ с её предельно боль шим резул ьтатом действия нужно использовать столько СФЕ с маленьки ми результатами действия, сумма которых равна требуемому максимуму, а точность выполнения цели равна результату действия одной СФЕ. Если включать в действие то число СФЕ, сумма резул ьтатов действия которого достаточна для вып олн ения задания, то цель будет достигнута.
- 58- - 58- Но у составной СФЕ нет возможн ости регулировать свой результат действия, потому что у неё нет органа, который делал бы это. У неё есть много СФЕ, но нет органа, который бы знал, какое количество из них нужно включить в функцию. Для того, чтобы выдать резул ьтат действия в точности равный заданному, его (результат действия) нужно постоянно измерять и сравнивать данные измерений с заданием (с уставкой, с «базой данных»). «База данных» – это список тех должных величин результата действия, которые система должна выдать в зависимости от величины внешнего воздействия. Цель системы – каждому значению измеренного внешнего воздействия должна соответствовать строго определённая величина результата действия (должная величина). Для этого нужно «видеть» (измерять) результат действия системы, чтобы сравнивать его с должным. А для этого у блока управления должен быть рецептор «У», который может измерять результат действия, должна быть линия связи (реципрокные пути), по которым ин формация с рецептора «У» идёт в особый анали затор-эффектор, фун кцию которого, возможно, смог бы выполнять тот же анали затор- контактор или отдельный анализатор, и где результ ат этого измерения должен сравниваться с тем, что должно бы ть (с «базой данных»). Блок управления системы должен определить величину внешнего воздействия, выбрать из «базы данных» должную величину результата действия в соответствии с величиной внешнего воздействия и сравнить эту должн ую с собственным (актуальным) резул ьтатом д ействия, чтобы увидеть е го соответствие (несоответстви е) должной величине. Выбрать из «базы данных» должную величину результата действия в соответствии с величиной внешнего воздействия составная СФЕ ещё может, потому что у неё есть ППС. А сравнить должную величину с результатом собственного действия составная СФЕ уже не может, потому что у неё нет ничего, что может это сделать, нет соответств ующих элементов . Простой блок управления (отрицательная обратная связь). Чтобы блок управления системы мог «увидеть » (почувствовать и измерить) результ ат действия системы, он должен иметь соответствующий рецептор «У» на выходе системы и линию связи между ним и рецептором «У» (реципрокный путь). Логика работы та кого управления заключается в том, что е сли ре зультат действия больше заданного, то нужно его уменьшить, активировав меньшее число СФЕ, если меньше – то увеличить, активировав больше число СФЕ. Поэтому такая связь называется отрицательной. А так как информация движется обратно, от выхода системы в сторону её начала, она называется обратной. В итоге получается отрицательная обратная связь (ООС). В зависимости от потребности и на основе информации ОСС блок управления системы по мере необходимости должен включать или выключать функции управляемых СФЕ (рис. 10). ООС реализуется с помощью петли ООС, которая включает в себя рецептор «У», реципрокный путь, по которым информация с рецептора «У» переносится в анализатор- контактор или отдельный анализатор-эффектор, сам анализатор и эфферентные пути, через которые ре шени я блока управления передаются на э ффекторы (управляемые СФЕ). Анализаор, который включает в себя анали затор- контактор и анализатор- эффектор является простым анализатором.
- 59- - 59- Следовательно, система, в отличие от СФЕ, содержит как ППС, так и ООС. Прямая управляю щая связь а ктивирует систем у, а отрицательная обратная связь определяет число активированных СФЕ. А В С Рис. 10. Отрицательная обратная связь. (Блок-схема системы с простым блоком управления) Отличие дан ной сис темы от составной СФЕ толь ко в на личии р ецеп тора «У», который измеряет результа т дейс твия , и реципрокны х путей , по которым информация передаётся с этого рецеп тора в анализа тор (ООС). А – активна одна СФЕ, В – активны три СФЕ, С – активны все СФЕ. Число активных СФЕ определяется ОСС. 1 – рецептор "Х"; 2 – ППС.; 3 – ООС; 4 – неактивные СФЕ; 5 - рецептор «У» для измерения результата действия систем ы; 6 – активные СФЕ. Блок управления, содержащий ППС и петлю ООС, является простым. Алгоритм работы простых блоков управления не отличается боль шой сложно стью (рис. 11). Петл я ООС постоянно отслеживает результат действия исполнительн ых элементов (СФЕ). Если резул ьтат действия получается боль ше, чем задано, нужно его умень шить, если результат меньше заданного – нужно его увеличить. Через уставку задаются параметры управления («база данных»), например, каким должно быть соотношение между внешним воздействием и результатом действия, или какой уровень результата действия нужно постоянно удерживать и т.д. При этом ма ксимальной точностью будет резул ьтат действи я одной СФЕ (квант действия). Например, если в лёгких будет от крыто боль ше ал ьвеолярных капилляров, чем есть альвеол с подходящим газовым составом, то артериализация венозной крови будет неполной, и нужно закрыть ту часть альвеолярных капилляров, которые «омывают» кровотоком альвеолы с неподходящим дл я га зообмена газовым составом. Если их будет открыто меньше, будет перегрузка лёгочного кровообращения, давление в лёгочной артерии возрастёт и нужно открыть часть альвеолярных капилляров. В любом случае срабатыв ает информатор лё гочного кровообращения и бло к управлен ия ре шает, скол ько Уставка «М» = «да» Х Анализатор - ко нтакто р и эффектор У СФЕ СФЕ СФЕ СФЕ Уставка «М» = «да» Х Анализатор - ко нтактор и эффектор У СФЕ СФЕ СФЕ СФЕ Уставка «М» = «да» Х Анализатор - ко нтакто р и эффектор У СФЕ СФЕ СФЕ СФЕ 3 2 1 5 4 6
- 60- - 60- капилляров нужно открыть или закрыть. Отсюда, ди ффузионная часть сос удистого русла лёгких является системой, содержащей простой блок управления. Рис. 11. Простой блок управления систем с ООС (А) и алгоритм его работы (В) . Число включаемых или выключаемых СФЕ в пе тле ООС зависит от глубины ООС. Если в цикле ООС буду т включаться и ли выключаться по одной СФЕ, подс тройка будет наиболее п лавной и точной, но и на иболее медленной. Ес ли по неско лько СФЕ, то чем больше СФЕ будет участвова ть в одном цикле переключения ООС, тем быстрее будет подс тройка, но и тем менее она будет точной. В последнем случае возм ожны переходные процессы (см . далее). Блок управления системы кроме информатора «Х» также содержит и информатор «У» (ОСС). Поэтому у него есть ин формация и о внешнем воздействии, и о результате действия. Небольшое усложнение блока управления приводит к очень существенному результату. Причина усложнения – необходимость получения оптимально точного выполнения результата действия системы для достижения цели. ООС даёт возможность регуляции количества резул ьтата действия, т.е., система с ООС может оптимально выполнить любое необходимое действие, от минимума до максимума с точностью до одного кванта действия. Системы с ООС, как и составные СФЕ, также содержат два типа объектов:  элементы исполнения (СФЕ) (эффекторы, которые выполняют с пецифические действия для достижения заданной генеральной цели систем ы) Внешнее в оздействие (Х) Результат действ ия (У) Рецепт ор У Реципрокные пут и Уставка (М) Эфферент ные пути Рецептор Х Прост ой анализат ор А В Элементы исполнения (СФЕ - эффекторы) Измерить У Измерить Х Срав нить Х с базой данных нет да Y>M? нет да Y>M? нет да У<М? нет да У<М? да У<М? Включит ь СФЕ пропорционально Х Включить ещё несколько СФЕ Выключить несколько СФЕ нет да Х>порога? нет да Х>порога? да Х>порога?
- 61- - 61-  простой блок управления (ППС и петля ООС) Вообще говоря, в любой реальн ой системе есть ещё и трети й тип объектов: элементы обслуживания – вспомогательные элементы, без которых элементы исполнения не смогут работать. Например, у самолёта есть крылья дл я того, чтобы летать, но у него есть также и колёса, чтобы взлет ать и садит ься. Моле кула гемогло бина содержит гем, который содержит 4 СФЕ (лиганды) и глобин – белок, который прямо не участв ует в переносе кислорода, но без которого гем не сможет работать. Основной СФЕ системы внешнего газоо бмена является ФЕВ – фун кциональная единица вентиляции (фун кционально объединённая группа альвеол). Но без сервисных систем (системы вентиляции, распределения, очистки и кондиционирования воздуха и т.д.) ФЕВ не смогут нормально функционировать. Мы слегка косн улись вопроса существования третьего типа объектов (элементов обслуживания) толь ко для того, что бы знать, что они всегда присутствуют в любой системе, но подробно рассматривать их функции мы не будем, чтобы не загромождать наши рассуждения. Отметим только, что они представляют такие же обычн ые системы с целью обслуживать другие системы и занимают своё место в иерархии системы. Системы с ООС могут решат ь большинство задач намного лучше, чем простые или составные СФЕ. Наличие ООС почти не усложняет систему. Мы видели, что уже простая СФЕ является очень сложным образованием, включающим в себя множество компонентов. Составная СФЕ сложнее простой СФЕ на число раз, почти равное числу простых СФЕ в ней. В системе с ООС добавляется всего лишь один рецептор и линия связи между рецептором и анализатором (реципрокный путь). Но эффект от такого изменения структуры блока управления очень большой и он зависит только от алгоритма работы блока управления. Любая СФЕ (простая и составн ая) может выполнить только ма ксимум действия. Системы с ООС уже могут дать оптимум результата действия, от минимума до максимума, являются точными и стабильными. Их точность зависит только от величины кванта действия отдельной СФЕ и гл убины ООС (см. ниже). Стабильность обусловлена тем, что система постоянно «видит» свой результат действия, может сравнивать его с должным и исправлять его, если ест ь расхождение. В реальных системах всегда есть причины для расхождения, потому что они существ уют в реальном мире, где всегда есть возмущающие воздействия. Отсюда видно, что именно ООС превращает СФЕ в настоящие системы. Каким образом бло к управления управляет системой? Какие параметры его хара ктериз уют? Любой блок управления хара ктериз уется трем я параметра ми ППС и столько же параметров петли ООС. Для ППС это:  минимальным уровнем контролируемого входного воздействия (порог чувствительности)  максимальным уровнем контролируемого входного воздействия (диапазон чувствительности входного воздействия)  временем включения управления (врем енем принятия решения ) Для петли ООС это:
- 62- - 62-  минимальным уровнем контролируемого результата действия (порог чувствительности петли ООС - глубина ООС)  максимальным уровнем контролируемого результата действия (диапазон чувствительности результата действия)  временем включения управления (врем енем принятия решения ) Минимальный уровень контролируемо го входного сигнала дл я ППС – это поро г чувствительности сигнала рецептора «Х», начиная с которого анализатор-контактор распознаёт, что внешнее воздействие уже началось. Например, если рО2 достигло 60 мм Hg, то должен быть открыт сфинктер (срабатывает 1 СФЕ), если меньше – закрыт. Любые значения рО2, меньшие чем 60 мм Hg не приведут к открытию сфинктера, потому что они подп ороговые. Следовательно, 60 мм Hg являются порогом срабатывания сфин ктера. Максимальный уровен ь контроли руемого в ходного сигнала (диапазон) для ППС – это уровень сигнала о внешнем воздействии, при котором срабатывают все СФЕ. На дальнейшее увеличение входного сигнала система уже не может реагировать увеличением своей функции, потому что у неё нет больше резервов СФЕ. Например, если рО 2 достигло 100 мм Hg, то должны быть от крыты все с финктеры (срабатывают все СФЕ). Любые значения рО2, большие чем 100 мм Hg не приведут к открытию дополнительных сфинктеров, п отому что они все уже открыты. Следовательно, 60 -100 мм Hg являются диапазоном срабатывания си стемы сфинктеров. Время включения ППС – промежуток времени между началом внешнего воздействия и началом срабатывания системы. Система никогда не срабатывает мгновенно после появления внешнего воздействия. Пока рецепторы почувствуют си гнал, пока анализатор- контактор примет решение, пока эффе кторы передадут управляющее воздействие н а входы уставок исполнительных элементов, на всё это уходит время. Минимальный уровень контролируемо го выходно го сигнала дл я ООС – это порог чувствительности сигн ала рецептора «У», начиная с которого анализатор- эффектор распознаёт, что есть расхождение между результ атом действия системы и его должной величиной. Расхождение должно быть равно или больше кванта действия одиночной СФЕ. Например, если должен быть открыт один сфинктер и кровоток должен быть минимальным (один квант действия), а на самом деле открыто два сфинктера и кровоток в два раза больше (два кванта действия), то рецептор «У» должен почувствовать лишний квант. Если он может это сделать, то его чувствительн ость равна одному кванту. Чувствительность определяется глубиной ООС. Глубина ООС – это число квантов действия одиночных СФЕ системы, сумма которых распознаётся как расхождение между актуальным результатом действия и должным. Задаётся уставкой. М аксимал ьн о боль шой гл убиной ООС является ч увствительность расхождения в один квант действия одиночной СФЕ. Чем меньше глубина ООС, тем меньше чувствительность, тем она более «грубая». Т.е., чем меньше глубина ООС, тем большее расхождение резул ьтата действия с должным воспринимается как расхождение. Например, уже два (три, десять и т.д.) кванта действия двух (трёх, десяти и т.д.) СФЕ воспринимается как расхождение. Минимальной глубиной ООС является её отсутствие. В этом случае любо е рас хождение результата действия с должным не воспринимается блоком управления как расхождение. Результат действия будет максимальн ым и система с
- 63- - 63- простым блоком управления с нулевой глубиной ООС превращается в составную СФЕ с ППС (с простейшим блоком управления). Например, система ми кроциркуляции БКК в тканевых капиллярах должна держать среднее давление 100 мм Hg с точностью до 1 мм Hg. При этом среднее артериальное давление может колебаться от 80 до 200 мм Hg. Величина «100 мм Hg» определяет уровень контролируемо го результата действия. Величи на «от 80 до 200 мм Hg» диапазон контролируемо го внешнего (в ходного) воздействия. Величина «1 м м Hg» определяется гл убиной ООС. Меньшая гл убина ООС будет контролировать параметр с мень шей точностью, например с точностью до 10 мм Hg (более грубо) или 50 мм Hg (ещё грубее), а большая глубина ООС – с большей точностью, например с точностью до 0.1 мм Hg (более тонко). Максимальная чувствительность ООС ограничена величиной кванта действия СФЕ, входящи х в состав системы и глубиной ООС. Но в любом случае если происходит расхождение уровня контролируемого параметра с заданным более, чем на величину заданной точности, петля ООС должна «почувствовать» это расхождение и «заставить» исполнительные элементы дей ствовать таким образом, чтобы расхождение цели и результата действи я исчезло. Максимальный уровень контролируемо го выходного сигнала (диапазон) для ООС – это уровень сигн ала о результате действия системы, при котором срабатывают все СФЕ. На дальнейшее увеличение расхождения система же не сможет реагировать увеличением своей функции, потому что у неё нет больше резервов СФЕ. Время включения управления ООС – промежуток времени между началом расхождения сигнала о результате действия с целевым и началом срабатывания системы. Все эти параметры могут быть «встроены» в ППС и в петли ООС изначально (уставка вводится при их «рождении») и в дальнейшем они уже не меняются. Либо могут быть введены с уставкой позже и эти параметры можно менять путём ввода извне новой уставки. Для этого должен быть канал ввода уставки. Сам же простой блок управления самостоятельно не может менять ни один из этих параметров. Абсолютно у всех систем есть блок управления, но не всегда его можно явно обнаружить. У самолёта или космическо го корабля этим блоком является бортовой компьютер – коробка с электроникой. У человека и други х животных таким блоком является головной мозг, или , как минимум, нервная система. Но где блок управления у растения, или у бактерии? Где блок управления у атома или молекулы, или , например, блок управления у гвоздя? Чем проще система, тем труднее выделить в нём привычные для нас формы блока управления. Но он есть в любых системах. Элементы исполнения отвечают за качество резул ьтата действия, а блок управления – за его количество. Блоко м управления могут быть, например, внутри- или межатомные и межмолекулярные связи. Так в атоме функции СФЕ выполняют электроны, протоны и нейтроны, а блок управления – внутриядерные силы, или, как ещё говорят, взаимодействия. Внутриатомной уставкой, например, является условие, что на первом электронном уровне может быть не более 2 электронов, на втором – 8 электронов и т.д. (периодический закон, определяемый принципом Паули), причём этот уровень жестко задан квантовыми числами. Если электрон каким-то образом получил добавочн ую энергию и поднялся выше своего уровня, то он не сможет её долго удерживать и опустится обратно, испустив
- 64- - 64- излишек энергии в виде фотона. Но не любая энергия может поднять электрон на другой уровень, а только и только определённая (соответствующий квант энергии). И поднимается он не на любой уровень, а только на строго заданный, определяемый величиной принятого кванта энергии. Если энергия внешнего воздействия будет меньше соответствующего кванта, система стабилизации уровня электрона будет удерживать его на прежней орбите (в прежнем состоянии) до тех пор, пока энергия внешнего воздействия не превысит соответствующий уровень. Если же энергия внешнего воздействия будет всё время линейно нарастать, то электрон будет подниматься с уровня на уровень не линейно, а перескакивать скач ками, которые строго определены квантовыми законами , на всё более высоки е орбиты, как только энергия воздействия превысит определённые пороговые уровни. Число уровней орбиты электрона в атоме, вероятно, очень большое и равно числу спектральн ых линий соответствую щего атома, н о каждый уровень строго фи ксирован и определён квантовыми законами. Следовательно, какой-то механизм (система стабилизации квантовых уровней) строго следит за выполнением этих законов, и у этого механизма должны быть свои СФЕ и блоки управления. Число уровней орбиты электрона, вероятно, определяется чи слом внутриядерных СФЕ (протонов и нейтронов или же других элементарных частиц) и их взаимодействием, результатом действия которых являет ся положение электрона на электронной орбите. Даже у гвоздя, несмотр я на его простот у, есть блок управления, содержащий ППС и ООС, которые работают в соответствии с выше описанным алгоритмом. Нам трудно найти в нём какое-то образование, которое выполняет функции блока управления, но мы видим эти функции (управления) по конечному результату. У гвоздя уставкой являются его форма и геометрические размеры. Эта уставка вводится в блок управления однократно в момент изготовления гвоздя, ко гда отм еряются его размеры (в момент его «рождения»), и боль ше уже не вводится. Но когда уставка уже введена, то система должна выполнять эту уставку, т.е., гвоздь должен держать форм у и размеры, да же если по нем у бьют молот ком. Причём мера его противодействия (его реакция) в ответ на сгибание в точности равна величине внешнего воздействия. Если его противодействие будет больше, чем сила сгибания, то он прогнётся в сторону противоположную силе сгибания. Если меньше, то он просто согнётся. Но гвоздь «умудряется» держать свою форму с той или иной точностью в довольно больших пределах изгибающей его силы. Следовательно, блок управления гвоздя справляется со своей задачей. В любых типах блока управления в какой-то момент должна быть введена уставка тем или иным образом. Мы не можем изготовить гвоздь «вообще», а только конкретной формы и заданных размеров. Поэтому, в момент его изготовления (т.е., однократно) мы «задаём» ему задание быть такой - то формы и размеров. Уставка может меняться, если ест ь канал ввода устав ки. Например, при включении кондиционера воздуха, мы можем «задать» ему держать температуру воздуха 20°С, а затем поменять уставку на 25°С. У гвоздя нет канала ввода уставки, а у кондиционера есть. У простого блока управления есть три канала управления – один внешний (уставка) и два внутренних (ППС и ООС). Он реагирует на внешнее воздействие через ППС (информатор «Х») и на собственный результат действи я системы (инфо рматор «У ») через ООС, а через эфферентн ые пути управляет исполнительными элементами си стемы. Аналогом систем с простым блоком управления являются все объекты неживого мира – газовые обла ка, кристаллы, различные твёрдые тела, планеты, планетарные и звёздны е системы и т.д.
- 65- - 65- Биологическим аналогом систем с простым блоком управления являются одно - и многоклеточные растения, бактерии и все вегетативные системы организма, включая, например, систему внешнего газообмена, систему кровообращения, систему обмена метаболических газов, систему пищеварения или иммунную систему. Одноклеточные животные организмы типа амёб и инфузорий, низшие классы животных (медузы и пр.) являются системами с уже сложными блоками управления (см. далее). Все вегетативные и многие двигательные рефлексы высши х животных, срабатывающие на всех уровнях, начиная с интрамуральных нервных ганглиев и вплоть до гипоталамуса, построены по типу простых блоков управления. Если же на них оказывается управляющее влияние коры головного мозга, то появляются рефлексы более высокого типа – сложные рефлексы (см. далее). Аналогом рецепторов «Х» анализатора- контактора в животн ом мире являются все чувствительные рецепторы (хемо- , баро- , термо- и прочие рецепторы, расположенные в различных органах, кроме зрительн ых, сл уховых и обонятельных рецепторов, которые входят в состав информатора «С», см. далее). Аналогом анализатора- контактора или анализатора-эффектора в минеральном и растительном мирах являются только связи между элементами по типу прямого соединения рецепторов «X» и «У» с эффекторами (аксон-рефлексы). В вегетативных системах животных – также по типу прямого соединения рецепторов «X» и «У» с эффекторами (гуморальная и метаболичес кая ре гуляция), по типу аксон - рефле кса (управляют только веточки нерва без участия самой нервной клетки) и по типу безусловных рефлексов (на уровне внутриорганных интрамуральных и других нейронных образований вплоть до гипоталамуса). Аналогом рецепторов анализатора- эффе ктора «У» являютс я все проприо- чувствительные рецепторы, которые также могут быть хемо- , баро- , термо- и прочими рецепторами, расположенные в различных органах. Аналогом стим уляторов блока управления являются все двигательные и эффе кторные нервы, стимулирующие поперечно-полосатую, гладкомы шечную мускулатуру и секреторные клет ки, а та кже гормоны, п ростагландины и прочие метаболиты, оказывающие какое-либо влияние на метаболизм и функцию каких-либо систем организма. Так работает простой блок управления. Используя ППС и ООС и регулируя число активных СФЕ система продуцирует свои результаты действия, качественно и количественно соответствующие заданной цели. Выводы: 1. система с простым блоком управления является объе ктом, который может реагировать на определённое внешнее воздействие, и, как и СФЕ, давать результат действия определённого качества, но в отличие от СФЕ, результат действия системы градуированный, стабильный и точный, потому, что блок управления контролирует его с помощью ООС и может регулировать его количество  реакция системы обусловлена типом и числом её СФЕ.
- 66- - 66-  число градаций результата действия определяется числом СФЕ в системе, а точность – квантом действия одиночной СФЕ и глубиной ОСС  стабильность результата действи я определяется глубиной ООС 2. управление начинается только после появления внешнего воздей ствия и/или результата действия.  тип управления – по рассогласованию Циклы системы и переходные процессы. У систем, как и у СФЕ, т акже есть циклы и х деятел ьности. Любые системы , как неживые, так и живые, подчиняются циклическим законам и х управления и все они работают в полном и обязательном подчинении этим циклам. Поэтому без знания циклов работы системы невозможно понять функции любых систем живого организма. Нарушения ритмов сокращения миокарда, нарушения сна или ды хания во сне, нарушения в пищеварительной системе и многие другие нарушения различных фун кций организма обусловлены нарушением синхронности циклов взаимодействующих систем организма. Рис. 12. Полный цикл действия простого блока управления. Цикл построен по алгоритму, у казанному на ри с. 11 . Вер хняя кривая – внешнее воздейс твие, нижняя – график функции систем ы. 1, 2, 3 – м икроциклы систем ы. a – внешнее воздействие, на ко торое система начинает реагировать ; b – внешнее воздейс твие, на которое система не реагирует, по тому что на ходится в р ефрактерном состоянии (не может активировать свои СФЕ, по тому что не измеряет Х); с – дли тельное внешнее воздействие , на которое систем а реагирует (пунктиром показана реакция сис тем ы, если бы дли те льность внешне го воздейс твия бы ла по прежнему короткой); d – перехо дный муль тици кл сис темы (ампли туда паразитны х ко лебаний зависи т о т г лубины ООС); е – установи вшееся значение функции; f – заданное значение результата действия систем ы; g – полный цикл действия систем ы. 1 – восприятие и селе кция внешне го воздейс твия рецеп тором «X» после начала внешнего воздействия; 2 – сравнение « X» с «базой данных» и определение числа а ктивны х СФЕ; 3 - мультим икроцикл ООС; 4 – время установившегося целе вого уровня функции; 5 – прекращение функции. У разных систем могут быть разные циклы деятельности и они зависят от сложности и алгоритма блока управления. Самый простой цикл работы у системы с п ростым блоком управления (рис. 12). b a 123 12 33 33 232 3 31 133 33 d c 31 321 321 3 d e f время f время e 231 g g
- 67- - 67- Он складывается из микроциклов: 1. восприятие, селекция и измерение внешнего воздействия рецептором «X» 2. выбор из «базы данных» величины должного значения результата действия 3. переходный процесс (мул ьтимикроцикл ООС, получение должного результата действия) α. восприятие и измерение результата действия рецептором «Y» β. сравнение этого результата с должной величиной γ. переход к 1-му микроциклу, если он равен должному δ. выработка решения и соответствующего воздействия на СФЕ с целью коррекции результата действия, если результат действия не равен должному ε. воздействие на СФЕ ζ. срабатывание СФЕ η. возврат к «α» После начала внешнего воздействия срабатывает рецептор «X» (1-й микроцикл). Затем из «базы данных» выбирается то значение результата действия, которое должно соответствовать данному внешнему воздействию (2-й микроцикл). После этого начинается переходный процесс (переходный период, 3-й мультимикроцикл, цикл ООС): срабатывание рецептора «Y», сравнение результата действия с должной величиной, выбранной в «базе данных», корректирующее воздействие на СФЕ (включаются то число СФЕ, которое определил блок управления в микроцикле «δ» в соответствии с глубиной ООС) и снова возврат к срабатыванию рецептора «Y» (к ми кроциклу «α»). И так до тех пор, пока результат действия не будет равным данному. С это го момента цель достигн ута и после этого блок управления возвращается к 1-му микроцикл у, к рецепции внешнего воздействия. Деятельность же системы для выработки результата действия прекращается до тех пор, пока не появится новое внешнее воздействие. Наиболее длительный переходный период тогда, когда гл убин а ООС максимальная. Например, если «У» меньше чем устав ка «М», то в микроцикле переходного периода ООС включает только одну СФЕ, и так до тех пор, пока «У» не будет равно уставке «М», после чего переходный период заканчивается. Но так как СФЕ много и они включаются в фун кцию последовательно, то на это затрачивается очень много времени. Но зато функция системы очень плавно и без дополнительных колебаний приближается к должной величине. Если глубина ООС меньше максимальной, то в микроцикле переходного пери ода ООС включает несколько СФЕ, причём, чем меньше глубина ООС, тем больше число СФЕ за один микроцикл включается в действие. При этом, чем больше число включаемы х СФЕ за один микроцикл переходного периода, тем короче е го длительность. При приближении «У» к заданному уставкой «М» ООС в какой -то момент «промахивается» и «У» становится больше чем уставка «М». После этого ООС стремится уменьшить «У» и в какой -то момент опять «промахивается» и «У» опять становится меньше чем уставка «М». И так до тех пор,
- 68- - 68- пока «У» не станет равным уставке «М». Эти «промахивания» о определяют амплитуду колебаний кривой фун кции системы (управление по типу последовательного приближения). Следовательно, максимально глубокая ООС лишена колебаний функции в переходном периоде, но зато сама его длительность максимально большая. Неглубокая ООС укорачивает деятел ьн ость пере ходного периода, но создаёт колебания фун кции. Поэтому всегда нужно выбирать из двух зол наименьшее. Если длительность переходного периода не имеет значения, то нужно в ыбирать наибольшую гл убину ООС. Наградой за это будет наиболее «гладкая» кривая функции системы. Если необходимо увеличить быстродействие системы, это можно сделать п утём укорочения длительности пере ходного периода за счёт неглубокой ООС, «заплатив» за это гармониками колебаний функции системы. К выше сказанному следует добавить очень существенное дополнение. При рассмотрении циклов срабатывания СФЕ уже указывалось, что после срабатывания любой СФЕ она полностью расходует свой запаса энергии, предназначенны й для производства действия. Поэтому после завершения действия СФЕ не способна совершать новое действие до тех пор, пока она не восстановит свой энергетический потенциал, а на это уходит дополнительное время, которое может существенно увеличить длительност ь переходного периода. Поэтому у спортсмена, у которого система до ставки кислорода в ткани велика (боль ша я скоро сть поставки энергии), скорость движения тела, например, бега, также велика. А у сердечного больного скорость движения тела низкая, потому что скорость поставки энергии снижена из-за поражения системы кровообращения, которая в ходит в состав системы энергоснабжения организма. У больных много времени уходит на восстановление энергетического потенциала мышечных клеток из-за замедленной поставки О2. Микроциклы с 1- го по 2-й составляют стартовый период работы блока управления. Если было короткое внешнее воздействие, блок управления определяет его во время стартового цикла и переходит к переходному периоду (d на рис. 12), во время которого стремится получить актуальный результат действия, равный должному. Если во время переходного периода снова появится внешнее воздействие (b на рис. 12), то блок управления не прореагирует на него, потому что в этот момент он занят измерением «У» и не измеряет «Х» (рефрактерная фаза). По окончании переходного периода блок управления вновь обращается к стартовому периоду, но пока он это делает (обращается), достигнутое должное значение результата действия сохраняется неизменным (установившийся период). Если внешнее воздействие будет равно нулю, то все СФЕ дезактивируются, потому что нулевому внешнему воздействию соответствует нулевая активация СФЕ, и система перестаёт действовать. Если спустя некоторое время появится новое внешнее воздействие, то система повторит всё в прежнем порядке. Если внешнее воздействие достаточно длительно и не меняется, так что после первого достижения цели блок управления успевает вновь обратиться к рецепции «Х», то установившееся значение результата действия будет сохраняться до тех пор, пока будет продолжаться внешнее воздействие. При этом переходного цикла не возникнет, потому что установившееся значение результата действия равно должному. Если внешнее воздействие будет продолжаться и менять свою амплитуду, то возможно появление нового переходного цикла. Причём амплитуда колебаний фун кции будет тем
- 69- - 69- больше, чем больше изменение амплитуды внешнего воздействия, потому что будет срабатывать механизм «промахивания мимо цели». Поэтому резкие перепады амплитуды внешнего воздействия недопустимы, потому что они вызывают различны нежелательные эффекты, связанные с переходным периодом рис. 13). Рис. 13. График функции систем ы при меняющемся уровне внешнего воздействия. При каж дом изменении уровня внешне го воздейс твия возникаю т пере хо дные процессы. Пере ход функции на новый уровень станови тся возможным лишь после того, когда система го това э то сделать. На длительность цикла работы системы также существенн ое влияние оказывают процессы восстановления энергетического потенциала сработавши х СФЕ. Каждая СФЕ при своём срабатывании расходует определённое (квантованное) количество своей энергии, которая либо привносится самим внешним воздействием, либо накапливается заранее какими-либо подсистемами энергоснабжения данной системы (см. далее). В любом случае восстановление энергетического потенциала также требует времени, но эти процессы мы не рассматриваем, потому что они касаются толь ко элементов исполнения (СФЕ), а мы рассматриваем только процессы, п роисходящие в блоках управления систем. Так система постоянно циклически работает, выполняя свои микроциклы. Если нет внешнего воздействия или оно не меняется, то система находится на одном из своих стационарных уровней в одном и том же функциональном состоянии с одним и тем же числом функционирующих СФЕ, от нуля до всех. В таком режиме у неё нет переходного мультимикроц икла (многократного повтора 3- го микроцикла). У разных систем подобные микроциклы могут отличаться в детал ях, но у всех без исключения систем ест ь переходный мул ьтимикроцикл ООС и это является её существенным недостатком. Выраженность переходных процессов зависит от очень многих факторов. Она может быть от минимальной до максимальной, но переходные процессы всегда есть у всех систем в той или иной степени выраженности. Они неустранимы принципиально, потому что ОСС срабатывает уже после появления результата действия системы. Пока а ффе кторы системы почувствуют рассо гласовани е, пока блок управления примет соответствующее решение, пока эффекторы исполнят это решение, пока ООС измерит результат действия и подправит решение, и пока этот процесс не повторится время ф у н к ц и я в н е ш н е е в о з д е й с т в и е
- 70- - 70- несколько раз до тех пор, пока не будет получено нужное соотношение «... внешнее воздействие → результат действия... », пройдёт н екоторое врем я. Поэтом у в это время могут возникн уть всякие неожидаемые нелинейные переходные процессы, нарушающие нормальный режим работы системы. Поэтому при первом «включении» системы в действие или при резкой смене нагрузки ей нужен достаточно длительный период установления. И даже в установившемся режиме из-за различных случайных флюктуаций внешней среды может быть небол ьшой сбой в работе ООС и могут появлят ься небольшие переходные проц ессы («шум» результата действия реальной системы). Наличие переходных процессов накладывает определённые ограничения на работу и область использования систем. Медленные инерционные системы не подходят дл я быстрых внешних воздействий, потому что быстродействие систем в первую очередь определяется быстродействием петли ООС. Да, быстродействие исполнительных элементов является основой быстродействия системы в целом, но мультимикроцикл ООС вносит свою существенную долю в удлинение цикла работы системы. Поэтому при выборе нагрузок на живой органи зм н еобходимо учитывать быстродействие системы и подбирать скорость нарастания нагрузо к таким образом, чтобы выражен ность переходных процессов была наименьшей. А В С Рис. 14. Переходные процессы. Пере ходный процесс – это процесс пере хода с одно го уровня функциональ ного состояния на другой. Чем «мельче» ступеньки перехода с о дного уровня на другой, тем меньше амплиту да переходных процессов (А и В). При плавном изм енении нагрузки нет переходных процессов (С). Чем медленнее меняется внешнее воздействие, тем меньше переходный процесс (рис. 14). При достаточно медленном изменении внешнего воздействия переходный период становится практически незаметным. Следовательно, если внешнее воздействие меняется, то в зависимости от скорости этого изменения и от быстродействия элементов системы длительность переходного периода может быть от нуля до максимально возможного. Выраженность переходных процессов зависит от калибра СФЕ, силы внешнего воздействия, от времени зарядки энергией СФЕ, от чувствительности рецепторов, от времени их срабатывания, от глубины ОСС и от алгоритма работы блока управления. Но эти циклы работы систем и переходные процессы есть и внутри атомов, и в электронных схемах, и в планетарных системах, и во всех остальны х системах, наполняющи х наш Мир, включая организм человека. Y X Динамический процесс Y X Динамический процесс Y X Динамический процесс Переходные процессы Переходные процессы Переходные процессы Переходные процессы
- 71- - 71- Если бы у систем не было переходных процессов, то время переходного периода всегда было бы равно нулю и системы были бы абсолютно безынерционными. Но таких систем нет и любой системе присуща инерционность в той или иной степени. Например, в электронике наличие переходных процессов порождает дополнительные гармоники колебаний электрического тока в различных усилителях или генераторах тока. Дл я их подавления применяются изощренные схемные решения, но они всегда есть в любых электронных приборах, хотя и значительно подавленные. Постоянная времени систем с простыми блоками управления включает постоянные времени каждой СФЕ плюс непостоянные длительности переходных периодов ООС. Поэтому постоянная времени таки х систем не совсем постоянная, потому что длительности переходных периодов ООС могут меняться в зависимости от силы внешнего воздействия. Пере ходные процессы в системах с простыми блоками управлени я увели чивают инерционность таких систем. А это приводит к различным фазовым нарушениям синхронизации и баланса взаимодействия между системами. Бороться с переходными процессами можно очень многими способами. Можно фильтровать внешние воздействия таким образом, что бы не было резки х ударны х воздействий (фильтрация, принцип постепенности нагрузки). Если заранее знать характер внешних воздействий, предвидеть их, для чего н ужно их сначала увидеть, что под силу как минимум только сложным блокам управления (см. далее), то можно построи ть такой со ответствующий алгоритм работы блока управления, чтобы 3-й микроцикл сразу нашел верное решение (управление по упреждению). Но это посильно только ли шь интеллектуальным блокам управления. Полностью избавиться от инерционности систем, нам пока, видимо, не удаётся. Поэтому если внешнее воздействие не меняется и переходные процессы практически равны нулю, то система циклически и ровно работает на одном из своих стационарных уровней. Или гладко переходит с одного стационарного уровня на другой, если внешнее воздействие меняется, но достаточно медленно. Если переходные процессы становятся ощутимыми, то циклы работы системы становятся неравными из-за появления переходных мультимикроциклов – времени переходных процессов. Нелинейные эффекты при этом снижают эффективн ость работы системы. В нашей обыденной жизни мы часто сталкиваемся с переходными процессами, когда, например, совершенно неподготовленные выходим из тёплой комнаты на холод и получаем простуду. В тёплой комнате все системы нашего организма были в определё нном балансе своих взаимодействий и всё было нормально. Но вот мы вышли на резкий холод и все системы должны сразу же перестроиться на новый баланс. Если они не успевают это сделать, если возникают слишком сильные переходные процессы, при которых появляютс я неожидаемые флюктуации результатов действий систем организма, то возникает дисбаланс взаимодействий систем, который мы называем простудой (здесь мы не уточняем частности, связанные с изменением состояния иммунной системы). Спустя некоторое время дисбалан с ликвидируется и простуда проходит. Если мы будем закал ятьс я, то сможем научить наши «блоки управления» предвидеть резкие удары внешних воздействий, чтобы уменьшить переходные процессы, тогда мы сможем даже купаться в ледяной воде. Особое значение для нас имеют переходные процессы, возникающие при резкой смене ситуации вокруг нас. Стресс-синдром прямо связан с этим явлением. Чем резче меняется ситуация вокруг нас, чем она более угрожающая (чем сильнее внешнее воздействие), тем резче переходные проц ессы, вп лоть до парадоксальных реа кций типа ступора. При этом возникает ди сбаланс работы различных участ ков нервной системы (блоков управления),
- 72- - 72- который приводит к дисбалансу работы различных систем организма и появлению различных патологически х процессов (типа вегетоневрозов и депрессий) и реакций, в основном сосудистых, типа ишемий, из-за которых возникают язвы, начиная с ротовой полости (афты) и до толстого ки шечника (язвы желудка и 12-ти перстной кишки, язвенные колиты и т.д.), а также артериальной гипертонии, инфарктов и пр. (синдром Селье). Цикличность – это свойство систем не только живого организма. Любая система работает циклически. Если внешнее воздействие сохраняется на стабильном уровне, то работает этот минимальный установившийся цикл работы системы. Но и внешнее воздействие также может меняться циклически, например, от сна ко сну, от обеда до обеда и т.д. Это уже вторичные, третичные и т.д. циклы. Если построить графи ки фун кций системы, то получим волнообразные кривые, характеризующие цикличность. Примерами этому мо гут быть кривые пневмотахограммы, электро кардио граммы, кривые изменения кислотности желудочного со ка, с фи гмогр аммы, кривые электри чес кой активности нейронов, периодичность альфа-ритма ЭЭГ и т.д. Рис. 15 . Кривая им педансной реопле ти змографии лёгки х в модификац ии те траполярной реоплетизм ографии по Кубичеку. Ды хате льные и сердечные волны (ци клы) кровенаполнения лёгких. Вер хний график – полная импедансная реопле тизмограмма лёгки х, состоит из суммы волн сердечных и ды ха тельны х циклов (обведены пунктирным и кружками). Средний график – кардиоциклы, пос ле фильтра нижних частот, срезающих низкочастотные дыха те льные волны. Нижний график – ды ха те льные волны , после фильтра вер хних часто т, срезающего высокочастотные кардиоволны. Волны на море, смена времён года, движения планет, движения поездов и т.д., всё это при меры цикличности различных систем. Формы кривой цикличности могут самыми разнообразными. Кривая ЭКГ отличается от кривой артериального давления, и кривая артериального давления отли чается от кривой давления в левом желудочке. Число форм кривых безгранично. Волны кровенаполнения лёгких Время (сек) Импедансная реоплетизмография лёгких ( Ω ) Кардио цикл Сердечные волны кровенаполнения лёгких ( Ω ) Вторичная кривая Кардио цикл Сердечные волны кровенаполнения лёгких ( Ω ) Вторичная кривая Дыхательный цикл Дыхательные волны кровенаполне ния лёгких Время (сек) ( Ω ) Вторичная кривая Дыхательный цикл Дыхательные волны кровенаполне ния лёгких Время (сек) ( Ω ) Дыхательный цикл Дыхательные волны кровенаполне ния лёгких Время (сек) ( Ω ) Вторичная кривая Первичная кривая
- 73- - 73- Три основных параметра хара ктеризуют цикличность – период (или обратная периоду величина – частота), неравномерность периода, и число гармоник частоты. У СФЕ (простейшая система) не должно быть неравномерности периода цикла, её циклы действия всегда одинаковы. Но у систем уже есть переходные периоды, у которых может быть различное время цикла. Кроме того, различные системы имеют собственные периоды цикла и при их взаимодействии происходит интерференция (наложение) периодов. Поэтому появляются дополнительные смещения собствен ных периодов систем, появляются гармоники циклов. Кровенаполнение лёгки х определяется в основном балансом синхронности и соразмерности ударного выброса правого и левого жел удочков сердца (бал анс при тока и оттока лёгочного объёма крови). Но на кровенаполнение лёгких также оказывают влияние дыхательные движения грудной клетки, которые меняют давление внутри альвеол и, сдавливая лёгочные сосуды, меняют и х сопротивление. Период сердечных циклов порядка 1-0.25 секунды, а период дыхания в 3-4 раза больше. Соответственно на кривой кровенаполнения лёгких можно увидеть и кардиоциклы, и циклы дыхания (рис. 15). Число таких наложений волн может быть сколь угодно большим. Поэтому реально мы наблюдаем очень большое разнообразие кривых – правильные синусоиды, неправильные кривые и т.д. Но любые кривые можно разложить на составляющие их волны, т.е., разложить интерференцию на составляющие её гармоники, используя специа льные методы анализа, например, преобразования Фурье. В результате можно получить спектр более простых волн типа синусоиды. Чем более детальный (и одновременно более трудоёмкий) анализ, тем ближе форма каждой составляю щей к синусоиде и тем боль шее число синусоидальных волн с разным периодом. Период цикла системы – очень важный параметр для понимания процессов, происходящи х в любой системе, в том числе и в живом организме. Его длительность зависит от постоянной времени реакции системы на внешнее воздействие. Начав очередной цикл действий система не остановится, пока не закончит его. Можно попытаться воздействовать на систему в то время, когда она ещё не закончила свой цикл действий, но реакция системы на такое действие не будет адекватной. Скорость нарастания фун кций системы полностью зависит от времени периода цикла действий системы. Чем больше период цикла, тем медленнее система переходит от уровня к уровню. Понятия абсолютной и относительной рефра ктерности прямо связаны с понятием периода и фазы цикла системы (рис. 16). Если, например, миокард не закончил свой цикл «систола- диастола», то внеочередн ой (преждевременный) импульс водителя ритма или экстрасистолический импульс не сможет заставить желудочек выдать полноценный ударный выброс. В зависимости от того, на какую фазу рефрактерного периода придётся экстрасистолический импульс, величина ударного выброса может менят ься от н уля до максимально возможного. Если возбуждающий импульс попадёт на 2-й и 3-й микроциклы, миокард вообще не прореагирует на них (абсолют ная рефрактерность), потому что в это время информация с рецептора «X» не измеряется. После сокращения миокарду, как и любой другой клет ке после её возбуждения, требуется некоторое время дл я восстановления энергетического потенциала (накопление АТФ) и дл я установки всех СФЕ в «стартовое» состояние. Если в это время появится внеочередной импульс, то ответ системы возможен в зависимости от того, сколько АТФ уже накопилось или в какой степени разошлись акто - миозиновые нити саркомеров миокарда, чтобы снова вклю читься в функцию (относительн ая рефрактерность).
- 74- - 74- Поэтом у у больных сердечной недостаточностью может наблюдаться неравномерность пульса, когда пул ьсовые толчки неравномерны по длительности и по силе. Крайним проявлением такой неравномерности является так н азываемый «дефицит пульса» – есть электрическая активность сердца на ЭКГ, но нет её механического (гемодинамического) аналога на сфигмограмме и при пальпации пульса апериодически ударного толчка не ощущаем. Рис. 16. Рефрактер ные фазы возбудим ости живых тканей. А - нормальная возбудимость невозбуждённой кле тки перед возбуждением. Абсолютная рефрактерность – в момент возбуждения кле тки (1) её возбудимость резко па дае т до нуля (2, 2 -й микроцикл). Она не может ещё больше возбудиться, по тому что все СФЕ уже в действии. Если не т последующего возбуждения , СФЕ начинаю т о тключаться от а кти вности и восста навливать свой энергетический по тенциа л. Сис тем а постепенно восс танав ливае т свою возбудимость, про хо дя через фазы относи тельной рефрактерности , до первоначаль ной (3) и даже выше (свер хвозбудимость – В), и затем снова до первоначального уровня (4). Свер хвозбудимость, в рамках данной книги не рассматривается, но заме тим, что она имеет принц ипиальное значение для развития вообще и для спортивных тренировок в частности , потому что от неё заиси т и х цикличность. Если кажда я после дующая тренировка буде т в момент сверхвозбудимости, то буде т прирост спортивных результатов. Выводы: 1. любые системы работают цикли чески, проходя через микроциклы 2. число фун кционирующи х СФЕ за время каждого цикла зависит от величины внешнего воздействия  динамический режим – если на систему оказывается первое внешнее воздействие, или внешнее воздействие постоянно меняется, число фун кционирующи х СФЕ за время каждого цикла системы меняется  статический режим – если на систему не оказывается никакого внешнего воздействия или это воздействие есть, но оно не меняется, то число функционирующих СФЕ за время каждого цикла системы не меняется 3. у любой системы есть переходные процессы 4. период цикла у каждой системы может быть различен и зависит от постоянной времени реакции системы на внешнее воздействие (в живых системах – от скорости биохимических реакций и от скорости проведения управляющих сигналов) время 12 3 4 5 в о з б у д и м о с т ь А В
- 75- - 75- 5. неравномерность периода цикла системы зависит от наличия переходных процессов, следовательно, в определённой степени, от силы внешнего воздействия 6. неравномерность периода цикла системы зависит от наложения (интерференции) периодов циклов взаимодействующих систем 7. по окончании цикла действий после одиночного внешнего воздействия система возвращается в исходное состояние, в котором она была до начала внешнего воздействия (на одиночное внешнее воздействие – одиночный результат действия). 8. после того, как результат действия был произведен системой, он становится независим от произведшей его системы и сам может стат ь внешним воздействием для неё же (генераторы), если подать его на в ход внешнего воздействия той же системы и она опять возбудится и снова произведёт новый результат действия (положительная обратная связь, ПОС) Отсюда мы можем вывести определения фун кциональных состояний и динамичности проц есса. Функциональное состояние систе мы. Фун кцион альное состояние системы определяется числом акти вн ых СФЕ. Если ни одна СФЕ не активна – это минимальное (н улевое) фун кциональное состояние. Это может быть при отсутствии внешнего воздействия. Если все СФЕ одновременно функционируют – это максимально высоко е функциональное состояние, которое возникает при максимальном внешнем воздействии. Внешняя среда постоянно оказывает какое-либо воздействие на любые системы, включая системы организма. Даже в состо янии покоя сила земного притяжения заставляет работать часть наши х мы шц, и поэтому нет абсолютного покоя. Следовательно, когда мы как будто находимся в состоянии покоя, на самом деле мы находимся на одном из низких уровней физической нагрузки с соответствующим определённым низким уровнем фун кционального состояния организма. Любое внешнее воздействи е, требующее дополнительной активной деятельности, переводит нас на новый уровень функционального состояния, если только резерв СФЕ не исчерп ан. Когда новое воздействие устанавливается на новом неизменном (стационарном) уровне, то и фун кциональное состояние системы устанавливается в новом неизменном (стационарном) функциональном уровне. Функциональные состояния различных взаимосвязанных подсистем должны соответствовать друг другу. Например, если в состоянии покоя с убъ екта работает тол ько часть мышечны х групп, то и снабжаться кровью (перфузироваться) должна тол ько часть тканевых сос удистых се гментов, соответственно нагрузке (ри с. 17). Если нагрузка увеличивается, то увеличивается число работающих мышечных групп и число кровоснабжающих их сосудистых сегментов. Подключение этих сегментов к перфузии происходит за счёт и х фун кционального резерва. Это увеличение числа перфузируемых сосудисты х сегментов не может продолжаться бесконечно и заканчивается тогда, когда запас СФЕ исчерпывается. Следовательно, если нет запаса СФЕ фун кциональное состояние системы поднялось от низкого к высокому.
- 76- - 76- Так как в состоянии покоя субъекта работает только часть мы шечных групп и перфузируется только часть тканевых сосудистых сегментов, то для перфузии этих сосудисты х се гментов требуетс я неболь шой кровото к и левый желудоче к использует только часть своей макси мальн ой мо щности. Поэтому для п ерфузии «мало » работаю щего миокарда открыта только часть коронарных сосудов и в норме в покое коронарное сосудистое сопротивление будет высоким, соответствующим должному покоя. Во время максимальной нагрузки, когда работают все мы шечные группы и требуется максимал ьный сердечный выброс и максимальная мо щность со кращен ия миокарда левого жел удоч ка, для адекватной п ерфузии «много »-работаю ще го миокарда от крываются все коронарные артерии. А В Рис. 17. Миним альное функциональное состояние СОМГ в покое (А) и м аксим ально высокое при м аксим альной физической нагрузке (В). (Функциональн ая схем а) В покое (А) работает минимальное число тканевы х се гментов (5), а ос таль ные тканевые сегменты не работаю т (6). Д ля обеспечения и х газообмена доста точно минимального количества действующи х лёгочны х функциона льны х е диниц (ЛФЕ, 1), которые вен ти лирую тся сопряжёнными с ними брон хами (3). Оста льные ЛФЕ не функционируют (резерв, 2) и их бронхи не вен ти лируются (4). В на грузке (В) работаю т все тканевые сегменты и все Л ФЕ. 7 – левый желудочек; 8 – правый желудочек. Следовательно, в норме в состоянии покоя субъе кта коронарное сос удистое сопротивление высокое, а в нагрузке оно падает, но оно всегда должно соответствовать фун кциональному состоянию периферического кровообращения (актуальная кривая коронарного сосудистого сопротивления совпадает с должной кривой , рис. 18А). Если же у больного повышено ОПСС (артериальная гипертония), то в тех же условиях, при тех же уровнях внешней нагрузки, миокард левого желудочка будет напрягаться боль ше, чем это было бы при нормальном ОПСС. Поэтому он будет потреблять боль ше кислорода (синдром пер егруз ки миокарда) и коронарный кровоток должен быть боль ше, чем у здорового субъекта на том же уровне нагрузки. Для того, чтобы увеличить 7 6 1 3 4 2 Циркуляция Вентиляция 5 8 Вентиляция Циркуляция
- 77- - 77- коронарный кровоток необходимо уменьшить коронарное сосудистое сопротивление, что и прои сходит у бол ьных артериальной гипертонией (синдром перегруз ки коронарного кровообращения: актуальная кривая коронарного кровотока вы ше, а актуальная кривая коронарного сосудистого сопротивления ниже должной кривой, рис. 18В). Т.е., у этих больных фун кциональное состояние коронарного кровообращения выше, а резервы ниже, чем у здоровых, потому что миокард левого желудочка работает на преодоление повышенного ОПСС. Уже в состоянии покоя субъекта коронарные сосуды раскрыты как во время нагрузки (синдром перегрузки миокарда, «человек сидит, а его сердце «бежит»). А В Рис. 18. Коронарное сосудистое сопротивление в нагрузке у здорового субъекта (А) и у больного артериальной гипертонией (В). У здорового кривая Myocardial vascular resistance (сплошная жирная крива я) совпа дает с до лжной кривой (снижающаяс я кривая и з верти кальны х о трезков прямой). У больного кривая Myocardial vascular resistance намного ниже должной кривой. Следова те льно, у больно го коронарные сосуды раскрыты боль ше, чем до лжно бы ть и это объясняется перегрузкой миокарда, которая требует большего кровотока (син дром перегрузки миокарда обеспечивается син дромом перегрузки коронарного кровообращения). На все х графика х: вертикальная пун ктирная прямая – порог анаэробного обмена. В обоих с лучая х подъём систолического артериа льного давления проис ходил после порога анаэробного обмена. По оси Х – VCO2. У больных с остановками дыхания во время сна, по мере развития заболевания развивается недостаточность ми окарда правого желудочка. Эти больные при меняют особый вид искусственной вентиляции лёгких (Continuous Positive Airway Pressure, CPAP). Однако СРАР повы шает давление внутри альвеол, и это чревато сдавлением альвеолярных капилляров и доп олнительной перегрузкой миокарда правого желудочка, что требует подключения дополнительных исполнительных элементов сокращения (саркомеров) из резерва. Пока у них достаточно резервов миокарда правого желудоч ка, его насосная фун кция сохраняется нормальной [9], несмотря на применение СРАР. Когда резервов сократительной функции миокарда уже недостаточно (терминальные стадии сердечной недостаточности), то правый желудочек в условиях пере грузки не может обеспечить н ормальную насосную фун кцию и сердечный выброс будет уже недостаточным. Возникает несоответствие между фун кциональным состоянием миокарда правого желудочка и его Артериальная гипертония MVres max pr 0 50 100 150 200 Myocardial Vasc ula r resista nce (Kdinn*sec/ml) 145150 155 170185 210 240 90100 110 120 0 50 100 150 200 250 300 00.511.522.53 VCO2 (L/min) Blood pressure (mm Hg) MVres max pr 0 50 100 150 200 Myocardial Vascular resistance (Kdinn*sec/ml) 120 130 140 160 190 80 90 0 50 100 150 200 250 300 00.511.522.53 VCO2 (L/min) Blood pressu re (mm Hg) Норма
- 78- - 78- нагрузкой, потому что применение СРАР снижает сердечный индекс [7]. В этих случаях из- за слабости миокарда правого желудочка применение СРАР уже не оправдано. Стационарные состояния. Стационарным является такое состояние систем, когда в этих системах функционирует одно и то же число СФЕ и не происходит изменения их функционального состояния. Например, в состоянии покоя все системы организма не меняют своего фун кционального состояния, поскольку всё время фун кционирует примерно постоянное число СФЕ . Следовательно, он находится в стационарном состоянии. Бегунья, которая достаточно долгое время бежит на длинной дистанции не меняя скорости бега, т акже находится в стационарном состоянии (рис. 19). Её нагрузка не меняется и поэтому не меняется число работающи х (фун кционирующих) СФЕ, т.е., не меняется фун кциональное состояние её организма. Организм уже «вработался» в эту не меняющуюся нагрузку, а поскольку нет прироста нагрузки, то нет и прироста числа работаю щих СФЕ. Оно (число работаю щих СФЕ) со храняется постоянн ым и поэтому фун кциональное состояние организма не меняется. У данной бегуньи может меняться, например, состояние систем тканевой энергопродукции (истощение запасов гликогена) и систем тканевого энергопотребления (возможно истощение и износ митохондрий, миофибрилл, сар коплазматичес кого р етикул ума в кар диомиоцитах и т.д.), что и является процессом утомления организма. Однако, если бегунья правильно спланировала тактику бега таким образом, чтобы не входить в состояние анаэробного обмена, то состояние систем дыхания и кровообращения не меняется. Таким образом, нет физической нагрузки, или она есть, но не меняется (стационарная физическая нагрузки – steady state, при условии её адекватности возможностям организма), организм с убъе кта будет на ходиться в стационарном состоянии. Рис. 19. Стационарные состояния покоя и бега в неизм енном ритм е. В обоих с лучаях потребление кислорода (VO2) не меняется, хо тя во время бега это т параметр гораздо выше, чем в состоянии покоя. Но если бегунья будет бежать в условиях анаэробного обмена, то начнёт работать порочный круг (см. далее) и функциональное состояние её организма будет неуклонно меняться в худшую сторону. Прекращение нагрузки прерывает этот порочный круг. Иногда, е сли испытуемый является тяжелым кардиологическим больным в стадии VO2 Time Покой Бег Переходный процесс VO2 Time Покой Бег Переходный процесс
- 79- - 79- сердечной декомпенсации, испытание даже очень мал ыми дозами физической нагрузки «загоняет» его в анаэробный обмен и из-за кислородного долга ему уже очень трудно из него выйти, что приводит к госпитализации больных со всеми вытекающими отсюда последствиями. Это следует учитывать при проведении теста с максимальными физическими нагрузками. Таким образом, любые системы организма всегда находятся в одном из своих сиюминутных стационарных состояний. Они переходят с одного уровня на другой тол ько в случае изменения внешнего воздействия. Можно говорить о диапазоне различных стационарных состояний, в котором может менят ься система. Например, в состоянии покоя величина потребления кислорода организмом человека (VO2) около 200 мл/мин, а в нагрузке VO2=2000 мл/мин. Диапазон VO2 – от 200 до 2000 мл/мин. В лёгких человека есть около 1.5 млн функциональных единиц вентиляции (ФЕВ), кажд ая из которы х представляет собой группу из примерно 200 альвеолярных ходов. Для того, чтобы обеспечить необходимый уровень VO2, каждая из этих Ф ЕВ может быть включена в вентиляцию, или отключена от неё. В покое действуют только около 150 тыс. ФЕВ, а в нагрузке все 1.5 млн. Диапазон числа вентилируемых ФЕВ – от 120 тыс. до 1200 тыс. Динамические процессы. Динамическим процессом является процесс изменения фун кционального состояния системы. Система находится в динамическом процессе тогда, когда происходит изменение числа её СФЕ, включенных в действие. Но число постоянно включенных в действие СФЕ определяет стационарное состояние системы. Следовательно, дин амический процесс – это процесс перехода системы с одного стационарного уровня на другой. Если скорость изменения внешних воздействий превышает скорость установления заданного резул ьтата действия системы, то появляются перех одные процессы (мул ьтимикроциклы, см. выше), во время которых также происходит изменение числа фун кционирующи х СФЕ. Поэтом у эти переходные процессы также являются динамическими. Следовательно, есть два типа динамических процессов – когда система переходит с одного своего стационарного состояния (уровня) на другой из-за внешнего воздействия и когда она находится в переходном мул ьтимикроцикле. Первый из них является целевым, а второй обусловлен несовершенством систем и является паразитным, потом у что на его действия отбирается дополнительная энергия, которая была предназна чена н а ц елевые действия. По определению данному выше, в стационарном состоянии системы функционирует некоторое определённое число СФЕ, от нуля до всех. Минимальным шагом изменения уровня фун кционального состояния является величина, определяемая уровнем срабатывания одной СФЕ (одним квантом действия). Следовательно, в принципе, переход с одного уровня функционального состояния на другой всегда является дискретным (квантованным), а не гладким, и эта дискретность определяется «калибром» СФЕ. Число стационарных состояний равно числу СФЕ системы. Системы с большим количеством «мелки х» СФЕ будут проходить через динамические процессы более гладко и без сильных рывков, чем системы с небольшим количеством «крупных» СФЕ. Следовательно, динамический процесс хара ктери зуется а мплитудой прироста фун кций системы от минимума к максимуму (минимакс системы зависит от абсолютного числа её
- 80- - 80- СФЕ), дискретностью или шагом прироста фун кций (зависит от «калибра» или кванта единичных СФЕ) и параметрами цикличности функций (скорост ью нарастания действий системы, периодом фаз цикла и т.д.). Он может быть целевым или паразитным. Следует отм ети ть, что стационарное состояние также являетс я процессом, но установившимся (стационарным) процессом. В таки х случаях состояние систем от цикла к циклу не меняется. Но во время каждого цикла в системе происходит очень много различных динамических процессов, потому что система сама состоит из подсистем, в каждой из которы х ест ь свои циклы и свои процессы. Установившийся процесс сохраняет систему в одном и том же фун кциональном состоянии и на одном и том же стационарном уровне, потому что по определению, данному выше, если система не меняет своего функционального состояния, то она находится в стационарном состоянии. Следовательно, установившийся процесс и стационарное состояние – это одно и то же , потому что независимо от того, находятся ли системы в стационарном состоянии или в динамическом процессе, в их подсистемах всегда могут быт ь какие-либо стационарные или динамические процессы. Например, даже просто рецепция рецептором «Х» является дин амическим процессом. Отсюда – нет абсолютно инертных (бездеятельных) объектов, любой объект нашего Мира тем или иным образом ка к- то действует. Предполагаетс я, что полностью «бе здеятел ьны м» объе кт может быть при нуле градусов Кельвина (абсолютн ый нуль). Попытки получить абсолютно бездеятел ьные системы предпринимались путём замораживания тел до долей градусов Кельвина. Но заморозить тело до абсолютного нуля, видимо, не удастся, потому что всё равно тело будет двигаться в пространстве, пересекать какие-либо магнитные, гравитационные или электри ческие поля и как- то взаимодействовать с ними. Поэтому, вероятно, в принципе невозможно получить абсолютн о бездеятельное тело. Целостный организм представляет собой мозаику си стем, находящи хся или в разны х стационарных состояниях, или в динамических процессах. Можно было бы возразить, что в организме вообще нет систем в стационарном состоянии, поскольку в любых его системах постоянно происходят какие-либо динамические процессы. Во время систолы давление в аорте возрастает, а во время диастолы падает, сердце постоянно работает, кровь непрерывно течёт по сосудам, и т.д. Всё это правильно, но оценка функций системы проводится не по текущему её состоянию, а по циклам её деятельности. Поскольку в любых системах, в том числе и в организме, все процессы циклические, то критерием стационарности является неизменность интегрального состояния системы от цикла к циклу. Аорта реагирует на внешнее воздействие (на ударный выброс левого желудочка) тем, что по мере нарастания давления напряжение её стенок возрастает, и по мере его снижения – падает. Но если взять период времени больший, чем период одного кардиоцикла, то интегральное состояние аорты от кардиоцикла к кардиоциклу не меняется и явл яется стационарным. Оценка функционального состояния систем. Оценка может быть качественная и количественная. Наличие (отсутствие) каких-либо волн на кривой является качественной оценкой, а их амплитуда или частота – количественной. Для оценки фун кцион альн ого состоян ия любы х систем необ ходимо сравнение результатов измерений параметров фун кций с тем, что должно быть у данной
- 81- - 81- системы. Для того чтобы судить о наличии (отсутствии) патологии, только измерения ка кого- либо параметра недостаточно. Например, у кого- то мы измерили артериальное давление и получили значение 190/100 мм Hg. Много это, или мало? А сколько должно быть? Чтобы ответить на эти вопросы нужно сравнить полученный результат с нормативной шкалой, т.е., с должной величиной. Если полученное значение отличается от должного, значит есть патология, если не отличается – нет патологии. Если артериальное давление порядка 190/100 мм Hg наблюдается в покое, это патология, если на пике должной максимальной нагрузки, это норма. Следовательно, должные величин ы необходимо рассматривать в зависимости от от состояния, в котором нахо ди тся данная система. Для оценки параметров с уществуют нормати вные шкалы должных величин. Существуют ма ксимальные и минимальные должные величины, должные покоя и пика нагрузки, а также должные кривые фун кций. Например, общее пери феричес кое сос удистое сопротивление должно быть максимальным на минимуме нагрузки и минимальным на её максимуме. Современная медицина широко использует эти виды должных величин, но почти незнакома с понятием должных кривых. Должная величина – это то, что можно наблюдать у большинства нормальных и здоровых лиц в одинаковых условиях, с учётом принадлежности субъекта к определённой нормативной группе похожих субъектов. Если все имеют такую-то величину и нормально существуют в данн ых условиях, то для того, чтобы и данный субъект мо г также нормально существовать в этих же условиях, у него должна быть такая же актуальная величина. Для оценки акт уальных величин используют статистические нормативные шкалы, полученные путём обширных детальных статистически х исследований у определённых групп субъе ктов. Это так называемые статистические математические модели. Они показывают, какие п араметры должны быть у данной группы субъектов. Существ уют нормативные таблицы (шкалы) для боль шинства параметров нормального и здорового организма человека. Сравнивая данные таблицы с измеренными данными, полученными при обследовании пациента, можно их оценить (рис. 20). Однако использование нормативных таблиц – это примитивный способ оценки функций систем. Во-первых, они дают должные величины, характеризующие только группу здоровых лиц, а не данного конкретного субъекта. Во-вторых , мы уже знаем, что системы каждый момент времени находятся в одном из своих фун кциональных состояний и это зависи т от внешних воздействий. Например, в покое система находится на самом низком уровне фун кционального состояния, а на пике нагрузке – на самом высоком. Тогда о чём говорят эти таблицы? Вероятно о должных величинах в состоянии покоя систем организма или на п ике их нагрузки. Но ведь проблемы больных возникают не в состоянии их покоя, и уровень их ежедневной обычной (рутинной) нагрузки – это не их максимальная нагрузка! Статистические математические модели не обладают необходимой точностью, ка к бы точно мы ни измеряли бы параметры. Они показывают, какие величины параметров должны быть у определённой группы субъе ктов, похожих по определённым признакам, например, мужчин в возрасте 20-30 лет, ростом 165-175 см, курящи х или не курящих, женатых или неженатых, белых, желтых или черных и т. д. Статистические модели намного
- 82- - 82- проще детерминированных, но и менее точные, поскольку по отношению к данному субъекту можем знать лишь с определённой долей вероятности, например, в 80%. А В Рис. 20. График с использованием табличных должных величин. А – здоровый субъект; В – больной эмфиземой лёгки х. Pred – таб личные до лжные величины, Actual – актуальные величины. У здорового субъекта (А) все лёгочные объёмы нормальные. У больного эмфиземой (В) остаточный объём лёгких увеличен (R.V), а остальные объём ы лёгких ум еньшены. Статистические модели применяют в тех случаях, когда мы не зн аем всех элементов системы и законов их взаимодействия. Тогда мы выискиваем похожие системы по значимым признакам, в сходных условиях каким-то образом измеряем результаты действия всех этих систем (клинические или технические испытания) и вычисляем средний результат их действия. Предположив, что данный субъект (объект) мало чем отличается от других, иначе он не был бы похож на них, мы говорим: – «Раз у них такие-то параметры данной системы в таких-то условиях и они живут (действуют) без проблем, значит и у него должны быть такими же эти параметры, если он находится в этих же условиях». Однако условия проживания субъекта постоянно меняются. Изменение или не учёт даже одного значимого параметра может значи тельно изменить результ аты статистических исследований , и это является большим недостатко м статистических математичес ких моделей. Кроме того, часто статистические модели вообще не раскрывают суть патологического процесса. Функциональная остаточная ёмкость лё гких (ФОЕ) показывает объём лёгки х в конце нормального выдоха и является определённым показателем числа фун кциональных единиц вентиляции ФЕВ (сумма всех ФЕВ равно ФОЕ). Следовательно, увеличение ФОЕ указывает на увеличение числа ФЕВ? Но у больных эмфиземой лёгких ФОЕ значительно увеличена. Что же, у них число ФЕВ увеличено? Абсурд, поскольку мы знаем, что при эмфиземе происходит разрушение ФЕВ! А у больны х с недостаточностью насосной функции левого желудочка наблюдается уменьшение ФОЕ. Значит у них уменьшено число ФЕВ? Без знания динамики функций аппарата внешнего дыхания и лёгочного кровообращения точного ответа на эти вопросы дать невозможно. Следовательно, основной недостаток статистических моделей заключается в том, что достоверные результаты исследований можно получить ли шь в том сл уча е, если строго соблюдать все значимые условия, которые определяют данную групп у субъе ктов. Изменение или добавление одного или нескольких значимых условий исследования, например, рост, пол, вес, цвет глаз, открытое окно во время сна, место жительства и т.д., 0 2000 4000 6000 8000 10000 ( m l ) Pred Actual R.V. Exp.reserve Insp.reserve Lung volum's 0 2000 4000 6000 8000 10000 ( m l ) Pred Actual R.V. Exp.reserve Insp.reserve Lung volum's
- 83- - 83- может сильно изменить конечный результат, добавив новую группу субъектов. В результате, если мы хотим знать, например, жизненную ёмкость лёгких у жителей Нью Йорка, мы обязаны проводить исследования именно у жителей Нью Йорка, а не у жителей Москвы, Парижа или Пекина, и эти данные могут не подходить, например, для жителей Рио де Жанейро. Более того, нормативы у жителей разных районов Нью Йорка могут быть различными, в зависимости от национальной принадлежности, загрязнённости внешней среды этих районов, социального уровня и пр. Конечно же можно исследовать все мыслимые варианты групп субъектов и выработать нормативы, например, для мужчин в возрасте от ... и до..., курящих или не курящи х сигары (трубки, сигареты или папиросы) с высокой (низкой) концентрацией никотина, коренн ых жителей (эмигрантов), белых, чёрных или желтых и т.д. Это потребует ги гантски х усилий и всё равно не оправдает себя, поскольку мир постоянно меняется и эту работу каждый раз придётся повторять. Тем более невозможно выработать статистические нормативы дл я бесконечного числа групп субъектов во время динамических процессов, например, физических нагрузок, в разные фазы патологических процессов и т.д., когда число значений каждого отдельного параметра очень велико. Применение статистических математичес ких моделей оправдано на первых этапах любого познания, когда детали изучаемого явления неизвестны. На этом этапе познания вводится понятие «чёрного ящи ка», когда мы ничего не знаем о строении этого «ящи ка», но нам известна его реакция на некоторые воздействия (рис. 21). С помощью статистических моделей выявляются типы его реакций и далее, с помощью ло гики, выявляются детали его систем и их взаимодействие. Когда всё это выявлено, наступает очередь детерминированных моделей, а оценку функций систем проводят не по табличным данным, а по должной кривой функци и системы. Должная кривая – это кривая фун кции (реакции) систем, которую можно наблюдать у любых нормальных о бъе ктов (здоровых лиц) с учётом принадлежности объекта (субъе кта) X Y XX Y Кривая распределения функций Область вероятных значений XX Y Полупрозрачный ящик Эмпирическая математичская модель X Y X Y XX Y Кривая распределения функций Кривая значений функции Y X Раскрытый механизм Детерминированная математическая модель Чёрный ящик X Y X Y Область вероятных значений YY Статистическая математическая мод ель Кривая распределения функций X A B C Рис. 21. Виды м атем атических м оделей систем . (А) – «чёрный ящик», строение системы неизвестно, но её реакция на внешнее воздейс твие описывае тся с та тис тической математической моделью; (В) – строение систем ы частично извес тно и её пове дение описывается эм пирической м а тем атической моделью; (С) – строение сис темы полнос тью известно и её поведен ие описывае тся детерминированной математической моделью.
- 84- - 84- к определённой нормативной группе похожих объектов (субъектов). Если все имеют такую-то реакцию и нормально существуют и функционируют в данных условиях, то для того, чтобы и дан ный объект (субъект ) мог та кже нормально существовать и фун кционировать в этих же условиях, у него должна быть такая же актуальная реакция (акт уал ьная кривая). Использованием слов «объект » и «субъект » зд есь подчеркивается то, что должная кривая может быть использована для оценки функции любых систем: живых, технических, физических и пр. Для нормальной оценки функционального состояния организма больных необходимо использовать не табличные данные должных величин, а должные кривые функций систем организма, которые сегодня почти не применяются. Совпадение или несовпадение актуальных кривых функций систем организма с должными кривыми будет мерилом их достаточности или недостаточности. Следовательно, примен ение н ормати вных таблиц является недостаточным и не отвечает требованиям адекватной диагностики. Применение должных кривых является более информативным (см. ниже). Но для их построения нужны, так называемые, детерминированные (причинно- следственные) математические модели в виде кон кретных формул зависимости одних параметров систем от других. Должная кривая функции систем организма (подсистем системы) – это должное множество значений фун кции данной конкретной системы у данного конкретного субъекта (объекта) при изменении её функционального состояния от минимума до максимума. Сегодня должные кривые почти не используются, потому что для их построения необходимы детерминированные математические модели, которы х очень и очень мало. Вместо должных кривых применяют экстремал ьные минимальные и максимальные должные величины, которые были получены п утём статистических выборок, как, например, должная вентиляция лёгких в покое и на пике нагрузки. Для этого проводят максимальную нагрузку в однотипных группах людей и измеряют вентиляцию лёгких в покое и на пике нагрузки. После статистичес кой обработки появляются должные величины вентиляции лёгких для условий покоя и пика нагрузки. Недостато к экстрем альных должных величин за ключается в том, что они мало пригодны для больных. Не все больные могут нормально выполнить должную нагрузку и прерывают её задолго до достижения должного максимума. Больной мог бы дать, например, должную вентиляцию лёгких, если бы он смог выполнить должный максимум нагрузки, но, возможно, он просто прекратил нагрузку сли шком рано. Как же оценивать функцию? Это можно сделать только с помо щью должной кривой. Если актуальная кривая совпадает с должной кривой, функция нормальная на участке совпадения. Если актуальная кривая ниже должной кривой, она отстающая (рис. 22). Детерминированные математические модели систем строятся на основе знания при чинно- следственных связей между элементами системы. Эти модели наиболее сложные, трудоёмкие и во многих случаях пока невыполнимые. Поэтому в практической медицине они почти не применяются и это является причиной отсутствия аналитической медицины. Но они наиболее точные и показывают, какие параметры должны быть у данного конкретного субъекта в любой момент времени. Отличие детерминированных математи чески х мод елей от статистически х таблиц заключается в том, что в первом случае вырабатываются должные величины для кон кретно данного субъе кта (персональн ые должн ые), а во втором – должные величины для группы
- 85- - 85- похожих на данного субъекта лиц. Возможность построения детерминированных моделей зависит только от меры нашего знания об исполнительных элементах системы и законов их взаимодействия. А В Рис. 22. Норм альная (А) и отстающая (В) и недостаточная (А и В) функции. Жирная кривая – актуальная кривая . Наклонная пунктирная кривая из вер тика льны х отрезков прям ой – должная кривая. Верти каль ная пун ктирная прямая – граница пере хо да нормальной или отстающей функции в недостаточную (в плато) Примером детерминированной математической модели в медицине и биологии теплокровных животных является, нап ример, определение ударного выброса левого желудочка по формуле Фика [13]. Мы знаем, что 1 гр гемоглобина максимально может вместить 1.34 мл О2 [18]. Мы можем измерить насыщение кислородом в крови, вытекающей из лёгки х и из тканей. Зная артерио-венозную разницу по насыщению, количество гемоглобина в крови, величину потреблённого кислорода в единицу времени и частоту п ульса, мы можем получить, например, величину ударного выброса в 56 мл. При этом можем быть уверены, что он именно такой, ни больше и не меньше, при условии, что мы точно измерили все н еобходимые для расчётов параметры. Отсюда: VO2 =CO *{1.34*Hb*[(SaO2a –SaO2v) :100]} (Л/мин) где: CO - сердечный выброс левого желудочка (Cardiac Output) (Л/мин) 1.43 - коэффициент Huffner, показывает, сколько мл О2 может вместить в себя 1 г гемоглобина при 100% насыщения (мл/г) VO2 - потребление кислорода в единицу времени (Л/мин) Hb - количество гемоглобина в 1 литре крови (г/Л) SaO2a - насыщение артериальной крови кислородом (%) SaO2v - насыщение венозной крови кислородом (%) (У) (Х) Отстающая функция Недостаточная функция (У) (Х) Нормальная функция Недостаточная функция
- 86- - 86- Примером статистической нормативной шкалы в механике может быть вычисление вероятности попадания очередного броска камня в заданную цель. После серии бросков, выполнив определённые статистические вычисления можно прогнозировать, что о чередной бросок с такой-то степенью вероятности попадёт в цель. Если же для этого и спользовать детермин ированную математическую модел ь (баллистику), то зная вес камня, силу и угол броска, вязкость воздуха, скорость и направление ветра и т.д., можно точно вычислить и предсказать место падения камня. «Дайте мне точку опоры и я переверну земной шар», скал Архимед, имея ввиду, что у него была детерминированная математическая модель механики движений. Живой организм – сли шком сложная и многокомпонентная система. Учесть все параметры и их взаимосвязи практически невозможно, поэтому статистические математические модели не могут аде кватно описать состояние систем организма. Но совместное использование статистических и детерминированных моделей позволяет с достаточной степенью точности оценивать параметры живых систем. Со временем, по мере накопления знаний, статистические модели сменяются детерминированными. Техника намного проще биологии и медицины, потому что объектом её познания являются относительно простые системы (машины), построенные человеком. Поэтому по сравнению с медициной её развитие и процесс смены статистических математически х моделей на детерминированные ушёл дале ко вперёд. Тем н е менее, на передовых позициях любых наук, в том числе и технически х, там , где не всё ещё ясно и познано, статистика сохраняет свои позиции, поскольку она помогает выявлять элементы систем и законы их взаимодействия. Медицина намного сложнее техники. Объектом её познания является живой организм, тоже машина, но более сложная. И в медицине сохраняется тот же процесс познания, что и в технике. Особенности этого процесса в медицине касаются толь ко сложности и зуча емых объектов и этических проблем. В остал ьном – это схожие процессы. Если бы мы знали все физичес кие параметры элемен тов систем организма и могли бы описать термодинамику всех химических процессов в нём, мы смогли бы построить свою теорию медицины, подобную физическим или техническим теориям. Тогда, используя детерминированные математические модели мы смогли бы описать, а значит оценить и предсказать поведение любых систем организма с заданной точностью, которая пока достижима толь ко в технике или механике. Но построение детерминированных математически х моделей в медицине, в силу чрезвычайной сложности изучаемых объектов, это пока очень трудно разрешимая проблема. Тем не менее, появление таких моделей в медицине не только насущная потребность, но реализуемый, хотя и медленно, процесс. Таким образом, только использование должных кривых функций позволяет верно оценить актуальные кривые (рис. 23). Если взять шкалу от 0 до 100%, где за 0 принять уровень табличных статистически х значений, а за 100% – уровень полностью детерминированных математических моделей, то все имеющиеся в нашем распоряжении эмпирические математические модели будут где- то между 0 и 100%. Применение детерминированных моделей значительно упрощает понимание процессов, происходящи х в живом организме. Все мы построены примерно из одних и тех же материалов – белков, жиров, углеводов, минералов и воды. Ткани тела негров, китайцев,
- 87- - 87- индейцев и папуасов, примерно такие же, как и у русских, англичан или немцев. Их развитие (раскрытие функциональных резервов) может быть на разных уровнях, в зависимости от условий проживания, но тела любых людей построены из одних и тех же СФЕ. Зная все параметры каждого типа СФЕ организма человека, можно подсчитать, сколько таки х-то единиц необходимо для выполнения таких-то фун кций. Если одна лёгочная функциональная единица (ЛФЕ) может пропустить через себя, скажем, 0,0001 мл О2 в минуту (ци фры произвольные), то для обеспечения 2.000 мл/мин нам потребуется около 20.000.000 ЛФЕ. Если организм располагает та ким числом ЛФЕ, то всё в порядке. Если их не хватает, то нагрузка, требующая 2.000 мл/мин О2 уже будет перегрузкой, со всеми вытекающими отсюда последствиями. А В Рис. 23. Актуальные и должные кривые. Сплошные жирные кривые – актуальные кривые. Кривые в виде наклонны х прямы х из серии вертикальных отрезков прям ых – должные кривые. У здорового субъекта (А) актуальная кри вая мёртвого пространства лё гких (dead space), измеренная в нагрузке, совпадает с вычислен ной должной кривой и до хо ди т до таб личной м аксим альной должной (Vd max pred, горизонтальная прям ая). У больного эмфиземой (В) а ктуальная кривая выше должной (по казано с трелкой), но не до хо дит до максимальной до лжной, по тому что он не выполнил нагрузку в том объеме, в котором должен был выполнить (его VCO2 было намного меньше, чем у здорового). Далее, для чего мы проводим обследование субъекта и оценку фун кций систем его организма? Для того, чтобы знать, насколько он отличается от ему подобных? Возможно. Но, вероятно, основная цель обследования больного – определить, может ли он нормально существовать без медицинской помощи в тех условиях, в которы х он живёт и если нет, то какую помощь ему оказать. Патологический процесс – это процесс разрушения каких-либо СФЕ систем организма, в котором одн у из ключевы х ролей играет п орочный круг. Однако порочные круги начинают срабатывать лишь при определённой степени нагрузки. Ниже этого уровня они не появляются и не разрушают СФЕ. Т.е., ниже определённого порога нагрузки (механической, тепловой, токсической и т.д.) нет патологического процесса и нет болезни. Следовательно, определив уровень нагрузки, ко гда начинает появляться порочный круг, мы сможем узнать верхний «потолок» качества жизни данного больного. Если условия его проживания (ритм жизни) позволяют ему не превышат ь этот «по толок», значит в этих условиях данный субъект не будет болеть. Если ритм жизни требует больше, чем могут дать возможности его организма, то он будет болеть. Чтобы не болеть он должен ограничить себя в некоторых своих действиях, а это значит снизить уровень жизни, лишить себя возможности выполнять некоторые действия, которые могут делат ь другие, или которые он Vd max pred 0 0.5 1 1.5 0 1 2 3 VCO2 (L/min) Dead Space (L) Vd max pred 0 0.5 1 1.5 0 1 2 3 VCO2 (L/min) Dead Space (L) Vd max pred 0 0.5 1 1.5 0 1 2 3 VCO2 (L/min) Dead Space (L) Vd max pred 0 0.5 1 1.5 0 1 2 3 VCO2 (L/min) Dead Space (L)
- 88- - 88- сам делал ранее, но которые ему сейчас недоступны из-за ограничения ресурсов его организма, из-за дефектов. Если эти ограничения касаются только получения удовольствий, таких как, например, игра в футбол, это как-то можно перенести. Но если эти ограничения касаются основных условий жизни больного, то нужно каким-то образом это учесть. Например, если его квартира расположена на первом этаже, то для вполне нормального образа жизни его максимум потребления О2 должен быть, например, 1.000 мл в минуту. Но если он проживает, например, на третьем этаже, а в доме нет ли фта и для подъёма на третий этаж пешком он должен уметь усваивать 2.000 мл/мин О2, в то время как он может усваивать всего лишь 1.000 мл/мин О2, то у больного возникает проблема, которую можно решить лишь с помощью каких-либо лечебных мероприятий или сменив условия жизни. В клинической практике мы почти не оцениваем функциональное состояние больно го с точки зрения его соответствия условиям проживания. Конечно это тривиально и мы догадываемся об этом, но пока ещё нет объективных критериев и соответствующей методологии оценки соответствия фун кциональных резервов организма больн ого условиям его жизнедеятельности. Эргон омика невозможна без системного анали за. Основным критерием достаточности функций организма для данных условий его проживания должно быть отсутствие возникновения порочных кругов (см. ниже) при данном уровне обычных жизненных нагрузок. Если в данных условиях возникают порочные круги, то нужно либо каким-то образом усилить функции систем организма, либо данный больной обязан сменить условия проживания, чтобы порочные круги не срабатывали, либо он будет постоянно болеть со всеми вытекающими отсюда последствиями. Таким образом, мы нуждаемся не только в знании минимальных или максимальных должных величин, которые мы можем получить используя статистические математические модели . Мы также нуждаемся в знании бытовых должных величин этих же параметров, которые должны быть у данного кон кретного больного, чтобы условия его проживания не приводили бы к развитию патологических процессов и не разрушали бы его организм. А для этого нам н ужны детерминирован ные математические модели. Выводы: 1. фун кциональное состояние системы определяется числом её активных (функционирующих) СФЕ  стационарным функциональным состоянием системы является такое состояние, когда число её активных (функционирующих) СФЕ при каждом новом цикле действия системы не меняется. Такое состояние может быть при одинаковых повторных внешних воздействиях  минимальным функци ональным состоян ием системы является та кое состо яние, когда ни одна её СФЕ не активна (не функционирует) и все они находятся в резерве  максимальным фун кциональным состоянием системы является такое состо яние, когда все её СФЕ активны (функционируют) и нет ни одной в резерве  динамическим процессом является переход системы из одного стационарного состояния в другое, когда число её активных (функционирующих) СФЕ меняется
- 89- - 89- a. динамический процесс, вызванный внешним воздействием является целевым b. динамический процесс, вызванный переходным периодом (мул ьти -микроциклом) является паразитным 2. оценка функции системы должна проводиться путём сравнения актуальной кривой функции с её должной кривой  должную кривую функции системы можно построить только используя детерминированные математические модели.  нормальной является такая фун кция системы, когда актуальная кривая функции совпадает с её должной кривой  отстающей является такая функция системы, когда актуальная кривая функции расположена ниже её должной кривой Но не только соответствие изменений актуальной кри вой её должной характериз уют соответстви е фун кций системы её целям. Есть системы, у которы х есть полн ая взаимосвязь их результата действия с внешним воздействием (пропорциональные системы), и есть системы, у которых нет видимой взаимосвязи между их результатом действия и внешним воздействием (системы стабилизации). Но как те, так и другие имеют ограниченные ресурсы и они также мо гут быть либо достаточными, либо недостаточными для выполнения заданной для них цели. Систе мы стабилизации и пропорциональные систе мы. Существ ует множество типов различных систем, но их можно разбить на две большие основные группы – системы стабилизации и пропорциональные системы, которые различаются по своим задачам. У первых результат действия всегда сохраняется один и тот же (стабильный), не зависит от силы внешнего воздействия, но зависит от уставки. Например, рН крови должен быть всегда равен 7,4 и АД – 120/80 мм Hg, и т.д. (системы гомеостаза), независимо от внешних воздействий. У вторых результат действия зависит от силы внешнего воздействия по какому-либо определённому закону, задаваемому уставкой, и пропорционален ему. Например, чем больше мы выполняем физической работы, тем больше мы должны потреблять О 2 и выделять СО2. Система стабилизации использует два рецептора – «Х» и «Y». Рецептор «X» используется дл я зап уска системы в зависимости от наличия внешнего воздействия, а рецептор «Y» – для измерения результата действия. На вход уставки блока управления системы стабилизации подается уставка – задание, какой величины должен быть результат действия. Система стабилизации должна выполнять это задание, т.е., поддерживать (стабилизировать) результат действия на заданном уровне, независимо от силы внешнего воздействия. Т.е., при любой величине внешнего воздействия величина результата действия должна быть одной и той же.
- 90- - 90- Стабильность результата действия обеспечивается ООС. Должный результат д ействия задаётся в «баз у данных» бло ка управления и работа системы осуществляется по логи ке ООС – если результат действия увеличился, то нужно уменьшить его, если уменьшился, то увеличить его. ППС запускает систему, а ООС отслеживает величину результата действия. Следовательн о, простейший блок управления, содержаще го толь ко ППС, для систем стабилизации не подходит. Как минимум нужен простой блок управления, который содержит также и ООС. ООС в системе стабилизаци и постоянно измеряет результат действия системы и передаёт его в блок управления, который сравнивает его с заданным. В случае расхождения результата действия с заданием этот блок принимает решение о тех или иных действиях и заставляет элементы исполнен ия дей ствовать таким обра зом, чтобы это рас хождение исчезло. Внешнее воздействие может меняться в различных пределах, но результат действия должен оставаться стабильным и быть равным заданному. На это система затрачивает свои ресурсы. Если ресурсы за канчиваются, система стабилизации перестаёт стабилизировать результат действия и с этого момента начинается её недостаточность (рис. 24А, 26А). А В Рис. 24. Функции систем ы стабилизации (А) и пропорциональной систем ы (В). У системы стаби лизац ии до вертика льной пун ктирной прямой резуль тат дейс твия системы стабильный (нормальная функция, кривая идёт горизонта льно). После пун ктирной прямой функция падает (возрастает), – стабилизация нарушилась (недостаточность функции). У пропорциональной сис темы до верти кальной пунктирной прямой её функция нарастае т (падает) пропорционально внешнему воздейс твию (нормальная функция). После пунктирной прямой функция не м еняется (вошла в насыщение, перешла в плато - недостаточная функция). Система стабилизации артериальн ого давления (ССАД) является примером систем стабилизации. Её задача – поддерживать АД на заданном уровне, независимо от уровня физической нагрузки и внешних условий. Но мы видим повышение АД на пике нагрузки (нестабильное АД)! Может быть ССАД не является системой стабилизации? Нет, ССАД является системой стабилизации, потому что во время выполнения физических нагрузок АД практически не меняется вплоть до появления порога анаэробного обмена (ПАО, вертикальная пун ктирная прямая на графи ках, рис. 24А, 24В и 25B). Следовательно, до ПАО АД стабильно, ССАД смогла выполнять свои функции. По мере нарастания нагрузки увеличивается число включаемых в кровообращение сосудисты х (У) (Х) Нормальная функция Недостаточная функция (У) (Х) Нормальная функция Недостаточная функция
- 91- - 91- микроциркуляторных сегментов – функциональных единиц перфузии (ФЕП), и общее периферическое со с удистое сопротивление (ОПСС) падает (рис. 25В). ФЕП являютс я системными фун кциональными единицами ССАД. В какой -то момент резерв этих ФЕП заканчивается и ОПСС перестаёт падать, хот я нагрузка продолжает увеличиваться. С этого момента кончаются ресурсы ССАД и начинается её недостаточность. Потом у и появляется ПАО. По ка было падение ОПСС, левому желудоч ку сердца было легко наращивать сердечный выброс и увеличивать кровоснабжение тканей. Но как только резерв ФЕП за канчивается, ОПСС перестаёт падать, хот я левый желудоче к продолжает наращивать свои насосные функции и сердечный выброс продолжает нарастать. А В С Рис. 25. Систем а кровообращения в покое (А) и в нагрузке (С).. В покое работает толь ко часть ФЕП, поэтому ОПСС (peripheral vascular resistance) высокое. В нагрузке сер дечный выброс нарастает, но нарастае т и число перфузируем ыз ФЕП и ОПСС снижается, поэтому АД не меняется . Когда резервы ФЕП заканчиваются ОПСС переходит в пла то, появляе тся порог анаэробного обмена (вертика льная пунктирная ли ния) и АД начинае т возраста ть . По оси Х – VCO2, по тому что по мере нарастания нагрузки VCO2 нарастае т. Верти ка льная пунктирная прямая – порог анаэробного обмена, который указывает на появление кардиоваскулярной недостаточности. Поэтом у с этого момента и АД начин ает возрастать. Но с этого момента левому желудочку уже не так легко проталкивать всё большие объёмы крови через не меняющийся суммарн ый диаметр микрососудов. Во зникает отставание насосных фун кций сердца от ожидаемых (от должны х, целевых) и из-за недостатка снабжения тканей кислородом в крови появляется молочная кислота, которая является призна ком недостаточности кислородного снабжения в тканях (анаэробные процессы). Следовательно, подъём систолического и среднего артериального давления после появления ПАО происходит не потому, что так должно быть, а потому, что ССАД имеет ограниченные биологиче ски е ресурсы. Примерами систем стабилизации являются также все системы гомеостаза организма (газы крови, электроли ты крови – К+, Na+, система стабилизации температуры и др.). Система кровообращения Респираторная система в покое Активные ЛФЕ Резервные ЛФЕ Не вентилируемые бронхи Вентилируемые бронхи Активные ФЕП Резервные ФЕП Респираторная система в нагрузке Система кровообращения 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 VCO2 (L/min) Peripheral vascular resistance (dynn*sec/ml) 0 50 100 150 200 100100100 120 140 160 606060 70 80 80 Blood pressure (mm Hg)
- 92- - 92- Пропорциональная система та кже должна использовать оба рецептора «Х» и «Y» (ППС и ООС). Один из них измеряет в ходное воздействие а другой – резул ьтат действия системы. На в ход блока управления подается уставка – задание, какой должна быть пропорция между внешним воздействием и результатом действия. Поэтому такие системы называются пропорциональными. Внешнее воздействие может меняться в различных пределах. Но бло к управления должен подстраивать работу элементов исп олнения таким образом, чтобы сохранялась та пропорция между внешним воздействием и результатом действия, которая была «предписана» (задана) в уставке. А В Рис. 26. Прим еры реакций систем стабилизации (А) и пропорциональных систем (В) . Тест с м аксим альной физической нагрузкой у спортсмена. На оси Х о тложена ве личина минутного вы деле ния СО2 (VCO2), которая нарас тала пропорционально росту нагрузки . Чётко видны точки перегиба кривы х. Точки перегиба во все х случаях означаю т начало недоста точности функции. Серым фоном обозначены зоны недоста точности функций. Артериа льное давление (blood pres s ure) до ПАО не м еняется. Если пропорция сохраняется, на графике функции будет отмечаться нарастание (падение) кривой (нормальная функция, рис. 24B, 26B) Но если ресурсы системы исчерпаны, она не сможет сохранять необходимую пропорцию между внешним воздействием и результатом действия. С этого момента она не сможет наращивать (снижать) свои функции пропорционально входному внешнему воздействию и кривая её фун кции перейдёт в плато (недостаточная функция, рис. 24B, 26B). Примерами пропорциональных систем являютс я, например, уси ли тели электрически х сигналов, механические рычаги, морские течения (чем больше прогрев воды в океане, тем сильнее Гольфстрим), атмосферные явления и т.д. Примерами такого рода систем могут быть сами сенсоры, поскольку величина их результата действия (частота импульсации, амплитуда напряжения, и т.д.) пропорциональна внешнему воздействию. Система обмена метаболичес ких га зов (СОМГ), система внешне го газообмена (СВГ) и система кровообращения (СК) являются примерами пропорциональных биологически х 90 92 94 96 98 100 S a O 2 ( % ) 0123456 VCO2 (L/min) SaO2a 150 150 150 150 150 160 220 230 250260 50 50 505050 50 50 50 5050 0 50 100 150 200 250 300 ( m m H g ) 0123456 VCO2 (L/min) Blood pressure Реакции систем стабилизации 90 92 94 96 98 100 S a O 2 ( % ) 0123456 VCO2 (L/min) SaO2a 150 150 150 150 150 160 220 230 250260 50 50 505050 50 50 50 5050 0 50 100 150 200 250 300 ( m m H g ) 0123456 VCO2 (L/min) Blood pressure Реакции систем стабилизации 0 200 400 600 800 1000 ( m l ) 0123456 VCO2 (L/min) T idal volume 0 5 10 15 20 ( K d i n / m l / s e c ) 0123456 VCO2 (L/min) Vascular impedance Реакции пропорциональных систем 0 200 400 600 800 1000 ( m l ) 0123456 VCO2 (L/min) T idal volume 0 5 10 15 20 ( K d i n / m l / s e c ) 0123456 VCO2 (L/min) Vascular impedance Реакции пропорциональных систем
- 93- - 93- систем нашего организма. В ответ на увеличение физической нагрузки они наращивают свои функции. Таким образом, примеры систем стабилизации и пропорциональных системы можно найти в любом мире, и не только в биологических системах. Выводы: 1. у систем стабилизации результат действи я должен быть всегда одинаковым (стабильным), независимо от величины внешнего воздействия  неизменная горизонтальность актуальной кривой независимо от величины внешнего воздействия является признаком достаточности резервов функции систем стабилизации  перегиб актуальной кривой и переход её из горизонтального направления в восходящее или нисходящее является признаком исчерпания резервов функции систем стабилизации 2. у пропорциональных систем результат действия должен быть всегда пропорционально зависимым от величины внешнего воздействия  изменение актуальной кривой пропорционально внешнему воздействию и её совпадение с должной кривой является признаком достаточности резервов функции пропорциональных систем  перегиб актуальной кривой и переход её из восходящего или нисходящего направления в горизонтальное является признаком исчерпания резервов функции пропорциональных систем Активные и пассивные систе мы. Пассивными системами называются те системы, которые не затрачивают своей внутренней энергии на свои действия. Активными системами называются те системы, которые затрачивают свою внутреннюю энергию на свои действия. Как уж е не раз подчёркивалось, любое действи е любых систем требует з атрат энергии. Ни одно действие, даже самое ничтожное, невозможно без затрат энергии, потому что действие – это всегда взаимодействие между системами или её элементами. А любое взаимодействие – это связь между системами или её элементами, которая для своего создания требует вложения в неё энергии. Поэтому любое действие требует затрат энергии. Следовательно, любые си стемы потребляют энергию, в том числе и пассивные. Различие между активными и пассивными системами только в источнике энергии. Откуда берёт энергию пассивная система? Если система находится в равновесном состоянии с окружающей средой и на неё не оказывается никакого воздействия, то система не должна делать никаки х действий. А раз она не совершает действий, она не потребляет энергию. Она пассивна до того момен та,
- 94- - 94- пока нет внешнего воздействия и начинает действовать, когда оно появляется и ли шь в этот момент она начинает потреблять энергию. На рис. 27А равновесие карандаша обусловлено сбалансированным толканием (давлением) пружин на карандаш. Пружинки являются н е просто сл учайными группами элементов (набором атомов и молекул), а пассивными системами с петлями ООС и исполнительными элементами на молекул ярном уровне (межмоле кулярными силами в стальных пружинка х), которые стремятся сбалансировать силы межмолекул ярны х связей , что проявляется в виде силы напряжения пружин и стабильно вертикального положения карандаша. Поскольку в случае отсутствия внешнего воздействия нет действий самой системы, то нет и энерготрат (рис. 27А), система пассивно ждёт появления внешнего воздействия. А В C D Рис. 27. Пассивная (А, В, D) и активная систем ы (С). В пассивной сис теме (А и В) функци я удержания каран даша в вер тика льном положении выполняе тся пружинам и (пассивным и СФЕ). СФЕ запасаю т (исполь зуют) энергию во врем я внешнего воздействия (толкание пальцем карандаша сдавливает пружинки). В активной системе (С) эта же функция достигается за счёт струй воздуха, которые создают венти ля торы (активные СФЕ) и которые тратят энергию, ранее запасённую, например, в аккумуляторах (на рисунке - Акк). Но э ти с труи постоянно разрушаю тся. Если заключи ть воздух этих струй в резиновые баллоны , то они уже не разрушатся и будут существова ть независимо от вентиляторов, выполняя ту же функцию. Но это уже пассивная систем а (D). Но вот внешнее воздействие появилось и карандаш отклонился в сторону (рис. 27В). Пружины тут же стремятся вернут ь карандаш в прежнее положение, т.е., система начинает действовать. Откуда она берёт энергию для своих действий? Эту энергию принесло внешнее воздействие в виде кинетической энергии толкания пальцем, которое сжало (растянуло) пружинки и они запасли эту энергию в виде потенциальной энергии сжатия (растяжения). Как только внешнее воздействие (толкание пальцем) прекратилось, потенциальная энергия сжатых пружин превращается в кинетическую энергию их распрямления и это возвращает карандаш обратно в вертикальное сбалансированное положение.
- 95- - 95- Внешнее воздействие повышает внутреннюю энергию системы, которая затем используется для деятельности системы. Есть воздействие – есть избыток внутренней энергии системы, есть ответное действие системы. Нет воздействия – нет избытка внутренней энергии системы, нет её действия. Внешнее воздействие приносит энергию в систему, которая использует её для реакции на это воздействи е. Функции пружин могут выполнять струи воздуха, создаваемых вентиляторами, расположенн ыми на каранда ше (рис. 27С). На «постройку » струй воздуха затрачивается избыток энергии системы «вентиляторы-карандаш», т акже привнесённой извне, но сохраняемой до нужного времени (например, бензин в баке или электричество в аккумуляторе). Та кая система уже буд ет активной, потому что использует св ою внутреннюю предварительно накопленную энергию, а не энергию внешнего воздействия. Отличие струй воздуха от пружин состоит в том, что струи воздуха состоят из случайных групп молекул воздуха (не системы), движущи хся в одном направлении. Среди этих элементов есть элементы исп олн ения (СФЕ – молекулы воздуха), но нет блока управления, который мог бы построить систему из них наподобие пружин, т.е., обеспечить существование струй воздуха как стабильных отдельных и независимых тел (систем). Эти струи воздуха постоянно строятся пропеллерами вентиляторов и, поскольку у струй нет собственного блока управлени я, постоянно сами собой разрушаются. Если построить ка кую- либо систему, которая позволит струям воздуха н е разрушаться, например, заключить их в резиновые баллоны (рис. 27D), то они смогут существовать уже независимо от вентиляторов. Но в этом случае система стабилизации вертикального положения карандаша перейдёт из категории активных в пассивную. Следовательно, как активные, так и пассивные системы потребляют э нергию. Однако пассивные потребляют внешнюю энергию, привносимую самим внешним воздействием, а активные – свою собственную внутреннюю энергию. Могут возразить, что внутренняя энергия, скажем, миоцита всё равно является внешней, привнесённой в клетку извне, например, в виде глюкозы. Это правда, и более того, любой объект содержит внутреннюю энергию, которая когда-либо была внешней. И, возможно, мы даже знаем источник этой энергии – это энергия Большого Взрыва. На создание любого атома когда-то и где-то была затрачена определённая энергия, которую тем или иным путём можно извлечь из него. Такая внедрённая внутренняя энергия есть у любого объекта нашего Мира и невозможно найти никакой другой о бъект в нём, который бы содержал абсолютно свою собственную внутреннюю энергию, которую ничто и никогда не внедрило в него. Следовательно, всегда при взаимодействии систем происходит обмен энергией. Но во время своей деятельности пассивные системы не тратят свою внутреннюю энергию, а используют только энергию внешнего воздействия. А активные системы тратят свою внутреннюю энергию, запасенную ранее. Примерами активных си стем в биологии являются миоциты, нейроны, секреторные клетки и все прочие системы, потребляющие в качестве энергии АТФ, который образуется в них в анаэробных и аэробных процессах из заранее запасенной глюкозы (гликогена). Примерами пассивных систем являются аорта и вообще все артериальные сосудистые сети БКК и МКК, запасающие энергию ударного выброса во время систолы желудочков путём растяжения их упруго-эластических стенок. Во время диастолы эта запасённая
- 96- - 96- потенциальная энергия растян утых артериальных стенок расходуется на и х сокращение и выталкивание крови из артериальной сети в капиллярную и далее. Пассивной системой является также грудная клетка, которая осуществляет пассивный выдох, и многие другие системы живого организма. Выводы: 1. пассивные системы для выполнения своих действий используют энергию внешнего воздействия 2. активные системы для выполнения своих действий используют ранее запасенную энергию, а внешнее воздействие является только запускающим моментом для растраты этой энергии.  любая внутренняя энергия, по сути, является внешней, когда-либо ранее, но до момента данного внешнего воздействия привнесённой в систему извне. Принцип не зависимости ре зультата действия. Как уже неоднократно подчер кивалось, целью любой си стемы являетс я получение должного (целевого) резул ьтата действия, который п олучаетс я после действий системы. Фактически внешнее воздействие, «войдя» в систему преобразуется в результат действия системы. Поэтом у системы фа ктичес ки являются пр еобразователями вне шнего воздействия в результат действия, причины в следствие. А внешнее воздействие является результатом действия другой системы, которая сама, в свою очередь, взаи модействовала с треть ей системой. Следовательно, результат действия, «выйдя» из одной системы и «войдя» в другую, существует уже независимо от системы его породившей. Например, у строительной фирмы была цель из определённого количества строительного материала (внешнее воздействие) построить дом. После ряда действий этой фирмы дом оказалс я построен (результат действия). Далее фирма могл а перейти к строительству другого дома, прекратить свое существование или переквалифицироваться в из строительной в пошивочную фирму. Но построенный дом уже будет существовать независимо от построившей его фирмы. Стрессовая ситуация привела к выработке надпочечниками определённой порции адреналина. Эта ситуация может уже закончиться, а адреналин в крови будет ц иркулировать в ней до тех пор, пока не прореагирует с тканями-мишенями для него. Резул ьтатом действия возбуждённого электрона будет выпущенный из атома фотон, который может бесконечно блуждать по просторам Вселенной на протяжении многих миллиардов лет. Результатом шлепка весла о воду являет ся ям ка на воде, которая также могла бы остаться на века, если бы не текучесть воды и не воздействие на неё тысяч других внешних воздействий. Однако после тысяч воздействий она останется уже не в виде ямки, а в виде другой длинной цепи результатов действи й других систем, потом у что ни что в этом мире не исчезает, а переходит в другие формы. Закон сохранения нерушим.
- 97- - 97- Выводы: 1. резул ьтат д ействия системы, после того как система его произвела (выработала), существует независимо от системы, его породившей 2. результат действия какой-либо системы является внешним воздействием для другой системы 3. система, породившая ка кой - либо результат действия, является системой -донором, а система, принявшая его в качестве внешнего воздействия является системой - мишенью (реципиентом)  системой- мишенью может быть кака я- либо друга я система и в этом случае система- мишень является передатчиком или преобразователем внешнего воздействия в результат действия  системой- мишенью может быть также та же сама я система, котора я «породила» данный результат действия и в этом случае система являетс я генератором результатов действия Эволюция систе м. Сложный блок управления. Для наилучшего достижения цели система всегда должна выполнять свое действие оптимально, выдать свой результат действия в нужном месте и в нужное время. Её бло к управления системы решает обе задачи – где и когда н ужно срабатывать. У него ест ь свобода выбора действий для этого, у него должно быть понятие о времени и о пространстве и должны быть соответствующие сенсоры, поставляющие информац ию о ситуации в данном пространстве. У простого блока управления есть тол ько понятие о времени, но нет понятия о пространстве. Конечно же это не те понятия, которые есть у нас, у людей. Это всего ли шь какие-то начала понятия о времени, которое проявляется в очерёдности действий. Блок управления определяет, когда есть внешнее воздействие и определяет собственный результат действия после его появления. При этом, время выдачи результата действия у систем с простым блоком управления, в свою очередь, включа ет в себя два периода:  время, затраченное на принятие решения, от момента появления внешнего воздействия до момента активации СФЕ (время срабатывания блока управления)  время, затраченное на срабатывание СФЕ, от момента начала активации СФЕ до момента получения результата действия (время срабатывания СФЕ). Время, затраченное на принятие решения, зависит от длительности циклов работы блока управления, и это было рассмотрено выше. Время, затраченное на срабатывание СФЕ, зависит от свойств самих СФЕ, таки х как, например, скорость биохимически х реакций в живых клетках, или скорость сокращения саркомера в мышечных клетках, что в немалой степени зависит от соотношения скорости
- 98- - 98- расхода энергии эти ми СФЕ и скорости восстановления энергетического потенциала после срабатывания этих СФЕ. Эти скорости в основном являются характери стиками, присущими самим СФЕ, но также определяютс я сервисными системами, которые обслуживают эти СФЕ. Метаболичес кая, простаглан диновая, гормональная и вегетативная нервная регуляция в живом организма призваны как раз дл я этой цели – в какой-то степени менять скорости биохимически х реакций в клетках тканей и условия достав ки энергоносителей путём регуляции сервисных систем дыхания и кровообращения. Но понятие «в нужное время» означает не только время срабатывания в ответ на внешнее воздействие. Во многих случаях необходимо срабатывать раньше или после внешнего воздействия. Однако система с простым блоком управления начинает срабатывать лишь после появления внешнего воздействия. Для систем, особенно для живых, это очень большой (катастрофический) недостаток, поскольку если уже есть внешнее воздействие на какой-либо организм, то, возможно, его уже начали кушать. Будет лучше, если система начнёт действовать ещё до того, как это внешнее воздействи е начнётся. Если внешняя ситуация угрожает появлением опасного воздействия, то оптимальные действия системы могут предохранить её от него. А для это го нужно знать внешнюю ситуацию, уметь её увидеть, оценить и знать, какие действия необходимо сделать в определённых случаях. Т.е., нужно осуществлять управление получения реального результ ата действия по упреждению, перед внешним воздействием. Для выполнения этих действий он должен содержать специальные элементы, которые могут это делать. Простой блок управлени я может ос уществлять управление только по рассогласовани ю (рас хождению) реального результата д ействия с заданным, потому что си стема с п ростым блоком управления не может «знать» ничего о внешней ситуации до того момента, пока эта ситуация не начнёт воздействовать на систему. Знание внешней ситуации для простого блока управления недоступно, потому что у неё есть только анализатор- контактор, который реагирует толь ко после того, ка к произо шел конта кт . Поэтом у простой блок управления всегда начинает срабатывать с запаздыванием, когда уже может быть сли шком поздно управлять. Если не знать внешней ситуации, то система (живой организм) не сможет сделать прогноз ситуации и не сможет поймать жертву и ли предупредить встречу с хи щником. Таким образом, простой блок управления не может принимать решения о месте и об изменении времени срабатывания. Для этого блоку управления нужен специальный анализатор, который может определять и анализировать внешнюю ситуацию и, в зависимости от различных внешних или внутренних условий, может вырабатывать решение о своих действиях. У этого анализатора должно быть понятие не только о времени, но и пространстве, в котором разыгрывается определённая ситуация, а также соответств ующие ин форматоры (сенсоры с линиями связи между ними и этим специальным анализатором), которые дают информацию о внешней ситуации. У простого блока управления ничего этого нет и он такого дополнительного специального анализатора не содержит. Потому он и называется простым. У него ест ь толь ко анализатор-контактор, который чувствует с помо щью сен сора «Х» внешнее воздействие только тогда, когда это воздействие уже началось , измеряет свой результат действия с помощью ООС (сенсора «У») ли шь тогда, когда этот результат уже появился и анализирует получаемую информацию уже после того, как был выдан результат действия, и для всех этих действий требуется время. Простой нализатор содержит «базу данных», в которой в явной или неявной форме «записана» таблица должных значений контролируемы х параметров (данные), которые нужно сравнив ать с данными измерений внешнего воздействия и результатов действия. Но у него нет знаний о возможных внешних
- 99- - 99- ситуациях, которые могут быть значимыми для данной системы. Его алгоритм управления основан только на сравнении данных измерений, проводимых рец епторами «Х» и «У», с «базой данных». Если, рассогласование равно «М», то нужно сделать, например, меньше действия, если он равен «N», то больше действия. Простой блок управления не может менять решения об изменении уровня контролируемого параметра, времен и включения или гл убины ООС, потому что у него нет соответствующей информации. Для выполнения этих действий он должен содержать специальные элементы, которые могут дать ему эту информацию. Что же ему нужно для этого? Чтобы принять решение, данный блок должен «знать» ситуацию вокруг системы, которая может причинить определённое внешнее воздействие. Для этого он прежде всего должен «видеть » её, т.е., и меть для этого сенсоры, которые мо гут получать ин формацию на расстоянии и без прямого контакта (дистанционны й информатор «С»). Кроме этого он должен содержать специальный анализатор - классификатор, который может классифицировать внешнее окружение и выделять в нём не все объекты и ситуации, а лишь те, которые могут повлиять на выполнение его целей. И у него должны быть понятия о пространстве и времени. Когда охотник стреляет в летящую утку, он стреляет не прямо в неё, а стреляет с упреждением, потому что знает, что пока пуля долетит до утки, она (утка) за это время переместится вперёд. Как система для поражения утки, он должен видеть всю ситуацию на расстоянии, он должен правильно оценить её, сделать прогноз, имеет ли смысл стрелять, и только на основе такого анализа он должен действовать, т.е., стрелять в утку. Он не может ожидать, пока утка коснётся его (чтобы сработал его рецептор «Х») и тогда он мог бы в неё выстрелить. Он должен сначала выделить утку как нужный объект на фоне других ненужных объектов, затем измерить расстояние до утки, пускай даже и «на глаз». Он делает это с помощью своего специального анализ атора (зрительного), который не является рецептором «Х» или «У», а является дополнительным рецептором «С» (дополнительные специальные дистанционные рецепторы с афферентными путями). Такими рецепторами могут быть любые рецепторы, которые могут получать ин формацию на расстоянии – хемо- , тепло- , фоторецепторы и т.д. Зрительный анализатор охотн ика в ключает в себ я фоточ увствительные палочки и колбочки в глаз у (фоторецепторы), зрительн ые нервы и различные мозговые структ уры. Он должен распознать все окружаю щие пр едметы, класси фицировать их и на их фоне выделить и определить местоположение утки (оценка ситуации). Кроме того с помощью реципрокной иннервации он должен так расположить своё тело, чтобы ружьё было направлено точно в то место впереди утки (упреждение), чтобы выполнить свою цель – попасть в утку. Всё это он делает с помощью своего дополн ительного анализатора, который является анализатором-классификатором. Игра рыбьи х косяков и даже дельфиньих стай в окрестностях плывущего боевого корабля не может повлиять на его движение в целевое место назначения. Но «и гра» вражеской подводной лодки в его окрестностях может очень существенно повлиять на выполнение его цели. Боевой корабль должен уметь видеть всё его окружение, выделить из всех возможных ситуаций, которые могут быть исходя из внешней ситуации, только те, которые могут создать такие внешние воздействия на него, которые могут помешат ь выполнению его цели. А для этого он должен «знать» возможные варианты ситуаций, которые могут повлиять на выполнение цели данной системы. Для этого он должен иметь «базу знаний» (класси фикацию объектов и ситуаций), в которой содержится описание всех тех ситуаций, которые могут оказать влияние на выполнение цели. Если в его «базе знаний»
- 100 - - 100 - нет описания каких-либо объектов или ситуаций, то он не сможет распознать (классифицировать) эти объекты или ситуации и не сможет принять верное решение. В «базе знаний» должна сохраняться ин формация не о параметрах внешнего воздействия, которые хранятся в «базе данных», а о ситуациях вокруг (вне) системы, которые могут привести к специфическому внешнему воздействию. «База знаний» может быть внедрена в блок управления в момент его «рождения» или внесена позже вместе с уставкой, причём внедряется в данный блок внешними системами по отношению к данн ой системе. Если в его «базе знаний» нет описания данной ситуации, он не сможет её распознать и класси фицировать. «База знаний» содержит описание различных ситуаций и значимость этих ситуаций для системы. Зная значимость реальной ситуации для достижения цели система сможет сделать прогноз и принять решение о своих действиях в зависимости от прогноза. Кроме «базы знаний» у него также должна быть и «база решений» – набор готовых решений, принимаемых блоком управления в зависимости от ситуации и от прогноза. (уставные решения, инструкции), в которой хранятся соответствующие решениях, которые необходимо принимать в соответствующи х ситуациях. Если у него нет готовых решений на внешнюю ситуацию, он не может выполнить свою цель. Определив ситуацию и выработав решение он задаёт устав ку (устав ка «М» на рис. 28) для просто го анализатора, который соответствующим образом активирует стимулятор. Таким образом, блок управления усложняется за счёт включения как надстройки в его состав рецептора «С» и анализатора-класси фикатора, содержащего «базу знаний» и «базу решений» (рис. 28). Потому та кие блоки управлени я называются сложными. Чем сложнее блок принятия решений, тем точнее может быть выбрано решение. Следовательно, сложный блок управления включает в себя анализатор-контактор, который имеет «баз у данных», и анализатор-классифи катор, который имеет «базу знаний» и «базу решений». Не любая живая клетка обладает анализатором- класси фи катором. В кла сси фикации живого мира есть две крупнейшие группы – мир растений и мир животных. Растения, как и многие другие субъекты живого мира, такие как кораллы или бактерии, не обладают дистанционными рецепторами, хотя, в некоторых случаях, может создаться впечатление, что всё же у растений такие рецепторы есть. Например, подсолнечник поворачивает свои головки в сторону солнца, как-будто бы у него есть фототаксис. Но он поворачивает головку фактически не в сторон у света, а в ту сторону, где больше нагревается его тело, а тепло идёт со стороны света. Тепло ощущается локально самим телом подсолнечн ика. Специальных инфракрасны х рецепторов у него нет. Процесс же фотосинтеза не является проц ессом фототаксиса. Поэтом у растения являются системами с простым блоком управления. И хотя есть очень сложно устроенные растения, способные даже питаться субъектам и животного мира, всё равно их блок управления является простым, реагирующим только на прямой контакт. Например, росянка питается насекомыми, она может заманить их к себе, приклеить к своему наружному желудку и даже сократить его створки. Она хи щник и в эт ом она похожа на волка, акулу или медузу. Она может сделать много действий, подобно животному, но всё это она может делать только ли шь после того, как насекомое сядет на неё. Росянка не может гоняться за своими жертвами, потому что она их не видит (нет дис танционных сенсоров) и у неё нет органов передвижения, хотя что-то, что сокращает её створки, у неё есть. Что бы ни
- 101 - - 101 - село на неё, даже если это будет маленький камешек, она проделает все необходимые действия и попытается переварить его, потому что у неё нет анализатора-классификатора. Поэтому росянка растение, а не животное. Рис. 28. Сложный блок управления (А) и алгоритм его работы (В). «База зна ний» определяе тся чис лом классов си туаций, а «база решений» – чис лом действий, которые «знает» блок управления. Клетки животных, включая одноклеточных, ти па амёбы или инфузории, являются уже системами с сложными блоками управления, п отому что обладают как минимум одним из пространственных анализаторов – хемотаксисом. У таких систем кром е понятия о времени есть также понятие и о пространстве. Чтобы иметь это понятие необходимо иметь как органы для его видения, так и органы для передвижения в нём. Наличием дистанционных сенсоров животная клетка отличается от любы х об ъе ктов расти тельного ми ра, у которы х таких сенсоров нет. Поэтому блок управления является определителем, к какому миру принадлежит данный живой объект. Медуза не является водорослью, а является животным, потому что у неё есть хемотаксис и у неё есть органы передвижения в пространстве. Дистанци онный анали затор даёт представление о пространстве, в котором нужно передвигаться. Поэтому растен ия стоят на месте, а животные двигаются в простран стве. Простой блок управления, включающий в себя только анализатор- контактор и анализатор- эффе ктор, является определителем мира ми нералов и растений. В чём различие Внешнее в оздействие (Х) Элементы исполнения (эффект оры) Результ ат действия (У) Рецепт ор У Реципрокные пут и Уставка (А) Система Эфферент ные пут и Рецепт ор Х Рецепт оры С ע прост ой анализат ор А нализат ор- класс ификат ор Уст авка (М) A Выполнить действие К1 Измерить С Определить ситуацию да нет Ситуация меняет Х? да нет Ситуация меняет Х? Ситуация меняет Х? нет да Класс ситу ации = К2? нет да Класс ситу ации = К2? Класс ситу ации = К2? Выполнить действие К2 нет да Ситуация меняет Х? нет да Ситуация меняет Х? Ситуация меняет Х? нет Класс ситу ации = К1? да нет Класс ситу ации = К1? Класс ситу ации = К1? да B
- 102 - - 102 - между минеральным и растительным мирами, мы увидим ниже. Сложный блок управления, включаю щий в себя анализатор-классификатор, является определителем уже мира животных. Амёба является таким же охотником, как волк, акула или человек. Она питается инфузориями. Чтобы поймать инфузорию, она должна знать, где та находится, и должна умет ь двигаться. Она не может видеть свою жертву на расстоянии, но она может её почувствовать химическими органами чувств и стремиться к ней для захвата. У неё есть хемотаксис, вероятно, первый из дистанционных сенсорных механизмов. Но кроме хемота ксиса у амёбы та кже должно быть п онятие о пространстве, в котором она существ ует, пусть даже и примитивное, и в котором она должна координировано и целенаправленно двигаться, чтобы поймать инфузорию. Кроме того, она должна умет ь выделить инфузорию от других объектов, которые могут ей встретиться на п ути. Её анализатор-класси фи катор намного проще, чем, например, у волка, или акулы, потому что у неё нет зрения и слуха и вообще нет нервных структур, но он уже может хоть как-то класси фицировать внешнюю ситуацию. У неё есть уже сложный блок управления, включающий в себя информатор «С », поэтому амёба не растение, а животное. Как блоки управления могут быть любой степени сложности, так и рефлексы могут быть любой степени сложности – от простейших аксон-рефлексов, до рефлексов, включающи х в себя работ у коры головного моз га (инстинкты и условные рефлексы). Число рефле ксов живого организма огромно, для каждой системы организма существуют собственные рефлексы. Более того, организм не только сложный сам по себе, но в силу своей сложности он имеет возможность строить дополнительные, временные системы, необходимые на данный момен т для какого- ли бо специфического конкретного случая. Например, система плача является временной системой, которую организм строит на корот кий промежуток времени. Блок управления системы плача является примером сложного блока управления. Цель плача – продемон стрировать свои страдания и вызвать жалость к себе. Эта система включает в себя в качестве составных исполнительных элементов другие системы (подсистемы), достаточно удалённые друг от друга ка к в пространстве, так и в функциональном отношении (слёзные железы, д ы хательные мы шцы, альвеолы и бронхи лёгких, голосовые связки, мимические мышцы и т.д.). Сначала определяется внешняя ситуация и в случае необходимости по определённой программе начинает срабатывать рефлекс плача (сложный рефлекс, инстинкт), который включает в себ я управление подачей голоса определённого тембра (управление дыхательными мышцами и голосовых связок), всхлипывания (серия прерывистых вздохов), слёзовыделения, определённой мимики и т.д. Все эти удалённые элементы объеди няются сложным блоком управления в единую систему, в систему плача, с очень кон кретной и специфической целью продемонстрировать свои страдания другой системе. Рефле кс плача может быть реализован на всех уровнях нервной системы, начиная от высших центральных мозговых структур, включая вегетативную нервную систему, подкорку и вплоть до коры головного мозга. Но мы рассматри ваем только детский плач, который реализован в нервных структурах не выше подкорки (инстинктивный плач). После то го, ка к цель была до стигнута (страдания были однозн ачно продемонстрированы, а была ли вызвана жалость, это выяснится потом) рефлекс прекращается, данный сложный блок управления исчезает и система распадается н а свои составные части, которые продолжают фун кционировать уже в составе других систем организма. Система же плача исчезает (рассыпается).
- 103 - - 103 - Откуда блок управления (на уровне подкорки) знает, что сейчас нужно плакать, а в другой момент не н ужно? Для этого он распознаёт ситуацию (выделяет её и класси фицирует). Этим занимается анализатор-класси фикатор. Его «база знаний» заложена в подкорку с рождения (инстинкты). Такие действия простой блок управления выполнить не может. Все действия систем, управляемы х простейшими и простыми бло ками управления, будут автоматическими. Биологическим аналогом простей шего бло ка управления являются аксон - рефле ксы, работающие по закону «всё или ничего», а простого блока управления – безусловные рефлексы, когда в ответ на определённое внешнее воздействие будет определённая автоматическая, но градуированная реакция. Простой блок управления будет лучше адаптировать действия системы, чем простейший, п отому что он учитывает не только само внешнее воздействие, но и результат действия системы, который появился в ответ на это внешнее воздействие. Но он не может распознавать ситуации. Такие действия может выполнить сложный блок управления. Он реагирует не на внешнее воздействие, а на определённую внешнюю ситуацию, которая может дать определённое внешнее воздействие. Биологическим аналогом сложного блока управления являются сложные рефлексы, или инстинкты. Во время внутриутробного развития в мозг плода «внедряются знания» («база знаний») о возможных ситуациях. Объём этих знаний огромный. Цыплёнок сразу может бегать, едва он вылупится из яйца. Крокодил, акула или змея сразу после рождения становятся хи щниками, т.е., знают и умеют делать всё, что требуетс я для этого. Это говорит о том, что у них есть достаточная для этого врождённ ая «база знаний» и «база решений». В этих случаях мы говорим, что у животного есть инстинкты. Таким образом, система со сложным блоком управления является объектом, который может реагировать на определённую внешнюю ситуацию, в которой может быть это воздействие. Но он может реагировать только на фиксированное (конечное) число внешних ситуаций, описание которых содержится в его «базе знаний» и у него есть конечное число решений на эти ситуации, описание которых содержится в его «базе решений». Для определения внешней ситуации он имеет информатор «С» и анализатор-классификатор. В остал ьном он похож на систему с простым блоком управления. Он также может реагировать на определённое внешнее воздействие и его реакция обусловлена типом и числом его СФЕ. Результат действия системы также градуированн ый. Число градаций определяется числом исполнительных СФЕ в системе. Он также имее т анализатор- контактор с «ба зой дан ных», ППС с (инфор матор «Х») и ООС (информатор «У »), которые через стимулятор (эфферентные пути) управляют системой. В неживом мире аналогов систем со сложным блоком управления нет, но есть искусственные кибернетические системы (роботы, ракеты с самонаведением и пр.). Биологическим аналогом систем со сложным блоком управления являются все животные, которые могут ориентироваться и двигаться в пространстве, от одноклеточных до животных с достаточно развитой нервной системой, включающей головной мозг и дистанционные органы чувств, такие как зрение, слух, обоняние, но у которых невозможно выработать рефлексы на новые ситуации, например, насекомые. Аналогом информатора «С » являются все «дистанционные» рецепторы – зрение (или их светочувствительные аналоги у более низко развитых животных), слух и обоняние.
- 104 - - 104 - Аналогом анализатора- класси фи катора являютс я, например, зрительный, слуховой, вкусовой и обонятельный анали заторы, расположенн ые в подкорке. Зрительный, сл уховой, вкусовой и обонятельный анали заторы расположенные в коре головного мозга относятся уже к анализаторам- корреляторам (см. ниже). Самообучающийся блок управления. Никаких мозгов не хватит, чтобы вместить огромные «базы знаний» о всех возможных состояниях всего окружающего мира. Поэтому одной из причин, почему каждый вид животных занимает соответствующую биосферн ую нишу, является необходимость ограничить объём «базы знаний». Антилопа знает то, что не знает тюлень, и наоборот. В каждой отдельной экологической нише количество возможных ситуаций намного меньше, чем во всех экологических нишах вместе взятых. Поэтому и объём необходимых знаний в отдельных экологических н ишах требуется относительно небольшой. Однако даже если каким-то образом внедрить в блок управления всю имеющуюся на сегодняшний день информацию о всех ситуациях, которые уже возникали в мире, это всё равно не поможет, потому что мир постоянно меняется и многие ситуации ещё не возникали. «База знаний» в принципе не может иметь информацию о том, чего ещё не было в мире. Естественно, что и «база решений» не может содержать всех возможных вариантов решений. «Генетические знания» содержат только то, что пережили предки животных. Они принципиально не могут иметь знаний о том, что ещё будет. Как только возникнет новая ситуация, система не сможет её распознать, классифицировать и принять решение. Даже если эта ситуация будет много кратн о повторяться, если система не может са мообучатьс я, она каждый раз не сможет правильно распознать ситуацию, потому что таких ситуаци й у неё в «базе знаний» нет. Муравей бежит по штакетнику, п однимаясь и спуска ясь, и не может догадаться, что можно спокойно обходить штакетник. Миллионы лет назад, когда формировалась его генетически заложенная «база знаний», штакетников не было. Если на п аутину опустить нитку, паук оставит эту паутину и сплетёт новую, потому что он не знаком с такой ситуацией, не знает и не может научиться тому, что можно, например, сделать дырку в паутине, чтобы нитка не мешала. Всё это потому, что насекомые как класс жив отных не способны что-либо выучить. Они могут быть прекрасными строителями, поражаю щими нас своими сложными и прекрасными паутинами, гнёздами и прочими творениями их труда. Но они могут строить тол ько на основе врождённых знаний. У них есть уже готовые «б азы знаний» и «базы решений» (инстинкты), но у них нет мозговых структур (элементов блока управления), способных дополнять собственную «базу знаний» новыми жизненными ситуациями. У них не возникает рефлексов на новые раздражители. Чтобы уметь распознавать и класси фицировать новые ситуации, блок управления должен умет ь заносить описания этих ситуаций в свою «базу знаний». Но сначала он должен уметь распознать, что это вообще новая ситуация, например, сравнивая её с тем, что уже есть в «базе знаний». Затем он должен выявить значимость (ценностную стоимость) именно этой ситуации для достижения собственной цели. Если нет никакой корреляции между новой ситуацией и выполнением цели системы, нет смысла запоминать эту ситуацию, иначе мозги будут «забиты мусором». Выделяя и классифицируя внешние ситуации (распознавая их) и находя взаимосвязь (корреляцию) между этими ситуациями, принятыми решениями и достижен ием цели системы блок управления учится вырабатывать соответствующие решения. Таким образом самообучающийся блок управления постоянно дополняет свою «базу знаний» и «базу решений».
- 105 - - 105 - Но по закону сохранения ничего само собой не происходит. Для того, чтобы блок управления мог делат ь все вы ше названные действия, он должен иметь соответствующие элементы. Основным таким элементом является анализатор-коррелятор (рис. 29). Он является основой, на которой может появиться рефлекс на новый раздражитель или новую ситуацию. Рис. 29. Сам ообучающийся блок управления. Основное отличие от не сам ообучающихся систем – наличие анализатора-коррелятора. Его задача – выявить новую ситуацию, распознать, что она новая, выявить степень корреляции между этой ситуацией и его собственной целью. Если нет корреляции между этой новой ситуацией и выполнением собственной цели системой, нет смысла запоминать и зря загружать свою ограниченную память «базы знаний». Если степень корреляции высокая, то н ужно занести эту ситуацию в свою «базу знаний» и выработать решение о выборе собственных действий для достижения собственной цели, после чего определить, есть ли корреляция между принятым решением и достижением цели. Если нет корреляции между принятым решением и выполнением собственной цели системой, то надо найти другое решение и снова определить корреляцию между принятым решением и выполнением цели. И так повторять до тех пор, пока не появится достаточно высокая корреляция между принятым решением и выполнением цели. Только после этого занести найденное правильное решение в свою «базу решений». В этом сут ь самообучения. Толь ко анализатор- коррелятор делает возможным процесс самообучения. Самообучение системы – это, по сути, возникновение рефлексов на новые раздражители или ситуации (не путать с условными рефле ксами). Следовательно, они возможны ли шь тогда, когда в блоке управления есть анализатор- коррелятор. Уточним, что, вообще говоря, нет самообучающи хся систем, а есть их самообучаю щиеся блоки управлени я, потому что и сполни тельные элементы не могут ничему обучаться. Могут быть системы с простыми элементами исполнения, но с блоками управления различной сложности. Любое взрывн ое устройство содержит только один исполнительный элемент (одна составная СФЕ – заряд взрывчатки) и блок управления, который взрывает заряд взрывчатки в нужное время. Блок управл ения может быть как Внешнее в оздействие (Х) Элементы исполнения (эффект оры) Результ ат действ ия (У) Рецепт ор У Реципрокные пут и Уст авка (В) Система Эфферент ные пут и Рецепт ор Х Рецепт оры С Прост ой анализат ор А нализат ор- классификат ор Уст авка (М) А нализат ор-коррелят ор Уст авка (А)
- 106 - - 106 - простейшим, срабатывающим от прикосновения, так и чрезвычайно сложным, включающим в себя, например, технические устройства дистанционного управления и наблюдателя со стороны (человека с его мозгом) для выработки решения о времени взрыва. Во всех случаях заряд взрывчатки один и тот же, простейший, по сути – СФЕ, а системы управления могут быть совер шенно различны по степени своей сложности. Взрывчатка также может быть любой степени сложности. Например, атомная бомба включает в себя как об ычные взрывчатые материалы типа тротила, так и ядерный заряд типа плутония. Но ни тротил, ни плутоний, ни тротил с плутонием вместе взятые никогда не смогут ничему обучиться. Тем не менее, термин «самообучающи еся системы», по- видимому, уже прижился. Для того чтобы бло к управления мог быть са мообучаю щимся, он должен содержать три типа анализаторов:  простой анализатор с «базой данных» (ПУС и ООС, благодаря которым систем а м ожет выделить и изм ерить внешние сигналы и изм ерить собственный результат действия )  анализатор-классификатор с «базой знаний» и «базой решений» (м ожет классифицировать внешнюю ситуацию на основе информ ации с рецептора «С»)  анали затор-коррелятор (м ожет выявить взаим освязь – корреляцию, м ежду различным и внешним и ситуациям и и результатам и действий данной систем ы и передавать полученные знания и решения анализатору классификатору для занесения в «базу знаний» и «базу решений» ) Таким образом, система с самообучаю щимс я блоком управления является объектом, который может научиться распознавать новые внешние воздействия и ситуации, в которой может быть это воздействие, и заносить их в свою «базу знаний» и «базу решений». Для этого у него есть анализатор-коррелятор. В остальном он похож на систему с сложным блоком управления. Он может реагировать на определённое внешнее воздействие и на внешнюю ситуацию, и его реакция обусловлена типом и числом его СФЕ. Результат действия системы также градуированный. Число градаций определяется числом исполнительных СФЕ в системе. Он также имеет анализатор- классификатор с «ба зой знаний» и «базой решений», анализатор- контактор с «ба зой данных», ППС с (информатор «Х») и ООС (информатор «У»), которые через стимулятор (эфферентные пути) управляют системой. Биологическим аналого м анализатора-коррел ятора является кора головного моз га. Наличие коры определ яет возможность появления рефл ексов на новые ситуации. Кора головного мозга есть только у животных, уже находящи хс я на достаточно высокой ступени своего развития, поэтому биологическим аналогом систем со сложным блоком управления являются все животные с достаточно развитой нервной системой, у которых возможно выработать рефлексы на новые ситуации (не путать с условными рефлексами). Небиологические аналоги систем с самообучающимся блоком управления нам неизвестны. Компьютерн ые самообучающиес я системы построены человеком и сам проц есс самообучени я всегда, в конечном итоге, включает кору головного мозга челове ка. Есть различные так называемые «интеллектуальные» системы, но полноценным интеллектом пока обладает ли шь человек. Поэтому в неживом мире аналогов систем с самообучающимся блоком управления н ет.
- 107 - - 107 - Сигнальные системы. Появление в блоке управления анализатора-коррелятора дало ем у возможность увеличивать свой личный опыт путём самообучения и постоянно пополнять свою «базу знаний» и «базу решений». Но он не может передать свой опыт другим системам. Личный опыт ограничен, как бы личность не старалась увеличить его. В любом случае коллективный опыт намного больше личного. Для того, чтобы одна личность мо гла передать свой опыт другой личности, необходимо отдельн ое устройство, с помощью которого можно «перекачивать» информацию из одной «базы знаний» в другую. Например, антилопа знает, что гепард очень опасен, потому что ест антилоп, и хочет передать это знание своему малы шу. Каким образо м это можно сделать? Например, она может смоделировать ситуацию, разыграв спектакль, в котором все действующие ли ца – реальные объекты. Т.е., она должна подставить себя гепарду перед глазами этого малы ша, чтобы он получил свой личный опыт на примере своей мамы. Детёныш увидит ситуацию, у него выработается рефле кс на новую ситуацию и он будет остерегать ся гепардов. Естественно, это абсурдный путь, п отом у что он не решает проблемы выживаемости. Вместо двух антилоп всё равн о остаётся одна. Что же в принципе можно сделать? Каким же образом одна самообучающаяся система может передавать свой личный опыт другой самооб учаю щейся системе? Нужно смоделировать ситуацию, разыграв спектакль, в котором все действующие лица – абстрактные объекты. Заменить реальные объекты другими, которым присваивается условная связь между ними и реальными объектами (абстрагирование объектов). Такими абстрактными объектами являются условные сигналы. Системы «договариваются» (вырабатывают условие), что если появится такой - то сигнал, это будет говорить о том- то. Любому проявлению жизнедеятельности животного можно условно присвоить какой -либо смысл и использовать это в качестве абстрактного соответствия другому явлению. Выработка условного рефле кса и есть зам ена реального воздействия абстрактным воздействием. Это есть так называемая первая сигнальна я система, которая основана на условных рефле кса х. Следовательно, первая сигнальная система использует все средства, которые используют любые блоки управления – тактильные, световые, химические и пр. Появление гепарда вызывает появление панического голоса у антилопы. Значит появление такого голоса связано с появлением гепарда и такой голос становиться абстрактным заменителем самого геп арда, условным сигналом. Абстрактным заменителем опасности может быть любой двигательный сигнал: поднимание или опускание хвоста, особые прыжки, издавание особых звуков, мимика и т.д. Эти двигательные сигналы действуют на системы в стаде и по этому сигналу они могут знать, что рядом есть опасность. Т.е., произошла замена реального внешнего воздействия чем-то отвлеченным (абстрактным), что с этим объектом связано. Произошло абстрагирование реального действия его символом, голосовым, двигательным и т.д. Для такого абстрагирования в блоке управления необходимо дополнительное устройство – анализатор-абстрактор, в котором дол жна быть своя «база абстракций» («база условных сигналов»). «База абстракций» содержит набор описания определённых условных сигналов, которые принимаются как условные ситуации и которые соответств уют определённым реальным ситуациям. Условным сигналом может быть появление какого -либо особого движения (ситуационный сигнал), которые обычно не появляются в обычной рутинной ситуации. Само по себе появление условного сигнала никак не влияет на достижение своих ц елей
- 108 - - 108 - системами. Например, если поднять и распушить хвост, это никак не может повлиять ни на поглощение пищи, ни на бег и т.д. Но его появление может быть связано с появлением такой ситуации, которая может повлиять на достижение системами своих целей. Если умет ь абстрагироваться от кон кретных ситуаций, то даже не видя гепарда, но увидя поднятые хвосты, можно догадаться, что гепард поблизости. А В Рис. 30. Систем ы с блокам и управления первой (А) и второй (В) сигнальной систем ы. Абстрагирование реального внешнего воздействия голосовым или двигательным символом делает первая сигнальная система (рис. 30А). Она дополняет анализатор- коррелятор и действует подобно ему, т.е., яв ляетс я самообучаю щейся. «База абстракций» вновь рождённой системы пустая, в отличие от «базы знаний». Она заполняется в течение жизни системы за счёт возможности самообучения и вновь полученные знания затем «перекачиваются» в «базу знаний». Иногда поведение животных как-будто указывает на их возможность передавать информацию от одного к другому ещё до появления соответствующей ситуации. Например, одни львы отправляются в засаду, другие начинают гнать антилоп. Т.е., они как-будто предвидят ситуацию. Но они знают о возможностях засады только из своего личного опыта. У них нет других средств передачи такой информации своему сменному поколению, кроме как показать им эту ситуацию. Здесь открывается новый путь для развития систем (вернее, их блоков управления), путь социализации – объединения животных в группы для увеличения собственного опыта, потому что условные сигналы предназначены только для передачи ин формации от одной системы (субъекта) к другой. Вероятно, есть несколько уровней такого анализатора- абстрактора и от числа этих уровней зависит степень абстракции, до которой может дойти тот или иной субъект. Абстрагировать можно внешние воздействия, внешние ситуации, реальные объекты и даже сам процесс самообучения. Но в любом случае нужно умет ь абстрагировать и понимать абстрактные си гналы. Этим занимается анализатор - абстрактор. Внешнее в оздействие (Х) Элементы исполнения (эффект оры) Рецепт ор У Реципрокные пут и Уставка (С) Система Эфферент ные пут и Рецепт ор Х Рецепт оры С Прост ой анализат ор А нализатор- клас сификат ор Уст авка (М) А нализатор- коррелят ор Уставка (А) Уст авка (В) А нализат ор-абст ракт ор перв ого порядк а Элементы исполнения (эффект оры) Уставка (Z) Систем а Простой анализат ор Анализат ор- класс ификат ор Анализат ор- коррелят ор А нализатор- абстракт ор перв ого порядка А нализатор- абстракт ор Z- го порядка Уставки (C, D...N) Резу льт ат действ ия (У) Межнейронные св язи
- 109 - - 109 - Абстрагирован ие реального внешнего воздействия, объекта или ситуации ситуационным условным сигналом (позой, звуком, движением, каким -либо действием) может делать первая (ситуационная) сигнальная си стема. Абстрагирование реального внешнего воздействия, объекта или ситуации знаковым условным сигналом (каким-либо объектом или символом) может делать тол ько вторая сигнальная (символьная или знаковая) система. Блок управления с второй сигнальной системой – это интеллектуальный блок управления. Интеллект зависит только от наличия и степени развитости (числа уровней) анализатора -абстрактора (рис. 30В). У животных вторая сигнальная система развита очень слабо или не развита вообще. Если лошадь шарахается от кн ута, то в данном случае срабатывает даже не первая сигнальная система, а рефлекс на новую ситуацию, которую лошадь выучила при своём знакомстве с кнутом. Если её грубо о крикн уть, то она даже без пока за ей кнута сделает необходимые выводы. Здесь уже срабатывает первая сигнальная система. Но если ей показать надпись, в которой написано, что её сейчас изобьют, она никак не среагирует, потому что не может и никогда не сможет читать, у неё нет второй сигнальной системы. Есть животные, которые как-будто способны говорить и понимать слова, написанные символы и даже умеют совершат ь простей шие арифметические операции. Но у них вторая сигнальная система развита очень слабо и в прямом смысле находится в зачаточно м состоянии. Когда дрессировщик демонстрирует, как собака считает до пяти, он немного блефует, так как собака на самом деле ловит от него определённые двигательные сигналы. Т.е., у неё работает не вторая, а первая сигнальная система. Наибольшей степени развития вторая сигнальная система достигла только у человека. Она у нас настолько развита, что стало возможным полностью передать нам всю необходимую информацию о наших действиях в прошлом и ближай шем или даже достаточно отдалённом будущем только с помощью знаковых символов. Знаковыми символами могут быть любые явления и объекты нашего Мира – звуки и голос (речь), движения (речь глухонемых), предметы и знаки (криптография и письмо) и т.д. Следовательно, вторая сигнальная си стема такж е использ ует все средства , которые используют любые блоки управления – тактильные, световые, химические и пр. Но в отличие от первой сигнальной системы уже не только проявлению жизнедеятельности животного, а любому явлению, объекту или знаку нашего Мира можно условно присвоить какой-либо смысл и использовать это в качестве абстрактного соответствия другому явлению. Например, можно измерять длину в ступнях, в попугаях или метрах, кому что больше подходит. В этом смысл второй сигнальной системы. А логическое связывание объектов и явлений Мира с проявлениями собственной жизнедеятельности и даже с любыми другими объектами и явлениями Мира – это и есть познавание Мира и осознание его значимости для систем. Это очень резко повышает наши познавательные возможности. Мы можем читать книгу, в которой изображены лишь какие-то закорючки, но перед нами раскрываются настолько полноценные и красочные картины, что мы забываем об окружающем мире, захваченные ин тересным чтивом. Наверняка ваша собака удивляется, что это её хо зяин подолгу смотрит в странный предмет (в книгу) и не двигается, не бегает и не издаёт звуков. И даже если вы попытаетесь объяснить ей, что такое книга, она всё равно не поймёт, потому что она пока ещё не «созрела», у неё нет второй сигнальной системы.
- 110 - - 110 - Таким образом, система с самообучаю щимс я блоком управления, который содержит первую сигнальную систему, является объе ктом, который может абстрагировать внешние воздействия и ситуац ии абстрактн ым ситуационным условным сигналом. Для этого у него есть анализатор-абстрактор первого порядка. Но он может сооб щить о нали чии такого действия или ситуации только в момент их возникновения. Он может передать свой опыт другим системам толь ко с помо щью сит уационн ого условного си гнала, который прямо связан с данной системой или с её действиями (поза, движения, мимика и пр.). У такого блока есть «база знаний» и «база абстракций», которые он накапливает в своём мозгу в течение своей жизни. В сообществах систем с первой сигнальной системой возможно накопление личных знаний и передачи этих знаний другим членам сообщества, но невозможно накопление общественных знаний, потому что эти знания накапливаются только в блоке управления (в головном мозгу) с ограниченными возможностями и исчезают со смертью субъекта. Система, у которой ест ь самообучаю щийся бло к управления, содержащий вторую сигнальную систему, являетс я объе ктом, который может абстра гировать внешние воздействия и ситуаци и абстрактн ым знаковым условным сигналом. Дл я этого у него ест ь анализатор- абстрактор Z-го поряд ка. Знака ми являются любые явления и объекты Мира, которые находится вне данной системы и поэтому не зависят от возможностей её блока управления и от её смерти. Поэтому система с второй сигнальной системой может передать свой опыт другим системам путём передачи им информации в виде условных знаков. Такие блоки накапливают «базу знаний» и «базу решений» вне своего головного мозга в виде пи сьма или других аналогичных средств, благодаря развитой «базе абстракций». Это даёт возможность избавить зависимость накопления знаний от времени жизни отде льного субъекта. В сообществах систем с второй сигнальной системой возможно накопление общественных знаний и это усиливает накопление личных знаний. В остальн ом блок управления с сигнальными системами похож на самообучаю щийся блок управления, рассмотренный ранее. Он может реагировать на уже известное и научиться реагировать на новое внешнее воздействие и на внешнюю ситуацию, и его реакция обусловлена типом и числом его СФЕ. Результат действия системы также градуированный. Число градаций определяется числом исполнительных СФЕ в системе. Он также имеет, анализатор- коррелятор, анализатор- класси фикатор с «базой знаний» и «базой решений», анали затор-контактор с «базой данных», ППС с (информатор «Х») и ООС (информатор «У»), которые через стимулятор (эфферентны е пути) управляют системой. В неживом мире нет аналогов систем с блоком управления с сигнальными системами. Биологическим аналогом систем с бло ком управления, который содержит первую сигнальную систему, являются все животные с достаточно развитой нервной системой, у которы х можно выработать условные рефлексы. Как правило у таки х животных уже есть социальные отношен ия (стаи, стада, прайды и прочие социальные группы), потому что сигналы предназначены для передачи от животного к животному. Биологическим аналогом систем с блоком управления, содержащим вторую сигнальн ую систему, является только человек.
- 111 - - 111 - Эволюция блоков управления. Рефлекс (от лат. re fle xus — повёрнутый н азад, отражённый), реакция организма, вызываемая центральной нервной системой при раздражении рецепторов агентами внутренней или внешней среды; проявляются в возникновении или изменении фун кциональной деятельности органов и организма в целом. Термин «рефлекс», заимствованный из области физических явлений, подчёркивает, что деятельность нервной системы является «отражённой», осуществляется в ответ на воздействия из внешней или внутренней среды [14]. В этом определении честь иметь рефле ксы принадлежит только живым организмам, и то не всем, а только тем, у которых есть нервная система, хотя он и заимствован из области физических явлений. Но любая реакция любой системы, даже простей шей – это, по сути, рефлекс. И рефлекс вызывается не центральной нервной системой, а внешним раздражителем. Нервная система, если она у системы есть, только лишь принимает участие в реализации рефлекса, совместно с элементами исполнения. А если её у системы нет, то любой другой блок управления реализует соответствующий рефле кс. Нервная система является всего лишь блоком управ ления определённой сложности. Любая реакция систем и любой рефлекс направлены на выполнение какой -либо определённой цели. Чем сложнее рефлекс, тем л уч ше вып олн яется ц ель системы. Рефле ксы могут быть строго локальными, работающими в весьма ограниченной области, например, управляя только одним сфинктером (аксон -рефлекс). Они могут быть также и весьма обширными, генерализованными, каким, например, является рефлекс плача или смеха, могут быть безусловными и условными, вегетативными и двигательными, и любой степ ени сложности . Любой рефлекс реализ уетс я элементами блока управления соответствующей сложности , и каждый рефле кс предназначен для реализации какой - либо строго определённой специфической программы действий (специфической реакции) для достижения строго определённой цели в ответ на строго определённое внешнее воздействие. Нет никаких оснований исключать существование, например, внутриклеточных рефлексов, осуществляемы х на уровне биохимически х реакций или других, неизвестных нам пока механизмов. Мы привыкли связывать слово «рефлекс» с деятел ьностью нервной системы, но само значение слова «рефлекс» означает «отражение» в смысле реакции на что - то. Любое срабатывание блока управления есть рефлекс, независимо от того, что срабатывает – биологический объект или неживая конструкция. Поэтому реакции даже неживых систем также являются рефлексами. Историчес ки сложилось так, что слово «рефлекс» мы всегда применяем в приложении к биологическим объектам, но нигде не написано, что рефлекс обязательно нужно применять только в приложении к функциям нервной системы. Да, нервная система является одним из наиболее известных элементов различных рефлексов. Но кроме неё есть ещё и гуморальная регуляция (гормональная, простагландиновая, метаболическая и т.д.), которая та кже должна вкл ючать в себя множество собственных рефле ксов. Биохимия клето к включает в себя множество регуляторов. Мы знаем, что продукты химических реакций являются ингибиторами этих реакций, т.е., по мере нарастания концентрации продуктов реакции ход этой реакции замедляется. Чем не ООС? Отсюда, зная, что блок управления определяет систему, можно выявлять соответствующие системы организма на всех уровнях, от глобальных межтканевых и многострукт урных систем до внутри клеточных и межмоле кулярных. Дл я этого нужно всего ли шь выявить какой-либо рефлекс и по нему определить систему,
- 112 - - 112 - охваченную этим рефлексом. Т.е., выявляя рефлексы можно выявлять системы живого организма. Что нам даёт знание о том, что в состав любой системы входит блок управления? Все виды рефлексотерапии, включая все более или менее пока ещё экзотические виды восточной медицины, такие как иглотерапия или прижигания, основаны на воздействии на вегетати вн ые блоки управления. Но не только для рефлексотерапии важно понятие о блоках управления. Без учёта наличия блока управления мы не можем лечить любые болезни, потому что их патогенез включает в себя нарушения или смещения уставки в блоках управления. В то же время сегодняшние принципы фармакологической терапии полностью игнорируют факт наличия в системах организма бло ков управления. Например, при артериальной гипертонии (АГ) мы назначаем различные сосудистые релаксаторы и диурети ки, пытаясь снизить АД у больного. Но в организме больного есть система стабилизации артериального давления (ССАД), блок управления которой по какой-то причине «решил» сохранять повышенное давление (принял новую устав ку). Мы можем пытаться снизить его, но ССАД будет пытаться поднять его, поскольку у неё есть своя уставка (своя цель) – создать и сохранить увеличенное АД. За этим следит её блок управления. Поэтому нам не удаётся полностью вылечить АГ, если мы не устраняем причину (радикал ьное лечение), из -за которой ССАД «решила» поднять АД. Назначение только сосудисты х релаксаторов и диуретиков является всего лишь паллиативным и симптомати ческим лечением.. Так как блок управления в организме самообучающийся, он со временем находит пути решения своих проблем. Применяемые препараты становятся привычными и нам приходится менять дозировку или лекарственные препараты. Если же мы найдём причину, по которой система стабилизации «решила» поднять АД, и ли квидировать эту причину, то сумеем внедрить в блок управления новую уставку, и только тогда система стабилизации возможно снизит АД до нормального. Существ уют блоки управления (системы управления) простые и сложные, с управлением по рассогласованию и по упреждению и т.д., но всегда их основная задача – привести к соответстви ю между з аданной целью и результатом дей ствия. Например, металличес кий стержень является полноправной системой, несмотря на е го кажущуюся простот у. Основной целью этой системы (стержня) является стаби льность её формы. Цепи управления (петли ППС и ООС) осуществляются на уровне межмоле кулярны х (и ли межатомных) связей. Если какая-то внешняя сила начнёт изгибать этот стержень, эти силы будут сопротивляться изгибанию с тем большей силой, чем больше сила изгибания, до определённого предела, зависяще го от ресурсов стержня. Но сила сопротивлени я будет точно соответствовать силе воздействия. Иначе в ответ на сгибающую силу стрежень согнётся в сторону, противоположную силе сгибания. Следовательно, блоку управления удаётс я управлять элементами исполнения стержня таким образо м, что форма стержня сохраняется в точности заданной. И так до тех пор, пока хватает его СФЕ. Когда ресурсы заканчиваются, стержень уже не может противостоять силе сгибания и начинает сгибаться. Если устранить внешние силы, то силы межмолекулярны х связей вернут форму стержня в прежнее состояни е, если только не произошло необрати мой деформации. В живых организмах блоки управления выполняют соответствующие рефлексы. Причём, как уже неоднократно было отмечено, к рефлексам, необходимо относить не только цепи управления, включающие в себя нервные структуры, но и гуморальные контуры (гормональные, простагландиновые, метаболические и т.д.). Например, тканевые
- 113 - - 113 - прекапиллярные сфинктеры могут срабатывать от изменения рН среды и без участия нервных структур. Внутриклеточные рефлексы также срабатывают без участия нервных структур, на уровне законов химических реакций. Самоорганизующиеся системы. Богданов показал, что существ ует два способа образования (организации) си стем. По первому способу система возникает как минимум из двух объектов любой природы посредством третьей сущности – связи (синтез, генерация). По второму способу система образ уется за сч ёт распада (деструкции, дегенерации) ранее существую щей более сло жной системы [6]. Следовательно, систему можно построить (организовать) из новых элементов (перестрои ть, реорганизовать) за счёт включения в её состав дополнительных элементов , или путём исключения из её состава ненужных элементов. По-видимому, существ ует и третий способ реорганизации систем – замена стары х или изношенных частей на новые (структурная регенерация), и четвертый – изменение связей между внутренними элементами системы (функциональная регенерация). Генерация (первый способ реорганизации) – это процесс положительной энтропии (от простого к сложному, усложнение систем). Новая система образуется за счёт увеличения состава её элементов. Этот процесс п роисходит за счёт п оявления дополнительных связей между элементами и поэтому требует эн ергии и притока новых элементов (веществ). Дегенерация (второй способ реорганизации) – это процесс отрицательной энтропии (от сложного к простому, упрощение систем). Новая система образует ся за счёт уменьшения состава её элементов. Этот процесс выделяет энергию и элементы из своего состава. Оба способа используются дл я создания новых систем с новыми целями. В первом случае получается усложнение систем, во втором – их упрощение и ли разрушен ие. Структурная регенерация (третий способ реоргани зации) используетс я для со хранения и восстановления состава систем. Она используется в виде обмена веществ (см. ниже) у живых систем, но при этом система и её цели не меняются. Этот процесс требует энергии и потока веществ для восстановления СФЕ. Функциональная ре генерация (четвёртый способ реорганизации) используется дл я работы самих систем. Сам принцип фун кционирования систем напоминает процессы генерации и дегенерации. Во время наращивания функций сист ема включает очередные СФЕ, как-будто бы строя новую более мощн ую систему с больши м числом элементов (генерация). Во время снижения мощности функций система выключает очередные СФЕ, опят ь как-будто бы строя новую систему с меньшим числом элементов (дегенерация). Но это всё обратимые изменения системы, возникающие в ответ на внешнее воздействие, которые осуществляется за счёт изменения состояния её элементов и использования ППС, ООС и эффекторов. При этом состав системы как бы меняется в зависимости от цели. У неё появляются активные и пассивные (резервные) СФЕ. Этот процесс требует энергии и требует п отока ве ществ дл я восполнения энергии, но сам по себе (первично) не требует потока веществ для восстановления СФЕ. Однако в результате фун кционирования происходит изнашивание и разрушение СФЕ, поэтому функциональн ая регенерация сопровождается дегенерацией и уже п о этой причине вторично требует потока веществ (обмена веществ) для восстановления СФЕ.
- 114 - - 114 - Каким образом происходит организация (построение) системы? Кто п ринимает решение об организации или реорганизации систем? Кто строит блок управления новой или реорганизованной системы? Кто задаёт уставку – за дание для системы? Почему петля ООС строится для выполнения именно данного условия? Прежде чем попробуем ответит ь на эти вопросы, отметим следующее. Во-первых, необходимо наличие кого-то или чего-то «заинтересованного» в новом качестве результата действия, кто (или что) определит это условие (поставит цель), построит блок управления и задаст ему уставку. Этим «заи нтересован ным» может быть, например, человек, который строит что - то и ему нужны системы с заданными свойствами. Он может построить тот же гвоздь или космический корабль для определённых целей. «Заинтересованным» может быть та кже сл учай в паре с естественным отбором, когда путём большого количества случайного перебора могут возникнут ь соответствующие комбинации элементов и их взаимодействий, наиболее устойчивые в данных условиях внешней среды. Таким образом, внешняя среда ставит условия, а случай строит системы под эти условия. Здесь мы не рассматриваем условия, в которых осуществляется генерация или дегенерация, и которые связаны с избыточностью или недостатком энергии (с положительной или отрицательной энтропией). Мы рассматриваем только необходимость и целесообразность создания систем (принцип задания цели). Мы также не рассматриваем причины случайности. Чем боль ше сложность системы, тем больше вари антов перебора должно быть, тем больше времени на это требуется, по закон у больши х чисел. Не зря биоло гическая эволюция длится многие миллиарды лет. Но в любом случае любые системы строятся под какие-то определённые цели. Цель – это и есть «заинтересованность». Здесь мы не будем рассматривать теософские и прочие причины «заинтересованности» и оставим этот вопрос открытым. Отметим лишь, что цель задаётся любым системам извне, будь то случай, человек, естественный отбор, другой мир или что-либо иное. Но мы не можем обойти вниманием следующее очень существенное для биологически х систем следствие. Выживаемость является одной из основных целей любого живого организма. А поскольку цель задаётся извне, то и выживаемость является чем -то, задаваемым нам извне, и не является чем-то, что исходит из наших внутренних побуждений. Другими словами, хотя цель выжить и является нашим внутренним побуждением, но кто-то или что-то извне когда-то в нас это внедрил. А до внедрения это не было «нашим». Во-вторых , для того, чтобы в принципе была возможность построения систем с любым блоком управления, даже простейшим, необходимо наличие таки х элементов, качества резул ьтатов действия которых принципиально давали бы эту возможность. Это вытекает из закона сохранения и закона причинно-следственных ограничений – ничто само собой не прои сходит. Эти элементы должны иметь входы внешнего воздействия (обязательно), входы уставки (необязательно для не управляемы х СФЕ) и выходы результата действия (обязател ьно). Вы ходы и в ходы должны иметь возможность взаи модействовать межд у собой и это реализуется комбинацией гомореактивности и гетерореактивности элементов.
- 115 - - 115 - Физиче ская гоморе активность – способность элемента давать такой же вид результата действия, каким являетс я внешнее воздействие (давление → давление, эле ктричество → электричество, и т.д.). При этом характеристики физически х параметров не меняются (10 гр →10 гр, 5 mV → 5 mV и т.д.). Гомореактивные элементы являются передатчиками действий. Физиче ская ге те роре активность – способность элемен та в ответ на внешнее воздействие одного физического рода давать результат действия друго го физического рода ( давление → частота электрических импульсов, электрический ток → поворот оси вала , и т.д.). Гетерореактивные элементы являются преобразователями действий. Элементами с физической гетерореа ктивностью являются, например, все рецепторы живого организма (преобразуют сигналы измеряемы х параметров в пачки нервных импульсов), сенсоры измерительных приборов, рычаги, валы, плоскости и т.д. Ими могут быть любые материальные вещи окружающего нас мира, удовлетворяющие условию гетерореактивности. Химические реакции также подпадают под разряд фи зически х, поскольку химические реакции – это перенос электронов с одних атомов на другие. Химия – это особый раздел физики. Логическая ге те роре активность – способность элемента в ответ на внешнее воздействие одного физического рода давать результат действия того же физического рода ( давление → давление, электрический ток → электрический ток и т.д.), но с другими характеристиками (10 гр → 100 гр, 5 mA → 0.5 mA, 1 Hz → 10 Hz, 5 импульсов → 15 импульсов и т.д.). Усилители, преобразователи кода, ло гические компоненты электроники – это всё примеры элемен тов с логической гетерореактивностью. Нейроны не обладают физичес кой гетероре активностью, посколь ку они могут воспринимать только потенциалы действия и их же генерировать. Но у них есть логич еская гетерореа ктивность, они могут преобразовывать частоту и число и мпульсов. Они преобразовывают не сам физи ческий параметр, а его характеристики. Любая система состоит из элементов, исполнительных и управляющих . В то же время любой блок управления любы х си стем сам состоит из ка ких- то частей (элементов). Следовательно, он также попадает под определение систем. Т.е., блок управления и его части сами являются определёнными системами (подсистемами) с определёнными целями, и они имеют собственные исполнительн ые элементы и локальные блоки управления, управляющие этими исполнительными элементами. Обязательным условием для части из них является их способность к гетерореактивности того или иного рода. Эффект и х управляющего действия заключается только в и х взаимном расположении. В локальный блок управления вводится уставка (задание условия, цель), и он постоянно следит за тем, чтобы результат действия всегда соответствовал уставке. При этом уставка мо жет задаваться извне другой системой, внешней по отношению к дан ной, или самообучающийся блок может «решить» сам изменить параметры уставки (но не цель). Следовательно, элементы управления могут быть такими же, как и элементы исполнения. Разница только во взаимном расположении. Директор предприятия такой же человек, ка к и рядовой инженер или рабочий. Все элементы системы, исполнительные и управляющие, построены по определённой схеме, конкретной для каждого конкретно го сл учая (дл я каж дой конкретной цели), но все
- 116 - - 116 - они должны иметь «выход», откуда выходит результат действия данного элемента и два «входа» – для внешнего воздействия и для входа уставки. Если выходы ка ки х- либо элементов соединены с входами для внешних воздействий других элементов, такие элементы являются исполнительными (рис. 31А). В этом случае исполнительные элементы являются преобразователями одних результатов действия в другие, потому что результаты действий систем-доноров являются внешним воздействием для систем-реципиентов (для исполнительных элементов). Они (внешние воздействия) как бы входят в систему и выходят из неё уже преобразованными в виде новых результатов действия. А В Рис. 31. Некоторые варианты взаим одействия элем ентов систем ы. А – взаимодействие типа выход-вход: обе системы являются исполнительными элементами; В – взаимодействие типа вы хо д-уставка: сис тема «А» как управляющий элемент, а система «В» ка к исполнительный элем ент. Если выходы элементов соединены с входами уставки други х элементов, такие элементы являются управляющи ми и входят в состав блока управления (рис. 31В). В этих сл уча ях результат действия одних систем является уставкой (директивой) для исполнительных элементов, директивой как преобразовывать резул ьтаты действия систе м- доноров в результаты действия систем реципиентов. Но всегда при соединении выходов и входов выполняется закон однородности действий и однородной интерактивности (гомореактивности) соединения выход-вход. Если, например, результатом действия элемента-донора является давление (системы «А»), то вход внешнего воздействия (система «В» на рис. 31А) или уставки (система «В» на рис. 31В) элемента-реципиента должен быть способен реагировать именно на давление, иначе взаимодействие между элементами невозможно. В третьих, для того, чтобы «влезть» в управление други х систем, у данной системы должна быть физическая или какая-либо другая возможность присоединить собственный выход результата действия или собственный стимулятор ко входу устав ки какой -либо другой системы. В этом случае эта другая система становится подсистемой, подчиняющейся данному блоку управления. Т.е., системы должны иметь физическую возможность совмещать выходы свои х стимул яторов и/или результатов действия с входами уставки других систем. Для этого он и должны быть подвижны. Система А Система В Система В С и с т е м а А С и с т е м а А
- 117 - - 117 - Если системы свободно двигаются в пространстве, они могут случайно или не случайно соединяться своими выходами-входами и образовывать новые системы. Случайно образовались органические вещества (СФЕ с простейшими блоками управления) в первичном океане Земли. Случайно из них образовались первичные агрегаты из органических молекул (системы с простыми блоками управления). Случайно из них образовались первичные организмы (системы с простыми и сложными блоками управления). Случайно развились из них более сложные организмы (системы со сложными, с самообучающимися и интеллектуальными блоками управления). Случайно, но по закон у эволюции видов – выживает сильнейший, т.е., наиболее приспобленый к данным условиям проживания. Тот, у кого случайно или не случайно блоки управления оказались лучше, у него больше шансов на выживание (здесь мы не касаемся причин «случайности» или «целенаправленности »). Следовательно, для самоорганизации, случайной или целенаправленной, одним из главных условий является возможность присоединения выхода результата действия одной системы или её стимулятора ко входу уставки другой системы на принципе гомореа ктивности (давление → давление, температура → температура и т.д.). Для этого системы должны быть подвижны. Если система уже построена в «железе», то такой возможности (создания новых видов связей) у её элементов нет. Если перерезать какой -нибудь двигательный нерв, то соответствующие мышцы не будут сокращаться, несмотря на то, что и они исправны, и все мозговые структуры исправны. Эти структуры не могут управлять мы шцами потому, что не могут физичес ки совместить свои стимуляторы или выходы резул ьтатов действия (аксоны) с входами уставок этих мышц (синапсами). Если нарушена ООС, система также не сможет адекватно реагировать на внешние воздействия. У больных с повреждениями спинного мозга на уровне С5-С6 нарушается вегетати вн ая баро- и хеморецеция (нарушается ООС), потому что соответствующие нервные проводники проходят в боковых рогах спинного мозга и повреждаются при травме . Поэтом у у таки х больных кроме тетраплегии (парали ча мышц тела) развиваются различные тяжелые нарушения регуляции АД. У них поражается система стабилизации АД за счёт отключен ия её ООС. Если нарушен сам блок управлен ия, система также перестаёт нормально фун кционировать. У больных с первичной альвеолярной гиповентиляцией поражен дыхательный центр, расположенный в стволе головного мозга (нарушен блок управления) и они не могут нормально регулировать вентиляцию лёгких. Поэтому у них развивается альвеолярная гиповентиляция со всеми вытекающими отсюда последствиями. Если системы подвижны, то такое становится возможным. Если совместить друг с другом концы разрезанного нерва, то появится шанс на восстановление двигательной активности парализованной мышцы. Различные химические вещества, плавая в растворе, могут «захватывать» другие (совмещать свои выходы результата действия с в ходами уставок других систем) и образовывать более сложные кон гломераты, которые в дальней шем т акже мо гут захватывать другие конгломераты по тому же принципу захвата. Главным условием образования новых систем является возможность соединения выхода результата действия или стимулятора одних систем с в ходами уставки других систем на принципе гомореактивности соединений выход-вход.
- 118 - - 118 - Есть типы устройств, где требование физической подвижности необязательно и тем не менее потоки информации из одной системы могут перетекать в блоки управления други х устройств. Это так называемые релейные сети, например, компьютерные управляющие сети, кора головного моз га и т.д., в которых возможна виртуальная подвижность, т.е., возможность переключения потоков информации. В таки х сетях ин формация может перекачиваться в тех направлениях, в которых требуется. Например, ноги человека предназначены для ходьбы, а руки – для рукоделия. Каким образом ос уществляется предназначенность? Руки и ноги в общем устроены одинаково, те же кисти, те же пальцы (те же исполнительные элементы). Тем не менее, ногами, например, практически невозможно причесаться. Почему? Потому, что в головн ом мозгу есть определённые стереотипы движений, без которых и руки не руки, и ноги не ноги. Но нам известны случаи, когда человек ли шался обеих рук и, тем не менее, с помощью ног прекрасно управлялся со многими бытовыми делами и даже выступал в цирке. Как это было возможно? В его мозгу произошла перестройка, он поменял стереотипы. Мозговые структ уры, которые прежде управляли руками, «перекачали » свои «базы знаний» в те мозговые структ уры, которые управляют ногами. Всё это кора головного мозга смо гла сделать только благодаря тому, что у неё есть свойство релейных цепей, т.е., возможность переключать потоки информации в нужных для данной цели направлениях. При первичной альвеолярной гип овентиляции поражается дыхател ьный центр, расположенный в продолговатом мозгу. У таки х больных нет нормальной регуляции дыхания, потому что пораженный дыхательный центр не «чувствует» повы шения СО 2 в крови. Они мало дышат, СО2 в крови растёт, О2 в альвеолярном воздухе падает, из-за рефлекса Эйлера-Лильёстранда сосуды лёгких спазмируются и развивается вторичная лёгочная гипертония с последующей перегрузкой миокарда правого желудочка и сердечной недостаточностью. И всё это толь ко потом у, что больной мало ды шит. Тако го бол ьн ого можно научить правильно дышать, ориентируясь по другим признакам, например, по чувству лёгкого головокружения от гипервентиляции, т.е., создать новый стереотип дыхан ия, создать кор ковый виртуальный дыхательный центр. Это пример практического использования самоорганизации систем в медицине. Организация и реорган изация си стем может быть случайной и целенаправленной. При случайной организации или реорганизации нет специального блока управления, который имеет цель и решение о постройке новой системы, да ещё в таки х подробностях, что, например, такой-то выход стимулятора н ужно соединить с таким-то входом уставки. Случай ность определяетс я вероятностью. Здесь р аботает закон бол ьших чисел, который гласит : «если что-то может прои зойти теоретически, то п ри достаточно большом числе случаев это обязательно произойдёт». Чем б оль ше чи сло случаев, тем боль ше вероятность появления любых систем, удачных и неудачных, потому что случайность строит системы, вероятность задаёт их кон фигурацию, а внешняя среда производит естественный отбор. Поэтому эволюция длится очень долго, перебирая многие и многие случаи (варианты развития). Поэтому и происходят ра зличные комбин ации соединени й частей систем. Поэтому могут образоваться как нежизнеспособные монстры, так и наиболее приспособленные к данным условиям. Слабые уничтожаются, а сильные передают свои «базы знаний» и «базы решений» своим поколениям в виде генетически закреплённых признаков и инстинктов. При организации систем не столь важно, какой блок управления имеют соединяющиеся (организую щие ся) системы, простейший или сложный. Важно только чтобы выходы стимуляторов или результатов действия одних систем соединялись с входами уставки
- 119 - - 119 - других. Блоки управления объединяющи хся систем могут быть лю быми, от простейшего, до самообучаю ще гося. При этом, даже если самообуч аю щийся бло к (т.е., до статочн о развитый) не «захочет» соединить свой вход уставки с выходом стимулятора или результата действия другой системы, даже простейшей, он всё равн о ничего не сможет сделать, если он не сможет уберечь свой вход уставки. Вирус «не спрашивает разрешения» у клетки, когда «перекачивает» свою генетическую информацию в её ДНК. Решение о перестройке системы (целенаправленность) может приходить извне, от более высокой на лестнице иерархии управляющей системы. Это пассивная целенаправленность, потому что инициатива приходит извне. Внешняя система как-бы «говорит» данной системе: «Как только увидишь такую-то систему, сразу присоединяй её к себе». Система может делать активные действия для такой организации, но это ещё не самоорганизация, а навязанная (принудительная, директивная) организация. Но если у сами х систем «возникает мысль», что «неплохо было бы вон ту зелён ую шт учку, что прилипла ко мне, включить в собственный состав, поскольку опыт показал, что она может поставлять мне глюкозу из СО2 и света», это уже самоорганизация. Таким образом, возможно, ко гда- то очен ь давно хлорофилл был в ключен в состав водорослей. Скорее всего это произошло не целенаправленно, а случайно (случайная организация), поскольку мы не можем быть уверены, что у тех древних водорослей был самообучаю щийся блок управления, а самостоятельно «мысль » возникнут ь может у си стем только с та ким блоко м управления. Этот пример приведен только для иллюстрации того, что мы называем самоорганизующейся системой. Но мысль взять палку в руки, чтобы удлинить свою руку и достат ь с дерева высоко висящий плод – это уже прерогатива только высши х животных и человека и это является настоящим примером самоорганизации. Только системы с самообучающимся блоком управления могут правильно оценить внешнюю ситуацию и значение всего нового, что окружает данную систему и сделат ь вывод о целесообразности перестройки. Это уже активная целенаправленность, потому что инициатива возникла внутри данной системы, она сама «решила» и никто ей этого «не навязывал». Внешняя среда диктует условия существования системам (цель системы), а у системы есть право выбора решений о своих действиях в зависимости от этих условий, осуществляемое на основе её собственных ресурсов (числа и типа её СФЕ) и содержимого её «базы знаний» и «базы решений» (её опыта). Одним из таких решений может быть решение о собственной перестройке и изменении свой структуры с целью лучшей адаптации под внешние условия. Чем больше число СФЕ и разнообразнее и х типы и чем больше её «база знаний» и «база решений», тем лучше системы выполнит её цель. Поэтому решение о времени и характере реорганизации система принимает сама на основе своего личного опыта и возможностей. Но только системы с самообучающимся блоком управления могут инициировать собственную активную целенаправленность, могут быть сознательно самоорганизующими ся. Та к челове к усилил возможности своего тела, изобрет я ин струменты труда и пользуя медицину. Ещё раз следует отметить, что решение о самоорганизации не указывает на свободу выбора цели системы, а является свободой выбора её действий для достижения цели, заданной извне, включая выбор решения о собственном переустройстве для лучшей реализации цели. Чтобы лучше выполнить свою цель, например, выжить в таких-то условиях, система реорганизуется, чтобы лучше адаптироват ься к внешним условиям и поднять свои шансы выжить.
- 120 - - 120 - Обмен веществ и виды самоорганизации. Любые системы постоянно подвергаются различным внешним воздействиям, которые рано или поздно разрушают их. Наш Мир находится в постоянном и беспрерывном движении. Скорости этого движения могут быть различными: где-то события происходят раз в миллионы лет, а где-то – миллионы раз в секунду. Но, по всей видимости, невозможно найти уголок во Вселенной, где бы не было какого-либо движения, теплового, электрическо го, грави тационного и пр. Следовательно, всегда есть взаимодействие между системами, всегда есть износ и разрушение СФЕ систем, всегда есть процесс отрицательной энтропии. Любые системы всегда реорганизуются по механизму распада более сложных ранее существующих систем, они стареют (дегенерируют). Разрушение – это процесс потери системами своих СФЕ. В этом с ут ь отрицательной энтропии Системы минерального мира (кристаллы, любые другие аморфные, но неживые тела, газообра зн ые облака, п ланетарные, звездные и галактичес кие системы) посто янно испытывают различные внешние воздействия и рассыпаются с той или иной скоростью за счёт п отерь своих СФ Е. Минеральный мир стареет и изменяется, потому что работа ет за кон отрицательной энтропии – от более сложного к более простому. В минеральном мире усложнение (генерация) может быть только при избытке внутренней энергии или при постоянном её притоке извне. Так в термоядерном котле обычных звёзд синтезировались ядра сложных атомов вплоть до железа. Но энергии таки х котлов уже недостаточно для образования более тяжелых ядер. Все остальные более тяжелые ядра образовались при взрывах сверхновых звёзд, при сверхмощных выделениях энергии. Поэтому, образно говоря, что наши с вами тела построены из пепла звёзд. Но как только за канчивается энергия термоядерного синтеза, звезда начинает умирать, проход я через определённые фазы. Мы ещё не знаем всех фаз развития и смерти звёзд, но если не «предпринять каких-либо мер», то по истечении очень длительного времени рассыпятся не только звёзды, но даже и атомы и их составляющие – протоны, нейтроны и электроны. Так свободный нейтрон, «незащи щенный» внутриядерной системой, распадается на протон, электрон и нейтрино в течение примерно 15 минут. Следовательно, атомарная и внутриядерная си стемы являютс я системами стабилизации нейтрона, предохраняющими атом и его элементы от распада. Но даже такие стабильные и, казалось бы, вечные звёздные образования, как «чёрные дыры» со временем «испаряются», растрачивая свою массу на гравитационные волны. Если нет притока энергии, то система будет только рассыпаться и терять свои СФЕ. Это однозначно следует и з законов термодинамики. Впереди грядёт так называемая «тепловая энтропийная смерть». Разрушение систем под действием внешней среды – это принудительная энтропийная реорганизация (дегенерация), но не самоорганизация. У объе ктов минерального мира есть только пассивные средства защиты от разрушения и одним из основных способов защиты является объединение элементов именно в систему (генерация). Следовательно, появление систем и их эволюция в минеральном мире является средством защиты элементов систем от разрушения. Один в поле не воин и система всегда сильнее одиночек. Образование связей между элементами и возникновение систем в минеральном мире по типу генерации является пассивным способом за щи ты элемен тов против разрушаю щего дей ствия отрицательной энтропии. Самые слабые тела – это ионные и газовые облака, самые крепкие – кристаллы. Однако все они не могут сколь угодно долго противостоять против внешних
- 121 - - 121 - воздействий, потому что реагируют ли шь после и х появления, и они не могут противостоять энтропии. Вода камень точит. Следовательно, для за щиты от разрушения одних толь ко пассивных средств недостаточно. Каки ми бы ни были кристаллы твердыми и крупными, со временем и они рассыпа ются. Чтобы сохранить систему от разрушения нужно постоянно восполнять разрушенные части. Но системы минерального мира этого делать не могут. Системы растительного, животного и мира человека также испытывают различные внешние воздействия и также рассыпаются (изнашиваются) с той или иной скоростью. И это происходит по той же причине, работает тот же закон отрицательной энтропии – от более сложного к более простом у (дегенерация). Но эти системы отличаются от систем минерального ми ра тем, что они активно пытаются противостоять разрушению путём постоянного обновления состава своих СФЕ. Это обновление происходит за счёт постоянной постройки новых СФЕ взамен разрушенных. Этот процесс обновления разрушаемы х СФЕ и является структурной регенерацией – целенаправленны м обменом веществ. Обмен веществ живых организмов является а ктивным способом за щиты систем от разрушающего действия отрицательной энтропии (от дегенерации). В минеральном мире также может быть обмен веществ, но он принципиально отличается от обмена веществ любых живых систем. Кристаллы растут из перенасыщенного солями раствора, атмосфера обменивается с морями водой и газами, автомобильные и п рочие двигатели вн утреннего сгорания потребляют горючее и кислород и выделяют угле кислый газ. Но если кристалл вынуть из солевого раствора, он будет только разрушаться и не будет предпринимать никаки х мер по сохранению своего состава. Когда в автомобильном двигателе изнашивается распределительный вал, то автомобиль сам ничего не делает дл я того, чтобы его заменить. Вместо н его это делает человек. Любые действия системы, направленные на замещение разрушенных и утерянных СФЕ – это уже самоорганизация, которая в живом мире носит название структурной самореорганизации или обмена веществ. В минеральном мире структ урной самореорганизации нет. Любая живая система, независимо от её сложности, будет предпринимать определённые действия для сохранения своего состава. Причём в живых системах всегда есть два потока веществ – эн ергетический и «строи тельный». Энергетический предназначе н для того, чтобы обеспечить энергией любые действия систем, в том числе и для структ урной самореорганизации, потому что необходимо каждый раз строить новые связи, требую щие энергии (регенерация). «Строительный» поток веществ идёт только на структурную регенерацию, т.е., на замену изношенных СФЕ на новые (в данном случае мы не рассматриваем рост системы, т.е., генерацию). Поэтому, когда мы говорим о самореорганизации, имеем ввиду именно «строительный» поток веществ, хотя без энергии самореорганизация невозможна. Миокард сердца ч еловека полностью обновляет (ре генерирует ) свой моле кулярный состав примерно за месяц. Это значит, что его миокардиоциты, вернее их элементы (миофибриллы, саркомеры, органеллы, мембраны и пр.) постоянно изнашиваются и разрушаются, но с той же скоростью постоянно строятся вновь [27]. Внешне мы можем видеть одну и ту же миокардиальную клетку, но с течением времени её молекулярный состав полностью обновляется. Износ элементов миокарда происходит постоянно, и если нагрузка на миокард увеличивается, то и износ усиливается. И если скорость регенерации
- 122 - - 122 - миокардиальных элементов, например, саркомеров, будет меньше скорости их износа и разрушения, то возникнет миокардиальная недостаточность, например, по типу миокардиоди строфии. Там где п ерегрузка, там чаще ломается. На протяжении жизни человека тип организации меняется. В начале жизни происходит организация за счёт включения в свой состав новых дополнительных элементов (генерация, организм растёт и развивается), а с середины жизни преимущественн о происходит дегенерация – процесс разрушения (распад ранее существующей более сложной системы). Но это уже частности, связанные с несовершенством реальных живых систем. Для любой системы главная цель – быть в этом Мире, а для этого она должна противодействовать разрушител ьным воздействиям, и для этого у неё должн ы быть определённые СФЕ, с помощью которы х она действует, которые постоянно разрушаются и которые нужно постоянно обновлять, т.е., заново строить. В регенерации суть самореорганизации с помощью обмена веществ. Следовательно, живой мир от неживого отличается прежде всего обменом веществ, направленным на сохранение своего состава – структурной регенерацией. В принципе любая реакция любых систем направлена на сохранение самих систем. Об этом заботи тся блок управлени я систем, используя для этого все свои возможности – ППС, ОСС, анализаторы для управления СФЕ. Но в минеральном мире есть только пассивные способы защиты. И когда система минерального мира теряет свои СФЕ, она ничего активно не делает, чтобы их заместить, потому что у неё нет для этого специальных элементов. Она посопротивляется внешнему воздействию, но не более того. В растительном, животном и мире человека системы также не могут пассивно успешно противостоять против разрушительн ого действ ия внешней среды, они также разрушаютс я, но у них кроме пассивных уже есть активное средство восстановления разрушенных частей – обмен веществ, направленный на замещение потерянных СФЕ (структурная регенерация). И для этого у них ест ь специальные элементы, объединенные в специальную систему – систему обмена веществ. В нашем организме эта система включает в себя другие подсистемы: систему пищеварения, иммунную систему и системы выделения. В рамках данной книги мы не будем рассматривать все подробности систе мы обмена веществ, но рассмотрим некоторые основные механизмы этой системы. Обмен веществ использует два механизма так называемой генетической регенерации – размножение самих систем (родитель помрёт, но дети останутся) и размножение элементов систем (реген ерация элементов клеток и сами х клето к т каней). Эти способы со хранен ия систем достаточно эффективны. Мы знаем, как трудно избавиться от сорняков на поле. Нам также знакомы секвойи возрастом в несколько тысяч лет. На уровне отдельных особей вида (размножени е элементов си стем) эта генетическая система проявляет себя как система с простым блоком управлен ия, как простой автомат, потому что у молекулы ДНК нет дистанционных сенсоров, нет анализатора-коррелятора и у неё невозможно выработать условные рефлексы за в ремя жизни одной особи. Но на уровне вида живых систем (размножение самих систем) генетический механизм проявляется себя уже как система с сложным блоком управления, потому что он «знает» о пространстве и есть коллективная память по типу условных рефлексов и самообучаться может (приспособление видов). Как будто бы существ ует некий надвидовой механизм (сверх- система), в котором происходит генетическое накопление коллективного опыта, который затем проявляется в виде инстинктов на уровне отдельных особей вида. Этот групповой
- 123 - - 123 - генетический механизм следит за тем, чтобы помидор был похож на помидор, таракан на таракана, а шимпанзе на шимпанзе, и поведение систем было соответствующим. Мы ещё не знаем всех деталей этого механизма, хот я и построены геномы многи х жи вых организмов, включая человека. Мы знаем, что в генах записана генетическая информация о том, как построить тот или иной белок, но мы пока не знаем, каким образом задаётся, например, форма носа, построенного из этого белка. Мы знаем ген, который отвечает за выработку пигмента, который окрашивает радужн ую перегородку глаза, но не знаем, каким образом кодируется форма и размер этой перегородки. Возможно, этот механизм реализован на самой ДНК лишь частично, потому что геном насекомого намного больше похож на геном, скажем, человека, чем само насекомое похоже на человека. Мы не знаем, каким образом программируются уси ки какого-либо насекомого и именно такой-то длины, где записано, что у него должно быть именно восемь ног или один рог на голове. И почему из этих белков, которые запрограммированы в каком-либо гене ДНК, здесь должны собираться конструкции именно в форме уси ков, а в другом месте в форме трубочек кишечника. Молекулы бел ка являются очень сложными и гигантскими по молекулярн ым мер кам образованиями с очень сложной трёхмерной конфигурацией. Возможно, отдельные молекулы определённых видов белков случайно или неслучайно могут таким образом подходить друг к другу, что из них, как в пайзеле, может собираться только определённой формы белковый конгломерат. И таким образом можно объяснить и форму и размеры белковых конструкций. Мы можем также предположить, что сл учайно собранные неудачные формы были отбракованы эволюцией, а удачные целенаправленно закрепились в генах. Следовательно, различие формы органов, построенных из одинаковых белков, объясняется различием 3-х мерного строения молекулы белков? Может быть... Но почему один и тот же кератин (одна и та же стереоформа) здесь формируется в виде надкрыльников, а там – в виде рогов, или каких-либо перегородок внутри тела насекомого? ДНК программи рует толь ко строительный материал – белки ( «кирпичи» для постройки здания), потому что в ней записано только лишь как построить эти белки, но не саму конструкцию (здание) – органы, которые построены из этих белков. Где записан «чертёж всего здания», где записана его форма? В «другом мире»? Ответов пока нет. Генотип шимпанзе отличается от генотипа человека всего ли шь на 2%, но насколько внешне они различны. Насколько же отличается генотип китайца от, скажем, генотипа испанца, или пигмея? Однако между этими расами всё равно есть существенное внешнее отличие. Следовательно, не трёхмерная конструкция мол екул определяет конструкцию органов, построенных из этих молекул. Этот вопрос ещё ждёт ответа. Таким образом, у жи вых систем ест ь целенаправленная генетическая структурная регенерация, назначение которой – постоянное обновление элементов системы. Генетический механизм использует «базу данных», записанную в ДНК и реализуемую с помощью РНК. Если бы не было сбоев в этой системе, то не было бы мутаций и не было бы изменчивости видов. Однако «сбойный» механизм мутирования слишком подвержен случайностям и не может быть целенаправленным именно в силу случайности (случайная самоорганизация). И если случайность обусловлена какой-либо целенаправленностью из «другого мира», например, «божественной», то у систем отбирается и х «священное» право собственного выбора путей решения поставленных перед ними целей-заданий. А если случайность является
- 124 - - 124 - объективной реальностью нашего мира, не зависящей от никаких других сущностей, то она просто мешает системам решать поставленные перед ними задачи. Половой механизм мутирования позволяет производить отбор по каким -либо признакам, и это уже целенаправленная мутация (целенаправленная самоорганизация). Это т механизм может менять свою программу при очередной смене фаз жизни (личинка → куколка → бабочка), а также при перекрёстных спариваниях, но возможности такой перемены всё равно очень ограничены. У волка никогда не родится тигр и не отрастёт хобот, если он вдруг понадобится, во всяком случае не в течение жизни одного поколения. Но если мне именно сейчас понадобилось «перестроить», например, руку, чтобы удлинить её и сорвать плод с дерева, тогда что же, мне ждать несколько поколений, чтобы моя рука выросла и удлинилась? Нельзя ли перестроится, не используя обмен веществ? Можно, если добавить «сознательную» самоорганизацию. У всех живых существ, включая и человека, ест ь генетическая система случайной и половой самоорганизации и в этом смысле человек является таким же жи вотным, как любое другое животное. Но сознательный и целенаправленный тип самоорганизации есть только у человека. Системы с заданными (целевыми) свойствами всегда буд ут образовываться ли шь в том случае, если организация или реоргани зация систем целенаправленная. Толь ко бло к управления «знает » о цели системы и только он может принимать решения, в том числе о перестройке системы. Но не каждый блок управления подходит для целевой перестройки. Для того, чтобы решить, что «вон ту систему» нужно присоединить к себе, нужно «видеть» эту систему, знать её свойства, оценить и определить, подходят ли эти свойства для достижения собственной цели ещё до начала взаимодействия. А для этого н ужно уметь «видеть» и оценить ситуацию вокруг данной системы. Такой анализ могут делат ь только самообучающиеся системы. Поэтому многие высшие животные могут реорганизовать свое тело, усилив его возможности дополнительными исполнительными элементами. Они используют орудия труда для добывания пищи – камни, палки и т.д. Но, вероятно, эти животные действуют на уровне инстинктов, т.е., на уровне генетической самоорганизации, потому что даже насекомые могут использовать орудия труда. Истинная «сознательная» самоор ганизация есть только у человека, потом у, что только у него есть анали заторы- абстракторы соответствующей степени сложности. Толь ко челове к смог развить орудия труда до уровня современных технологий, потому что у него есть вторая сигнальная система, которая помогла накопить опыт предыдущи х поколений путём его фи ксации в абстрактной форме – в виде письма. И только человек, используя этот опыт, осознал, что есть обмен веществ в живом организме, и что можно воздействовать на организм, чтобы его реорганизовать, если в этом появляется необходимость (лечить больной орган изм). Структ урная регенерац ия (об мен веществ) предназначена для со хранения состава систем. Но обмен веществ также не является полной гарантией от разрушения систем. Растения не могут предвидеть предстоящее разрушение, потому что у них нет понятия о пространстве и они не видят ситуацию вокруг них, потому что у них простой блок управления. Огонь подползёт и сожжет растение, животное подойдёт и съест его, а растение будет спокойно ждать своей участи, потому что не видит окружающей ситуации, не знает прогноза и у него нет соответствующих решений на определённые ситуации. Поэтому появились системы с более сложными блоками управления (животные), которые могут предвидеть ситуацию и предохранить себя от разрушен ия. Животные знают
- 125 - - 125 - о пространстве и видят ситуацию вокруг, потому что у них более сложные блоки управления. Они могут весьма эффективно конкурировать с минеральным и растительным мирами. Но конкуренция между видами животных поставила их в новые условия. Уже недостаточно иметь только сложный блок управления и видеть ситуацию вокруг себя. Чтобы выжить нужно не только быстро бегать или быть сильным физически, нужно лучше ориентироваться в пространстве, лучше оценивать ситуацию и уметь делать выводы из своих неудач, если остался жив. Для этого нужно развивать свои блоки упр авления. Чем сложнее блок управления, тем лучше сохранность. И уже не физическая сила является критерием преимущества, а мыслительные способности, позволяющие более оптимальные поведенческие реакции. Чем сложнее блок управления (мозг со всей иерархией нерв ных структур), тем лучше. Знание – сила. При этом цели обмена веществ у животных и у человека те же, что и в растительном мире – размножение самих систем и размножение элементов систем. Таким образом, независимо от того, к какому миру принадлежит система, к минеральному, растительному, животному или человека, одна из главных её целей – всегда сохранять с ебя и свой состав. Но в минеральном мире есть только пассивные способы сохранения, а в живом мире есть уже активные способы – самоорганизация за счёт целенаправленного обмена веществ. Поэтому борьба за еду и за возможность размножения всегда была основой жизни. Следовательно, по мере продвижения эволюции, для сохранности элементы сначала объединились в системы, затем системы научились выращивать разрушаемые СФЕ (реген ерация и обмен веществ), а затем, для более полной сохранности систем, к возможностям регенерации в виде обмена веществ добавились поведенческие реакции. Так развивалась самоорганизация систем. Сначала появились сами системы. Но этого оказалось недостаточно, поэтому у растений, в отличие от минеральных объектов, появился обмен веществ. Но и его оказалось недостаточно. Поэтому у животных, в отличие от растений, к нему добавились новые активные способы защиты – оценка внешней ситуации и предохранение от разрушающих внешних воздействий (сложные рефлексы, поведенческие реакции). Однако и сложных рефлексов недостаточно, необходимо ещё и учиться новым ситуациям и новым решениям (рефлексы на новые раздражители). Но и и х также оказалось недостаточно из-за ограниченности личного опыта. Поэтому к личному опыту добавился коллективный опыт за счёт первой сигнальной системы (условные рефлексы – первая сигнальная система, сложные поведенческие реакции). А так как время жизни каждой системы ограничено, то для того, чтобы передать оп ыт последую щим поколениям, возникла вторая сигнальная система, которая позволяет сохранить личный опыт каждой системы в виде письма, независимо от времени её жизни. Отсюда, чтобы лучше сохранить себя, приходится постоянно менять и усл ожнять свой состав (эволюция и развитие видов) и, по-видимому, на всякий случай всё же лучше быть посложнее, чем попроще. Чтобы лучше противостоять в борьбе за своё существование, нужно постоянно перестраивать себя. Поэтому происходит постоянное усовершенс твование живых систем – гонка эволюции. Таким образом, у системы может быть:  случайная организация
- 126 - - 126 - - генерация (случайное физическое совпадение выходов стим улятора или результата действия одних систем со входам и уставки блока управления или входам и внешнего воздействия других систем , м ожет быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие) - дегенерац ия (разрушение, упрощение состава, потеря своих СФЕ под действием внешней среды – других систем, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие )  целенаправленная организация - принудительная генерация (целенаправленное физическое совм ещение выходов стим улятора или результата действия одних систем со входам и уставки блока управления или входам и внешнего воздействия других систем, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие) - принудительная дегенерация (разрушение, упрощение состава, потеря СФЕ систем ы под целенаправленным действием других систем, может быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие)  самоорганизация - функциональная регенерация (работа сам ой систем ы, включение или выключение функций собственных СФЕ, в зависим ости от потребностей ситуации, без изм енения своего состава, м ожет быть у систем с любыми блоками управления, включая простейшие) - генетическая структурная регенерация в виде обмена веществ и размножения особей, направленная на сохранение своего состава (может быть у систем с блоками управления, начиная с простых) - генетическая структурная регенерация в виде бессознательной структурной реорганизации, направленной на усиление возможностей организма путём использования других систем (предметов), прямо не входящих в состав данной системы (использует «генетическую» память и может быть у систем с блоками управления, начиная с простых) - сознательная структурная регенерация, направленная на усиление возможностей организма путём использования других систем, прямо не входящих в состав данной си стемы (предметов) (различные технологии, направлена на усиление возм ожностей организм а, м ожет быть у систем с блокам и управления, начиная с сложных со второй сигнальной систем ой ) Как видим, в данной классификации организации систем существ ует преемственность, потому что включает в всё, что существ ует в нашем Мире, начиная с объектов минерального мира и включая деятельность человека в виде промышленных технологий. И главное, это даёт возможность видеть место человека и его эволюцию в эволюции Мира.
- 127 - - 127 - Выводы: 1. в основе эволюции систем лежит стремление систем сохранить собственное существование в условиях воздействия окружающей среды, разрушающего их СФЕ 2. способами этого стремления сохранить себя являются:  объединение объектов (СФЕ) в систему с блоком управления и «базой данных» – структурная организация (позволяет выделять специфические внешние воздействия и давать оптим альную специфическую реакцию на них, определяя действия систем ы во врем ени )  обмен веществ – структурная самореорганизация (позволяет восстанавливать разрушенные СФЕ)  поведенческие реакции (позволяют предохранять СФЕ от разрушения, выделяя специфические ситуации во внешней среде, давая оптим альное поведение систем ы и определяя действия систем ы в пространстве и во врем ени ) 3. поведенческие реакции и их эволюция возможны за счёт последовательного усложнения системных блоков управления путём включения в их состав:  дистанционных рецепторов и органов движения (позволяет тем или иным путём видеть окружающее пространство и перем ещаться в нём )  анализатора-классификатора с «базой знаний» и «базой решений» ограниченного объёма (позволяет определять ситуацию в пространстве и своё поведение в зависим ости от неё)  анали затора-коррелятора (позволяет увеличивать объём «базы знаний» и «базы решений» данной конкретной систем ы на основе собственного опыта путём сам ообучения)  абстрактора первого порядка – первая си гнальная система (позволяет увеличивать объём «базы знаний» и «базы решений» данной конкретной сист ем ы на основе опыта других систем путём прям ого контакта с ним и, используя поведенческие сим волы )  абстракторов более высокого (Z- го) порядка – вторая сигнальная система (позволяет увеличивать объём «базы знаний» и «базы решений» всех систем на основе сум м арного опыта поколений систем путём непрям ого контакта м ежду ним и, используя знаковые сим волы ) Эволюция наше го М ира. Прежде всего необходимо дать определение понятию «наш Мир». Нашим Миром является та наибольшая и всеохватывающая Система, в которой по закон у иерархии существуют все объекты в качестве её подсистем (систем n-го порядка), известные и неизвестные нам, которые могут взаимодействовать между собой, не входя в противоречие с законами сохранения и причинно-следственных ограничений. Этими объектами являются различной степени сложности целевые объединения системных фун кциональных единиц
- 128 - - 128 - (СФЕ) в группы элементов, взаимодействующи х с определённой целью. Организ м человека является одним из таких объектов и может взаимодействовать с любым из этих объектов, прямо или опосредствованно, поэтому в понятии «наш Мир» присутств ует слово «наш». Наш Мир включает как те объекты, которые уже были прежде и не существуют сейчас, так и те, которые существуют сейчас или появятся в будущем, вследствие эволюции. Если какая-либо система абсолютно не реагирует на любые воздействия, оказываемые любыми другими системами, и её собственные результаты действия абсолютно безразличны для других систем, и невозможно найти другую систему, или группу систем, с которыми эта система мо гла бы взаимодей ствовать (реа гировать), это значит, что данная система не существует в нашем Мире. Абсолютно все объекты нашего Мира имеют ту или иную цель, которая является очередной иерархической подцелью Системы (согласно определению систем). Следовательно, абсолютно все цели всех си стем нашего Мира связаны между собой одной общей генеральной Целью и в какой -то мере зависят друг от друга. Мы не знаем целей у многих из них и можем лишь догадываться о них, но они есть у всех систем без исключен ия и нет объектов «бесцельных». Цель определяет за коны существования и архитектуру («анатомию») объектов, ограничивает взаимодействие между ними или между их элементами и определяет иерархию как подцелей, так и подсистем для решения этих подц елей. Поэтому она является системообразующим фактором. Архитект ура реал ьных систем постоянно оказывается недостаточной (ограни ченной), потому что определяется за коном п ричинно-следственных ограничений, который ограничивает ресурсы си стем. Это заставляет системы постоянно искать путь преодоления этих ограничений, развивает их и определяет направление эволюции систем. Поэтому системы развиваются (эволюционируют) в сторону увеличения их ресурсов и возможностей. Если бы не было бы ограничений, не было бы смысла в эволюции. Зачем эволюционировать и развиваться, если система и так не ограничена ни в чём? В конечном итоге, целью эволюции всегда было и есть преодоление ограничений и создание разум а есть один из таких способов. Для этого у всех объектов нашего Мира есть как минимум две основные задачи – быть в этом Мире (сохранить себя) чтобы выполнить свою цель и иметь максимум возможностей выполнения своих действий для достижения цели. Однако любой объект нашего Мира ограничен в своих возможностях в той или иной степени, потому что действует закон причинно-следственных ограничений. Кроме того, так как объекты постоянно подвергаются различным вн ешним воздействиям и разрушаются, то системы должны постоянно защи щать себя от этого разрушения. Поэтом у системы сначала «изобрели» пассивные, а затем и активные способы защиты против этого разрушения (вопрос об авторстве изобретений пока оставим открытым). Объединение объектов в группы усиливает их и даёт им возможность целенаправленно взаимодействовать против разрушения. Системы потому и появились, чтобы их элементы могли «выжить», а их усложнение увеличивает их возможности. Процесс «изобретения» эти х способов защиты и увеличения своих возможностей и является эволюцией объектов нашего Мира. Причём не только эволюцией живых существ, но и всего, что его наполняет. У истинных элементарных частиц возможности слишком невелики и время жизни у многих из них сли шком короткое. Время жизни и возможности электрона, протона или нейтрона уже во много раз больше. Группировка элементов не только увеличивает время их жизни, но и увеличивает их возможности. Система всегда сильнее единиц. То, что может
- 129 - - 129 - электрон (протон, нейтрон), не могут делать составляющие и х элементарные частицы. То, что могут делать атомы, не могут делат ь протоны, нейтроны и электроны в отдельности. Послед ую ща я группировка атомов в молекулы дала возможность развити ю уже более сложных систем, вплоть до человека, что невозможно было бы построить из элементарн ых частиц. Однако, если при дальнейшем объединении атомов и молекул в конгломераты (минеральные объекты – ионные и газовые облака, жидкие и твердые тела) возможности этих объектов и увеличиваются, но время их жизни начинает резко уменьшаться, потому что при взаимодействии таких объектов между собой эти увеличенные возможности быстрее разрушают взаимодействующие объекты. Энергия звезды намного больше энергии один очного атома или даже планеты. Так работает закон отрицательной энтропии. Разрушением является п отеря объе ктом его СФЕ и есть только три способа предотвращения от разрушения самой си стемы: 1. создание связей между СФЕ и увеличение их прочности 2. восстановление утерянных СФЕ 3. предотвращение потерь СФЕ. Создание связей между СФЕ и увеличение их прочности (первый способ) – это создание самих систем и их усложнение, является пассивным способом защиты от разрушения. Минеральные тела имеют только эти пассивные средства защиты от разрушающего действия внешней среды. Самыми слабыми из них являются газообразные объекты, самыми крепкими – кристалли ческие, а с учётом гр авитации – чёрные дыры. Но даже самый креп кий кристалл может быть разрушен и «чёрные дыры» испаряются. Обмен веществ направлен на восстановление утерянных СФЕ (второй способ) и является активным способом за щиты систем от ра зрушен ия. Пассивный способ защиты есть также у растений, у животных и у человека, но, как уже было сказано выше, он недостаточен. Поэтому природой был «изобретен» активный способ защиты – обмен веществ. Он осуществляется за счёт захвата необходимы х элементов из внешней среды (у других объектов) и постройки (выращивания) из них своих разрушенных СФЕ. У минеральных объектов нет обмена веществ, но он есть у всех живых объектов, включая растения, животных и человека. Следовательно, наш Мир уже можно условно разделить на два подмира – неживой и живой. Критерием раздела является наличие обмена веществ – целенаправленного процесса восстановления утерянных СФЕ. Для этого процесса система должна содержать соответствую щие элементы (органы обм ена веществ), которы х нет у объектов минерального неживого мира, но есть у растений, у животных и у человека. Предотвращение потерь СФЕ (третий способ) также является активным способом защиты систем от их разрушения и осуществляется за счёт их поведенческих реакций, зависящи х от внешней ситуации. Если ситуация угрожающая и может привести к потере СФЕ, то системе н ужно выйти из данной ситуации. Но для этого н ужно знать об этой ситуации, уметь её видеть, распознать и принять решение, а также иметь органы передвижения, чего нет у систем минерального и растительного миров. Для этого, как минимум, необходимо иметь сложный блок управления.
- 130 - - 130 - Следовательно, в живом мире можно выделить ещё два подмира – мир растений и мир животных . Критерием раздела является сложность бло ка управления и его возможность к поведенческим реакциям. У растений простой блок управления и нет поведенческих реакций, зависимых от внешней ситуации, а у животных есть, потому что у них сложный блок управления. Чем более сложный блок управления, т ем более сложные поведенческие реакции, тем выше развитие животного как системы. Но при этом, следует обратить внимание, развитие систем от минералов до человека, но не включая его, в основном решало только одн у задачу – быть в этом Мире. Смысл существования растений и большинства животных, если не всех, только в обмене веществ. Если система голодна, она действует, если сыта, то бездействует. Да, при усложнении блока управления одновременно происходило и увеличение возможностей систем, но это всё равно преследовало цели обмена веществ. Более приспособленное животное лучше питается или не становится объектом питания для другой системы. Если же система играет и радуется жизни (эмоциональная окраска поведенческих реакций), то как правило такие реакции всё равно направлены на самообучение систем для лучшей охоты на другие системы, и в этом случае познание также направлено на обмен веществ. Поэтому такие реакции в основном присущи молодым животным. Более взрослые особи уже не играют и эмоций у них меньше. Их «базы знаний» уже заполнены и не могут дальше заполняться. Человек отличается от остал ьных объектов живого мира прежде всего тем, что уже не обмен веществ является главным смыслом жизни, а познание. Да, чем вы ше знания, тем и питание лучше. Но уже сам процесс познания превалирует над всеми остальными процессами, направленными на обмен веществ. И даже сам обмен веществ и размножение возводятся в ранг познания и искусства (кулинария, мода, зрели ща, искусство и культура любви). Таким образом, можно также выделить и мир человека, потому что из всех известных нам объектов нашего Мира только у человека есть вторая сигнальная система (интеллектуальный блок управления) и есть стремление к познанию ради познания и осознания Мира. Мы не знаем целей большинства систем нашего Мира, хотя можем строить множество спекуляций на эту тем у. Например, ядра атомов химически х элементов тяжелее желе за в тех количествах, которые существуют сейчас в нашей Вселенной, могли получиться тол ько и только при взрывах сверхновых звёзд. Следовательно, целью звёзд с эволюцией по типу сверхновых является продукция ядер атомов тяжелее ж елеза? Возможно это и так, хотя поручиться за это пока невозможно. Но мы можем с уверенностью сказать, что человек в том варианте, который существ ует сегодня и известе н нам, был бы невозможен без элементов с атомным весом тяжелее железа, потому что строение его организма требует наличия таких элементов. Следовательно, у нас есть основания предполагать, что, например, звёзды типа сверхновых нужны для развития человека. Э то странно и необычно звучит, но это факт. Но мы с уверенностью и без спекуляций знаем цели некоторых из систем Мира, в частности, цели многих систем организма. Мы знаем одн у из основных целей любого живого организма – выжить в окружающей среде, и знаем иерархию подцелей, на которую разбивается эта цель. Например, левый желудоче к сердца являетс я элементом системы кровообращени я, котора я, в свою очередь, является част ью системы обмена метаболически х газов. Мы не знаем, как это получилось, что по мере долгого продвижения по эволюции различные атомы «научились» собираться в такое чрезвычайно сложное
- 131 - - 131 - образование, каким является левый желудочек сердца. Но мы совершенно уверены, что его целью является перека чка артериальной крови из бассейна лёгочного кровообращен ия в бассейн Большого Круга кровообращения. Мы видим, как системы развиваются на пути эволюции, видим различие систем, стоящих на разны х ступенях эволюционной лестницы и можем объяснить преимущество одних систем над другими. Другими словами, у нас открывается возможность построить единую классификацию всех систем нашего Мира, включая неживые и живые системы. Сегодня нет единой классифи кации всех объектов нашего Мира, а есть отдельные класси фикации различных групп этих объектов, включая класси фикации астроно мических, геологических, биологически х и прочих групп. Причём, в основе большинства, если не всех этих класси фикаций, включая класси фикацию как всего живого мира, так и болезней, сегодня принят органо-морфологический анализ. Но, вероятно, как и класси фикац ию болезней, эти класси фикации также необходимо сменить на одн у един ую класси фикацию, основанную на системном анализе – анализе целей. И в основу новой класси фи кации положить не внешние различия, типа числа ног или бугорков на зубах, а два основных отличия – отличия по типам блоков управления и по типам элементов исполнения. Причём, в эту единую класси фи кацию необходимо включи ть абсолютно все объекты нашего Мира – живые и неживые, потому что наш Мир наполняют только системы, которые отличаются друг от друга только степенью развития их блоков управления, элементами исполнения, способами защиты от разрушения вн ешней средой и отношени ем к познанию. Мир един, потому что сам является системой. Поэтому необходимо создать общую и единую класси фикацию всех систем н ашего Мира. А системами являются любые объекты, включая живые и неживые. Тогда в нашем Мире можно будет различать четыре мира (подмира или царства) объектов:  мир минеральный  мир растений  мир животных  мир человека. Население каждого мира отличается друг от друга, как это уже не раз подчёркивалось, только бло ками управлени я, способами защи ты от разрушения (обм еном веще ств и поведенческими реакциями) и отношением к познанию. У объектов минерального и растительного мира простые блоки управления. Но у объе кт ов минерального мира есть только пассивные способы защиты от разрушения (от отрицательной энтропии) и нет обмена веществ. А у всех живых субъектов, включая и растения, кроме пассивных есть уже и активные способы защиты от той же отрицательной энтропии – активное замещение разрушаемы х СФЕ за счёт обмена веществ. У животных, в отличие от растений, кроме обмена веществ, есть более сложные блоки управления, которые дают возможность поведенческих реакций и таким образом позволяют им контролировать в той или иной степени окружаю щую сит уацию. А у человека есть самый сложный блок управления, который содержит вторую сигнальную систему и поэтому он сп особен познавать и осознавать весь Мир, включая самого себя, а не только то, что находится рядом.
- 132 - - 132 - Такая классифи кация систем имеет одно неоспоримое преимущество: она ставит в один ряд всё то, что наполняет наш Мир – системы. Весь окружающий нас Мир класси фицируется по единому масштабу, где единицей отсчёта является только сложность блока управления. Так легче понять, что же является жизнью. Ныне принятые класси фикации не дают ответа на этот вопрос. Новая класси фикация систем, основанная на системном целевом анализе, даёт возможность понять, где «потолок» развития систем каждого мира и какие его субъекты ещё стоят в начале эволюционной лестницы, а какие уже взобрались на её вершину. Соответственно этим мирам распределяются и рефлексы. У любых систем могут быть рефлексы различной степени сложности, которая зависит только от степени сложности блоков управления: Вид рефлекса Тип анализаторов Тип блока управления Мир природы аксон - рефлекс (реакция) простейший с ППС (контактор) простейший Минеральный, растительный, животный и человека безусловный рефлекс (оптимальная реакция) контактор и ООС (простой) простейший и простой минеральный, растительный, животный и человека сложный рефлекс (инстинкт) простой и классификатор сложный животный и человека рефлекс на новый раздражитель простой, классификатор и коррелятор самообучающийся животный и человека условный рефлекс (первая сигнальная система) простой, классификатор, коррелятор и абстрактор 1- го порядка социально- коммуникативный животный и человека условный рефлекс (вторая си гнальная система) простой, классификатор, коррелятор и абстрактор Z- го порядка интеллектуальный человек Как видим, у человека есть все виды рефлексов и анализаторов. Поэтому человек является вершиной эволюции на Земле. Чем сложнее блок управления, тем больше выбор действий он может сделать (больше степень свободы выбора действий), тем луч ше система адаптируется к внешней ситуации, тем больше шансов уцелеть. В результате на сегодня человек является доминирующим видом животных (систем) на Земле.
- 133 - - 133 - И внутри каждо го мира класси фикаци я должна продолжаться та кже по критериям сложности блоков управления, а затем уже по критери ям наличия и развитости элементов исполнения, включая число ног или бугорков на зубах. В этом сл учае класси фикация будет причинно-следственной и логически обоснованной. Например, к миру растений принадлежат не только травы или деревья, но и всё то население Земли, которое обладает всего лишь простым блоком управления и обменом веществ. А таковыми являются не только многоклеточные. Прокариоты и эукариоты, бактерии, фитопланктон, полипы, грибы, деревья, травы, мхи и ли шайники, и многие другие, обладающие хлорофиллом и без оного – всё это мир растений. Они просто растут в пространстве и у них нет никакого понятия о нём, потому что они его не «видят». Эта классифи кация основана на признании первоочередной роли цели вообще и целенаправленности природы в частности, что пока ещё спорно и не принимается всеми. Для ХХ века вообще была характерна странная позиция – позиция борьбы с слепой природой, позиция, которая и до сих пор разделяется очень многими. Позиция в корне ошибочная, потому что природа не «слепая», не враг наш, а «родитель». Она нас «породила» и взрастила, дав нам колыбель – Землю, создав на ней тепличные условия на протяжении многих сотен миллионов лет, где колебания температуры не более 100oС и давление около 1-й атмосферы, достаточно места, влаги и энерги и, хотя Космос характеризуется диапазоном температур во многие миллионы градусов и давлений в миллионы атмосфер. Она нас воспитала и сделала сильными, используя эволюцию и закон конкуренции – «выживает сильнейший». Не «взять у неё наша задача», не бороться с ней, а понять и сотрудничать, потому что она не враг наш, а учитель, воспитатель, друг и партнер. У неё есть цель – вырастить нас, и она сама «знает», что нам нужно и даёт нам это, иначе нас не было бы. И это не ода природе, а констатация факта её целенаправленности. Могут возразить, что такое сочетание природных условий, которое п ривело к появлению человека – это чистая случайность, возникшая по закону больши х чисел только потому, что Мир очень большой и в нём все варианты возможны. Однако подозрительно много случайностей. Природа постоянно «подкидывает» нам различные задачки, но почему-то всегда уровень этих задач почти полностью соответствует уровню развития животного или человека, ч уть-чуть превышая его, для развития. Почему-то атомн ую бомбу человек «открыл» именно тогда, когда он уже мог осознать могущество этого открытия. Природа не даёт оп асных игрушек недорослям. Если бы не было проблем вообще, то не было бы стимула к развитию, и на сегодняшний день Земля была бы населена простейшими системами, если бы вообще была заселена , потому что не было бы эволюции. А если бы проблемы рез ко превышали возможности систем, то они просто разрушали сь бы, и Земля вообще никем не была бы населена, если бы она вообще существовала. И в любом случае не было бы эволюции вообще. Но эволюция – это факт, с которым надо считаться и который требует объяснения. И объяснение только в целена правленности Природы, которая дала нам возможность эволюции и развития. Наиболее принятой теорией происхождения наше го Мира (Вселенной) является теория Большого Взрыва. В соответствии с этой теорией примерно 10-20 миллиардов лет назад из очень ограниченного объёма, буквально из точки, из состояния сингул ярности, родилась и стала расширят ься наша Вселенная. Причем, сначала в ней были только фотоны (много) и элементарные частицы (мало). Затем, сп устя кор откое время, в ре зультате реко мбин ации, элементарные частицы объединились в первые простые системы: сначала в электроны,
- 134 - - 134 - протоны и нейтроны, а затем и в более сложные системы – в атомы водорода и гелия. Таким образом, сп устя короткое время после своего рождения Вселенная представляла из себя боль шой газовый пузырь, в котором кро ме фотонов, водорода и гелия, н е было ничего. И согласно физическим законам не должно было ничего и образоваться. Но почему-то произо шли локальные сгущения этого газа и появились первичные звёзды – своеобразные термоядерн ые котлы, в которых «варились» и синтезировались ядра элементов вплоть до ядер железа. Причём, если бы какие-либо из мировых постоянных, например, постоянная Планка, были бы другими, этот процесс был бы невозможен. Почему- то эти мировые постоянные именно такие, чтобы проц ессы термоядерного синтеза в звёздах смогли осуществляться. Затем часть из эти х звёзд взрывалась (сверхновые звёзды) и энергией взрывов синтезировались трансжелезные элементы (с атомным весом больше, чем у железа). Таким образом происходило усложнение систем нашего Мира и появление элементов, из которых стало возможным дальнейшее развитие и усложнение систем – появление молекул и конгломератов моле кул. Та ким образом возникли первичные системы с простыми блоками управления, произошла первичная эволюция нашего Мира, образование его первого подмира – минерального мира. Это факт, что наша Вселенная не осталась в виде большо го газового п узыря, а переродилась и продолжает перерождаться в гигантские скопления разных галактически х, звездных и планетарных образовани й, которые являются первичными минеральными системами с простыми блоками управления, и которые продолжают производить ядра химически х элементов различной степени сложности, хотя число и качество истинно элементарных частиц не меняется. На этом эволюция не остановилась и произошло дальнейшее усложнение систем с появлением дополнительных подмиров – мира растений, животных и человека (пока это нам известно только на примере Земли). И если мир растений отличается от минерального мира только нали чием обмен а веществ, то остальные миры отличаются друг от друга уже поведенческими реакциями. Таким образом, на протяжении всей эволюции происходило усложнение только блока управления и у человека он самый сложный из известных нам. Это тоже факт. Рис. 32. Эволюция нашего Мира. Следовательно, целью наше го Мира была эволюция, которая и определила развитие систем в направлении усложнения блоков их управления, вплоть до человека (рис. 32). И
- 135 - - 135 - целью этой эволюции было развитие систем до такой степен и, чтобы они научились осознавать и познавать Мир (антропогенез). Мы можем огл януться назад и увидеть подтверждение этому во всей истории развития нашего Мира вообще и биосферы в частности. Что было до Большого Взрыва мы не знаем, и даже не знаем, насколько правомочна такая постановка вопроса. Но после него во Вселенной происходило только рождение и усложнение систем, причём только за счёт усложнения их блоков управления, вплоть до создания человека и ноосферы, потому что первичные СФЕ (истинные элементарные частицы) с тех пор практически не изменились ни качественно, ни количественно. Мы сами, люди, являемся следствием и доказательством этого развития. Человек является самой сложной системой, вершиной эволюции, которая произошла до сих пор. Опыт этой эволюции показывает, что основным отличительным признаком передового развития на всём протяжении была только цефализация систем [33], другими словами – развитие блоков управления систем. А цефализация систем преследовала только одн у цель – построение второй сигн альной системы, с помощью которой можно осознавать и познавать Мир. Следовательно, целью наше го Мира было создание человека – антропогенез, создание систем, способных познавать и осознавать Мир. В любой оценке явлений важен результат, а результатом является появление человека, хот я согласно всем математическим и прочим расчётам наша Вселенная должна была быть всего лишь большим безжизненным гомогенным газовым пузырём. А мы не только существ уем и развиваемся, но и познаём природу и самих себя, хот я пока ещё у нас нет ответов даже на самые жгучие и, казалось бы, простые вопросы. Мы строим наши гипотезы на тех фа кта х, которые наблюдаем. Но что мы наблюдаем? Мы «видим» Мир только в наши х ощущениях, в наши х реакциях с ним. Правильно ли мы видим, ощущаем и осознаем окружающий нас Мир? Может быть мы обманываем себя, как это уже не раз происходило? Мы ещё помним теории о плоской Земле, о флогистоне и многие другие. У нас есть тол ько один инструмент, который помогает нам правильно ориентироваться при описании нашего Мира – логика. На ней основаны и математика, и физи ка, и законы сохранения и причинно-следственных ограничений, и строение систем, и их функционирование. Ответы на вопросы о нашем бытие могут дать только логика и собранные нами факты. Но пока у нас мало фактов и много вопросов. Например, нет чёткого и однозначного ответа на вопрос, что же является жизнью. Обмен веществ? Но обмен веществ предназначен всего лишь дл я восстановления утрачиваемых СФЕ. И это является жизнью? Может быть неживого нет вообще? Или живое отличается от неживого только тем, что «осознало» собственную разрушаемост ь под влиянием внешней среды и сначала научилось самовосстанавливаться (обмен веществ), а затем и п редохраняться от разрушени й (развитие и усложнени е блоков управления)? Тогда прав Пьер Тейяр Де Шарден, утвержда я, что эволюция – это процесс пробуждения сознания [33]! Одним из таких вопросов является вопрос о самом бытие. Что значит быть? Что значит был, есть или будет? Этот объект, что сейчас мы видим, значит он, вроде бы, есть. А раньше он есть? Т.е., прошлый мир, он сейчас существ ует, или он есть только в нашей памяти? А если у меня память «отшибло», это значит весь прошлый мир исчез? Мы говорим – система действует, меняя своё функциональное состояние. И закон сохранения – это сохранение связи между двумя состояниями системы в двух соседних
- 136 - - 136 - промежутках времени, один из которых является прошлым, а другой – настоящим временем. Чем же отличается настоящее время от прошлого? Настоящее время – это на самом деле «миг межд у прошлым и будущем ». Мы даже при мерно знаем, что оно (настоящее время) длится, с кажем, 1/1043секунды. Про шлое время длилось миллиарды лет, будущее, возможно, еще будет длится многие миллиарды лет, а настоящее время такое корот кое? То гда весь на ш огромный Мир – это очень короткая вспышка, которая несется через время и неизвестно, несётся ли через пространство, потому что он сам является пространством с неким содержимым. Может быть миг – это минимальный цикл работы систем из другого сверх-Мира, результатом действия которых являются пространство и элементарные частицы, лежащие в самом основании системы под названием наш Мир? Попробуе м смоделировать другой мир и посмотрим, что ж е та кое ми г. Представим, что мы играем в компьютерную игру и на экране дисплея разворачивается обворожительная и захватывающая картина этой игры. Эта компьютерная игра является искусственным миром, своеобразной си стемой-миром, специально построенной нами для моделирован ия нашего Мира. Как и любая другая система, эта компьютерная игра ( компьютерный мир) имеет цель, заданную извне (нами), имеет определённый собственный закон сохранения (заданный нами), цикл существования (проход через все уровни игры) и микроциклы (периодичность кадров на экране). Мы могли бы задать эту игру в виде определённой очеред ности смены определённых кадров, которые мы все знали бы наперед, потому что мы же и х и изготовили. Но если бы мы знали наперёд, что произойдёт на экране дисплея, это была бы не игра, а фильм. Нет, мы сотворили «настоящий» Мир, «оговорив» в виде алгоритма программы правила игры, задав её героям и х «личные» цели и дав им при этом определённую свободу выбора действий на основе закона сохранения и их собственных знаний. Только такая и гра может быть нам по-настоящему интересна, потому что для нас она должна быть непредсказуема. Мы видим бойцов, различные предметы и другие атрибуты искусственного мира, в котором вроде бы и физические законы (их законы) сохраняются, и все их действия причинно-следственно ограничены, и время существ ует – от удара одного бойца вылетают зубы другого, у ни х могут кончиться боеприпасы, а все действия синхронизированы по времени. Но при этом мы являемся как бы богами для персонажей этой игры (можно назвать нас и природой, кому как нравится). Мы сотворили их самих и и х мир. Они нас не знают и не подозревают о нашем существовании, хотя и встречаются с нашими представителями – теми героями, которыми мы прямо управляем. Но даже если они каким - то образом узнают о нашем Мире, они не смогут в него проникнуть, во всяком случае в том виде, в каком они существуют на экране, потому что у них «другая физи ка» и наши миры связаны только семантически, на уровне понятий. Причём, мы именно сотворили этот мир, потому что п утём лёгкого нажатия на кнопку клавиатуры компьютера мы можем сделат ь (сотворить) в их мире столько копий различных объектов, сколько захотим, не соблюдая закон сохранения в их мире, чего не можем сделать в нашем Мире. Персонажи этого вымышленного мира не могут нарушать закон сохранения в их мире, также как и мы в нашем. Если кто-то из них и может щелчком пальца «сотворить» какой-либо предмет, это мы дали ему эту возможность, но не он сам. Все герои этой игры живут в их мире и действуют как системы, ощущая его как пространство и время с их законами существования, и у каждого из них ест ь определённая цель, заданная ему нами, но выбор действий для достижения этой цели предоставлен им самим и результат и х действий зависит только от и х ресурсов.
- 137 - - 137 - Где находится этот мир? На экране дисплея? Но на экране есть только точка, обегающая построчно и покадрово через весь экран. И даже сама точка – это не точка, а множество вспышек люминофора от ударов о него электронов развёртки, которые мы воспринимаем как точку. Может быт ь этот мир на диске-носителе информации, где записана программа игры? Но и там информация – это всего ли шь различно ориентированные микромагнитики (молекулы ж елеза, определённым образом ориентированные в толще ферромагни тного слоя). Так есть этот мир, или нет? Ну, вроде бы есть, вот он, мы его видим. А может быть его всё таки нет, он виртуальный? Да, да он виртуальный, пытаемся спрятаться под это странное слово – «виртуальный», как будто сказав его мы всё объяснили. Отметим некоторые характеристики этого компьютерн ого сотворённого нами мира. Во-первых, его миг равен времени развертки одного кадра (от 30 до 100 кадров в секунду, зависит от дисплея), потому что этот мир меняется от кадра к кадру, но не от строки к строке. Время одного кадра – это время минимального цикла системы под названием «их мир». Это их миг. В их мире за время кадра н ичего не происходит, но очень много прои сходит в тех системах, которые «делают» их мир, в элементах нашего компьютера. Здесь мы можем сделать предположение, что наш Мир похож на и х мир, тол ько наш миг намного короче. И если в их мире за время одного мига ничего не происходит, то мы можем предположить, что и в нашем Мире за время одного нашего мига ничего не происходит, но «где-то», там где делается наш Мир, что-то может быть и происходит. Слово «где-то» взято в кавычки потому, что там, может быть, нет пространства в нашем понимании, а слово «где- то» применяется только по отношению к пространству. Т.е., наш Мир – это определённая последовательность мигов - «кадров», запро граммированная для чего- то кем- то или чем- то извне. Кстати, если на самом деле с уществ ует другой мир, который оп ределяет существование нашего Мира, то случайности нет вообще и она нам кажется только из-за нашего незнания проц ессов в том другом сверх- Мире. Во -вторых , возможно в компьютерном мире нет прошло го. Если при строчной разверт ке точка на экране с одного места перебралась на другое, то на старом месте (в прошлом) её уже нет, мы это можем даже увидеть, современная техника это позволяет. Следовательно, возможно и в нашем Мире прошлый Мир постоянно «съедается Ланголирсами», и его также нет. Он был, но сейчас его нет, поэтому невозможно вернуться в прошлое. Но может быть и не «съедается», потому что в компьютерном мире светящаяся точка постоянно перемещается по люминофору и когда она перемещается на соседнюю позицию, «позади » неё остаётся тот же люминофор, но уже несветящийся. Кстати и впереди неё такой же пока ещё несветящийся люминофор. Таким образом на одном и том же люминофоре каждый раз строится новый кадр, и эти кадры могут быть самыми разнообразными. Если продолжить аналогию с нашим Миром, то несветящийся люминофор – это все возможные состояния Мира, которые в принципе возможны, но каждый миг «высвечивает» (реализует) то единственное состояние Мира, которое строго (?) определено предыдущим е го состоянием и законом причинно-следственных ограничений. И единственным законом, связывающим все последовательные «кадры» между собой – это закон сохранения, потому что в каждом последующем кадре сохраняется что-то от предыдущего кадра, иначе «кадры » (все последующие состояния Мира) были бы незави симы друг от друга, а это означало бы истинный хаос.
- 138 - - 138 - Но если это так, если наши спекуляции, построенные на сравнении нашего Мира с построенным нами искусственным миром, верны, то Мир совсем не то, что нам кажется. Его вообще нет в том виде, в котором мы его видим. Нет времени как континуума, а есть смена мигов-«кадров» (квантов времени), за «время» которых время никуда не «течёт». Другими словами, смена мигов - «кадров » – это смена состояний системы, которую мы называем «наш Мир», где каждое последующее состояние определяется состоянием предыдущим. Нет пространства, а есть определённые взаимоотношения между системами наше го Мира, которые условно можно назвать «пространством взаимодействий », т.е., само пространство является всего ли шь результатом действия чего-то, что мы и представить себе не можем. Нет массы, а есть центры масс, н ет цвета, а есть колебания электромагнитных полей. Нет атомов-шариков, а есть какие-то странные рыхлые туманообразные объекты, с туннельными эффектами и запрещенными областями. Но и они не существуют в том виде, в котором мы сейчас их обрисовали, потому что в атомах каким-то «непостижимым» образом его части могут быть больше его самого (свободные нейтроны), и в тоже время его части являются всего лишь бесконечно маленькими точками с бесконечно большим электрическим, гравитационным и другими полями, но с конечными радиусами их действия. Сладкое или горькое есть тол ько в наших ощущениях, которые, в конечном итоге, являются реакциями систем нашего организма на определённые внешние воздейст вия определённых молекулярны х образований на наши вкусовые системы. И нет настоящего времени даже в понятии природного «короткого» мига, потому что воспринимаемый нами миг длится порядка десяты х или сотых долей секунды (период восприятия реальной действите льности мозговыми ан ализаторами), а «корот кий » п риродный миг невообразимо короче. Но ест ь наша интегральная реакция как определённой сложности системы в нашем восприятии настоящего времени. А истинное настоящее время является всего ли шь точкой перехода, в которой прошлое преобраз уется в будущее. Следовательно, Мир – это не то что мы види м, а что-то другое. И то, что мы видим – это то, что нам «показывают». В принципе мы вообще не видим наш Мир, мы просто с ним реагируем, как система с системой. И реагируем по законам логи ки, а остальные законы – физические, социальные и пр., это всего лишь локальные и частные законы, от которых зависят функции соответствующих систем. Мы «видим» Мир только в наших реакциях с ним и представляем себе Мир только на основе этих реакций. Мы как будто находимся в тёмной комнате и ходим раскинув «руки » (наши органы чувств). Пока не натол кнемся на что -либо (не прореагируем с чем-либо), мы не можем воспринять что-либо. Нам только кажется, что мы видим Мир, на самом деле зрение недалеко ушло от осязания. Если фотон не натолкнётся на родопсин в глазу, мы не почувствуем того, что есть впереди. Можно, например, постоянно метать вперёд мелкие камешки и по количеству и интенсивности ударов обратно вернувши хся каме шков судить о впереди расп ол оженном пространстве. Фактически мы так и делаем, когда переме щаемс я в тёмной комнате с помощью фон аря. Толь ко мы разбрасываем не камешки, а фотоны. Познание Мира даётся нам только в реакциях между системой нашего организма с другими системами. Мы с большим трудом различаем его СФЕ (элементарные частицы), почти с таким же трудом ра зличаем его элементарные простые системы (атомы и молекулы), потом у что наши рецепторы и анализаторы, даже усиленные современной измерительной техникой, не приспособлены для таки х тонки х реакций. Но на уровне молекулярных конгломератов и выше мы уже «свободно плаваем» и различаем четыре мира систем – мир минералов, растений, животных и человека. И так вплоть до расстояний в несколько световых лет. А дальше у нас опять проблемы, причём чем больше расстояния, тем меньше мы его воспринимаем (можем измерить). Следовательно, наш Мир делится на тот мир, который
- 139 - - 139 - нам доступен в ощущениях и измерениях и тот мир, который нам пока ещё, и, возможно, всегда будет недоступен. Для того, чтобы суметь объяснить что-либо, нужно прежде всего дать определения. Назовём реальным объектом Мира всё то, что может оказывать прямое влияни е на другие объекты Мира. Признаком р еальности будем признавать возможность чего - то влиять на что- то (взаимодействовать с чем- то). Сразу же выясняется, что реальность – это п онятие также относительное. У субъектов, скажем, животного мира реальность одна, а у нас, у людей, реальность другая. Значит мы, люди, живём в одной реальности, а, например, собаки, в другой. Эти реальности могут быть настолько близки, насколько близки наши «блоки управления» – мозги и ментальные возможности. Но они не равны. Компьютерная игра может влиять только на человека, но не на объекты минерального или растительного мира. Т.е., ка к игрой света экран может влиять, например, на фотоплёнку, засвечивая её, но в этом случае экран дисплея в качестве минерального тела влияет на другое минеральное тело. Но только экран, а не игра. Как сюжетное действие игра может оказывать влияние только на человека и, возможно, на животных, и то только в том случае, если животным показывать знакомые им ситуации, которые они в состоянии понимать. Но если на экране показывать драму, ни одно животное не поймёт её, и ни один другой объект нашего Мира, кроме человека, не «взволнуется» от происходящих на экране драматических действий. Почему? Потому что низшие системы не знают о том, что ест ь высшие системы. Чтобы это знать, нужно уметь абстрагироваться от конкретных внешних воздействий, от конкретных ситуаций и даже от собственн ых возможностей. Это умеет делать только человек, потому что у него ест ь абстракторы подходящего уровня, у него есть вторая сигнальная система. А собака, глядя на сюжет на экране, как и на реальное поведение человека, будет судить (реагировать) только исхо дя из позиций собственных понятий. И если её блок абстракции устроен проще, чем у человека, то она не сможет понять смысла того, что делает человек. Таким образом, система, у которой отс утствует блок абстра кции или он слаб, не может представить себе более сложную систему, че м она сама. Но система, у которой бло к абстракции достаточно мощный, уже может абстра ги роваться от собственной ситуац ии, представить себе и принять, что могут быть и более сложные системы. И если продолжить эту логику, то как абстракцию можно представить себе какую-либо систему и на более высокой ступени развития, чем сам человек. Именно это и сделал человек, придумав Бога и наделив его целенаправленными творческими свойствами, т.е., задумал Бог сотворить Мир, и сотворил. Собака не могла бы придумать Бога, у неё нет той силы абстрации, которая необходима для этого. Это мог сделать только человек. Но его представление всего лишь умозрительное и пока нет чёткого оп ределения, что же это за объект – Бог. Попыток дать определение Богу предпринималось немало и, по большому счёту, практически все они сходные. Например, в Кабалле, иудейской теосо фии, утверждается, что Бог – это объект, у которого ест ь абсолютно всё, он всё может и ему ничего невозможно дать, потому что у него абсолютно всё есть бесконечно. Он абсолютный альтруист, потому что он может только давать и ничего не может брать, потому что у него всё есть. И не нужно цепляться к слов у «не может» брать, как-будто если он что-то не может, значит здесь он бессилен. Кабаллисты обошли эту логическую лов ушку о бессилии Бога. Бог ничего не может брать, но он создал внутри себя пустой сосуд (кли), и это есть первородный человек (на иврите – адам кодмон) который может брать (н аполняться). Причём этот сос уд Бо г сотворил соответственно своему величию – сосуд может только брать, потому что он пустой и у него ничего нет. Поэтому он абсолютный эгоист, под стать самому Богу, толь ко
- 140 - - 140 - со знаком минус. Таким образом Мир состоит только из дв ух элементов – абсолютного альтруиста и абсолютн ого э гоиста. Всё о стальное – частности (иерархии). Цел ь Бо га – наполнить сосуд своим светом (цель-задание), и это равносильно тому, чтобы выполнить любые желания абсолютного э гоиста. Эта цель сосуду задаётся извне. Цель сосуда – наполниться светом (цель стремлен ие), но ему предоставлено право самому выбирать пути и способы этого заполнения (право или свобода выбора действий). Для этого у сосуда есть специальные каналы (масах, экран), через которые он принимает свет от Бога и которые мы называем органами чувств. Через эти каналы сосуд берёт то, что даёт Бог. А так как этот сосуд создал Бог и он является частью Бога, то через этот сос уд он же (Бог) также может брать (кабалла – получение, происходит от ивритского слова лекабель – брать, получать). Но как это – брать давая? Чтобы не перегружать текст, приведу лишь пример, на котором будет ясно, каким должен быть этот вариант, чтобы Бог также мог получать. Представим себе, что к вам в гости пришел дорогой вам человек (брат, друг, любимая и т.д.). Вы этому очень рады и стараетесь это отметить тем, что на крываете стол и ставите самые изысканные уго щения, которые только вам доступны. Гость может либо:  послать вас к чёрту и сказать, что и у него дома есть то же самое и даже лучше, и он не нуждается в ваших угощениях  наброситься на еду, всё «сожрать» и попросить ещё и ещё, пока ваши запасы не оскудеют  покушать с аппетитом ровно столько, сколь ко нужно было, чтобы утоли ть голод, оценить еду, получив удовольствие и поблагодарить вас за вкусное угощение. Вероятно вас больше всего устроит последний вариант. В первом варианте ваш гост ь заберёт у вас, оскорбив ваши лучшие чувства, ничего не взяв при этом. Во втором – заберёт у вас всё, не дав вам взамен ничего. В третьем варианте ваш гость, взяв у вас еду, даст вам свою благодарность. Эти ситуации являются полным аналогом взаимоотношений Бога с кли, когда Бог даёт ему свой «свет». А так как у Бога есть всё бесконечно, то его запасы не оскудеют и он не лишается того, что он дал своему детищу – адаму кодмону. Но при этом если кли сможет дать Богу благодарность – это уже что-то новое, чего не было раньше ни у кли, ни у Бога. Выигрыш обоюдный и без потерь. Первые два – это варианты «без тормозов », человек не обуздан в своих желаниях и не способен оценить сделанное ему. Он «борется» с природой, выдирая у неё для себя её блага. Но зачем бороться? Ведь всё лежит у нас под ногами, только бери в меру своего аппетита, но не «зажирайся». Правда, сначала узнай, как это сделат ь. Да, запасы всего ограничены, но они достаточны для определённых этапов развития. Не нужно скаредничать, но и не нужно транжирить. Уголь кончается, нефть ест ь. Нефть закончится, ядерное топливо есть. На Земле всё закончится, на соседних планетах есть, только нужно «дорасти » до этого. А пока мы, как неразумные дети, боремся с природой и воюем друг с другом, отвоёвывая у неё всё то, что она и так нам даёт. И совершенно не ценим не только природную красоту и могущество, но и её заботу о нас. Да, запасы всего на Земле ограничены, но их достаточно для прохождения очередных этапов развития, если только мы сами не растратим эти запасы на наши бесконечные войны.
- 141 - - 141 - Чтобы оценить, нужно уметь это делать. А для этого нужно учиться и для этого человек, как система, должен пройти через определённые фазы развития, чтобы по мере прохождения через эти фазы научиться воспринимать этот свет так, как этого хочет Бог, и тогда будет «в коня корм». Этими фазами являются те самые миры минералов, растений, животных и человека, через которые проходит эволюция си стем. В Кабалле, как и в некоторых других теософски х учениях, также есть понятие о четырёх мирах, или царствах: минеральном, растительном, животном и человека. Но эти понятия даны как непреложный факт, без доказательств и логичного объяснения необходимости их существования, даны как предмет веры. В данной же книге показана неизбежность появления этих миров как следствие эволюции систем. Сегодня человек находится на уровне развития современного человека, но вчера он был на уровне животных. Следовательно, завтра сегодняшние животные будут на уровне человека. И в этом сущност ь Каббалы и вся эволюция. Тогда может быть правы те из кабаллистов или, например, последователей ордена Розен крайцеров, которые утверждают, что тело н ужно (цель!) дл я развития души? Значит весь наш огромный Мир является всего ли шь школой или даже детским садом для развития душ, а жизнь – это игра, на которой мы учимся? Кто знает... Кстати, если все эти рассуждения являются правдой, то наше тело (наш организм) является «одноразовым». Т.е., оно нужно нам всего лишь на один жизненный цикл, после которого происходит новое рождение одной и той же души в новых телах для нового очередного жизненного цикла (гильгуль нешимот – возвратное рождение душ). И если наше тело «одноразовое», то у медицины нет даже шанса сделать его вечным. Поэтому нет смысла ставить нерешаемые задачи, искать «эликсир жизни», продлевающий нашу жизнь бесконечно, его просто нет. И невозможно получить телесное бессмертие. Да и зачем, если есть душевное бессмертие? Нужно только помочь этому телу выполнить предназначенные для него в этой жизни задачи. Правда, это только в том случае, если наше тело на самом деле «одноразовое» и есть душевное бессмертие. Но мы с уверенностью пока не знаем, есть ли у нас душа, или нет. Похоже, что у нас есть наше Эго – что-то, что не является нашим телом, а, возможно, является чем-то, что либо внедряется в тело при его рождении (душа?), либо является порождением (функцией) тела. Мы знаем, что результат действия системы появившись уже не исчезает и продолжает существовать вечно в том или ином виде, независимо от системы. И если Эго является результато м действия бло ка управления системы, то, следовательно, оно вечно? Мы не знаем, сохраняется ли Эго после смерти материального тела. После ошеломляющи х работ таки х серьёзных ученых, врачей психиатров и реаним атологов, как Раймонд Моуди, Элизабет Кюблер-Росс, Майкл Сабом, п рофессор Валентин Фели ксович Войно-Ясенецкий, а также работ, проведенных в лаборатории Боба Монро (институт Слоана, США) и ряде других научных учреждений, описавших посмертные переживания лиц , которые перенесли стадию клинической смерти, невозможно безоговорочно отрицать бессмертие Эго. Таки х описаний уже накоплено несколько десятков тысяч и в них прослеживается некая за кономерность. А ра з есть за кономерность, значит это уже достоверный факт. Осталось ли шь подтвердить и доказат ь, что этот факт ука зывает на продолжение жизни после смерти, а не на галлюцинации агонизирующего мозга. Учения древнеиндийской философии, Розенкрейцеров и другие во многом схожи с воззрениями Кабаллы. Различия только в детал ях. Но всё эти учения является чисто умозрительными, хотя во многом опираются на логику. У казывается, что Б удде Мир был
- 142 - - 142 - показан во всей своей красе самим Богом, что многие откровения пришли к кабаллистам прямо от Бога, были индуцированы (откровения), но... Может быть и был показан, пришли и индуцированы, а может быть и всё придумано. Нам нужны факты. Мы не материалисты-атеисты, всё отрицающие, но и не верующие в чьи-то слова и всё принимающие на веру. Мы натурфилософы и естествоиспытатели, поэтому критично относимся к любым высказываниям и принимаем лишь то, что опирается на факты. А факты указывают на целенаправленность природы и на эволюцию систем по спирали в сторону их усложнения до такой степени, что они уже начинают осознавать себя и окружающий Мир. Когда-то понятию «Бог» противопоставлялось другое понятие – «природа», нецеленаправленная, дикая, слепая и враждебная нам, где случай правит бал. Но со временем выяснилось, что природа более упорядочена, чем это представлялось раньше, что она едина и закономерна, что случайно ничего не происходит и на любое явление природы есть причина. Но если это так, то она, следовательно, целенаправленна. Есть законы природы и в любом угол ке Мира эти законы строго соблюдаютс я. И если природа целенаправленна и «знающая», что она хочет, то для нас нет разницы, Бог это или природа. Назвать можно любым именем, главное понять, есть ли это и что это? Но даже если выяснится, что Бог есть, это не значит, что нужно тут же кинуться в омут какой-либо религии. Существует мощный поток познания, первые ручейки которого возникли в далекой древности одновременно с началом развития второй сигнальной системы. Сначала в этом потоке познания значительную долю составляли различные мистические и религиозные течения, которые являлись философским фундаментом всех тогдашних учений и были построены на рассуждениях и умозаключениях. В своё время в познании Мира эти религиозные течения сыграли свою положительную роль, но сейчас все те прежние представления уже стали тормозом научного познания, п отому что безнадёжно устарели. Сейчас поток познания составляют различные фундаментальные и прикладные научные течения – биология, физика, химия, электроника и прочие, основанные на достоверных фактах. Рассуждения и умозаключения по прежнему играют свою ро ль, но они опираются на факты и, как и прежде, на логику. Поэтому сегодня все религии без исключения, от христианства и иудаизма до солнцепоклоников и прочих – это турбуленции в потоке познания, которые вращаются вокруг собственных догм и не могут выйти за их пределы. Нам знаком догматичный фанатизм не только на примере религий, но и на многочисленных примерах «научных» догм, происходящий по очень многим причинам – влияние авторитетов, личные или политические интересы и т.д., где основным принципом было: «этого не может быт ь, потому что быть не может». Мы ещё помним теософские догмы, которые вколачивались в научные умы церковниками, а непокорных сжигали на кострах инквизиции. Но мы также и помним обратное, когда в догму возводилось отрицание Бога и непокорны х ссылали в Сибирь. Сугубый материализм – это тот же идеализм, только идеализм безбожный. Не следует менят ь одну форму идеализма на другую. Нужно принимать всё то, что существует в Мире. Материализм и идеализм – это две стороны одной медали [33]. Ведь не отрицаем же мы любовь, которая является объективной реальностью, хотя и является чистейшей воды идеали змом. Религии основаны на догме – вере в слово, кем-то сказанное, являющееся догмой для верующего. Догма – (от греч. dógma – мнение, учение, постановление), положение (или доктрина), признаваемое непререкаемым, беспрекословным и неизменным и принимаемое
- 143 - - 143 - бездоказательно, некритически, на основе религиозной веры или слепого подчинения авторитету, а не на основе опыта, логического доказательства и проверки на п рактике [3[. Догма – это вера в чьё-то слово. Догмы всегда служили чьим-то личным интересам и никогда не приносили пользы в познании. Познание – это и есть «религия» современности, и в основе этой «религии» лежат не догмы, а аксиомы. Познание основано на вере в факт, которая и является аксиомой. Понятие «аксиома» во многом похоже на понятие «догма», потому что аксиома также признаётся непререкаемой и беспрекословной , но в отличие от догм аксиомы основаны на опыте, на фа кта х. Поэтом у аксиомы остаются непререкае мыми и беспрекословными только лишь до тех пор, пока опыт не докажет обратное. Фактически аксиома – это вера в факт. Основным учением этой «религии» современности является то, что познание – это конечная цель эволюции, во всяком случае на данном её этапе. Буддизм, христианство или мусульманство здесь не причём. Если католик выбривает тонзилу, мусульманин падает ниц или иудей отращивает пейсы, от этого они не становятся ближе к Богу, даже если при этом они будут бесконечно молиться. Если желанием Бога является эволюция, а целью эволюции является познание Мира, то быть ближе к Богу можно лишь познавая Мир, а не молясь Богу! Не следует подменять познание ритуалами. Получать удовольствие от жизни , познавать её и быть благодарным Богу за то, что он даёт нам – это и есть молитва Богу. Но чтобы получать удовольствие от жизни нужно выбирать правильный путь для достижения поставленных перед нами целей. Если же выбрал неправильный путь, цели не достигнешь и не получишь удовольствия от той же жизни (карма). Чтобы выбрать правильный путь, нужно знать, а знание – это умозаключения, основанные на фактах и логике. И нужно верить только фактам и логике, а не чьим-то словам, не подтвержденным фактами. Если нас создал Бог, он нас создал не для того, чтобы мы постоянно п ели ему славословия, или что-нибудь просили от него, а для того, чтобы мы, познавая Мир, сами могли постоять за себя. Для этого он дал нам тело и органы чувств, дал жизнь и цель в ней – чтобы мы жили в «полный рост» и были сильными. Остальное мы должны развить в себе сами на основе познания. Сильный всегда прав, и если ты хоче шь быть правым – будь сильным. А сила – это знание! Если же Бога нет, то тем более только познание может быть гарантией нашего благополучия. Пока нет однозначных фактов, указывающи х на наличие Бога, как и нет фактов, однозначно отрицающих его. Чтобы быть объективными, мы не будем исключать ни версию существования Бога, ни версию его отсутствия, а продолжим познание. Мы коснулись здесь теософских вопросов только ли шь по той причине, что у любых систем есть цель, задаваемая им извне, а мы не знаем, есть ли цель вообще у системы под названием Мир, и если есть, то она навязана извне (от Бога), или она происходит из логики внутренних событий этой системы (от природы). Когда-то, как впрочем и сейчас, в научном мире считалось неприличным и недопустимым рассуждать о Боге и о великих бытиях. Но следует признать, что эти вопросы и темы существуют и не н ужно шарахат ься от них, а нужно искать на них однозначные ответы.
- 144 - - 144 - §2. Систе мный анализ. Системный анализ – это процесс получения ответа на вопрос: «Почему выполняется (не выполняется) генеральная цель системы?». Понятие «системный анализ» включает в себя два других понятия – «система» и «анализ». Понятие «система» неразрывно связано с понятием «цель системы». Понятие «анализ» означает разбор по частям и разложение по полочкам (класси фи кация). Следовательно, «системный анализ» – это разбор цели системы на её подцели (класси фи кация или иерархия целей) и разбор самой системы на её подсистемы (класси фи кация или иерархия подсистем) с намерением выяснить, какие системы (подсистемы) и почему могут (не могут) выполнить поставленные перед ними цели (подцели). Любые системы, в том числе и системы живого организма, работают по принципу: «необ ходимо и достаточно», который является принципом оптимального управления. Понятие «необходимо» определяет качество цели, а понятие «достаточно» – её количество. Например, для принятия в кровь 100 мл О2 нужно, чтобы (цифры произвольные) в лёгкие была доставлена кровь (н еоб ходимо) в количестве в 1.000 мл /мин (достаточно). Если качественные и количественные параметры цели данной системой могут быть выполнены, она достаточна. Если какие-то из этих параметров цели система не может выполнить, она недостаточна. Почему данная система не может выполнить данную цель? На этот вопрос отвечает системный анализ, потому что он может показать, что такой -то объект «со стоит из... для..», т.е., показать, для какой цели сделан данный объект, из каки х элементов он состоит и какую роль играет каждый элемент для достижения данной цели . Органо-морфологический анализ, в отличие от системного, может показат ь толь ко лишь то, что такой-то объект «состоит из...», т.е., показать из каки х элементов состоит данный объект и не может дать ответ на вопрос: почему данный объект не может выполнить цель? Системный анализ производится не произвольно, а по определённым правилам. Основные правила системного анализа – учёт сложности и иерархии целей и систем. Сложность системы характеризуют и определяют:  цель (определяет назначение систем ы )  блок управления (следит за правильностью выполнения действий для достижения цели )  иерархия (определяет взаим оотношения м ежду всем и элем ентам и систем ы без иск лючения).  исполнительные элементы (СФЕ, выполняют действия) Учитывая это можн о достаточно легко и просто понять функциони рование систем любой сложности , от атома до человека, п онять что нужно, чтобы система могла нормально
- 145 - - 145 - фун кционировать (выполнять заданные ей цели) и понять, почему она не может этого сделать если она дефектна. Это, например, даёт возможность построить траекторию патогенеза любого заболевания. Без знани я траектори и патогенеза лечить боле зни невозможно. Системный анализ касается не тол ько каки х-то больши х систем живого организма, например, систем внешнего дыхания или кровообращения. Ткани органов, различные клетки и их составные части и продукты и х жизнедеят ельности также являются элементами различных систем организма. В силу иерархичности они также являются полноценными системами, хотя и более низкого порядка, и все эти системы попадают в сферу системного анализа. Более того, любой объе кт, н е толь ко биологи чес кий или даже материальный, та кже является системой, если толь ко он удовлетворяет определениям системы. Группы математически х уравнений, логических элементов, социальных структур, отношений между людьми, духовных ценностей, также могут быть системами и там также работают те же принципы функционирования систем и по тем же законам логики. У них всех есть основной отличительный признак системности – наличие цели. И по законам сохранения и причинно- следственных ограничений у них есть свои СФЕ и блоки управлен ия, которые следят за выполнением цели. Если у объекта есть цель, он является системой. А для выполнения этой цели у него должны быть соответствующие элементы исполнения и блок управления с соответствующими анализаторами, ППС и ОСС (исходит из закона сохранения и причинно- следственных ограничений). Не всегда это явно видно, но это всегда есть. Системный анализ анализирует системы и их элементы во взаимосвязи. Результатом такого анализа является оценка соответствия результатов действия систем их целям и выявление причин несоответствия за счёт определения причинно-следственных связей между элементами систем. Основным преимуществом системного анализа является именно то, что только он может выявить причины недостаточности систем. Понятие цели является центральным понятием системного анализа. Только стабильность соответствия результата действия системы поставленной цели характери зует всю группу взаимодействующи х элементов как систему, придавая ей отличительный признак. Если нет постоянства необходимого результата действия, нет системы. Цель определяет ка к элементарный состав систем, так взаимодействие её элементов, которые управляются бло ком управлен ия. Взаимодействие только исполнительных элементов (СФЕ) не даёт возможность получения стабильного результат а действи я, соответствую щего цели, заданной для системы. Добавление в систему блока управления, настроенного на заданную цель, даёт возможность получения стабильного (постоянно повторяющегося) результата действия системы, соответствующего заданной цели. Целью может быть удержание шар а, моле кул, насекомы х, групп зверей или предметов в ловушке, сохранение какой-либо определённой формы, или наоборот, предохранение от сохранения какой-либо формы, перемещение масс чего-либо, например, крови, защита гос ударства (содержан ие армии), экономия воды (система капельного оро шения полей), сохранение курса валют и пр. Цель любого организма – выжить в условиях внешней среды в любых условиях. Результатом его действий должно быть выживание. Однако ресурсы организма не бесконечные, поэтому он не может выживать в любых условиях, а только в определённых,
- 146 - - 146 - ограниченных его ресурсами. В силу ограниченности ресурсов каждый живой организм выбирает определённые условия (свою экологическую нишу, «место под солнцем») и приспосабливает свои ресурсы именно к данным условиям. Поэтому есть одноклеточные и многоклеточные организмы, фотосинтезирующие, травоядные и плотоядные, живущие в воде и на суше, с хвостами и без оных, с рогами, шипами, ластами и когтями, и многое другое – всё то, что составляет земн ую биосферу и заполняет в ней каждую «нишу». Полярные животные не могут нормально устроиться в тёплом климате, но прекрасно выживают в ужасающем холоде. Глубоководные рыбы не могут плавать у поверхности моря, потому что внутреннее давление может их разорвать, но отлично себя чувствуют на больших глубинах, чего не могут делать пелагические рыбы поверхностных слоёв моря. Лесные жители не могут нормально существовать в степи, а степные в лесу. Короче, нет животного, одинаково приспособленного к любому ви ду пищи и любым условиям обитания. Каждый вид животных выбирает только те условия, которые подходят к его ресурсам, или наоборот, каждый ор ганизм вырабатывает те ресурсы (самоор ганиз уется), которые позволяют ему выживать в данных условиях. Чтобы выжить организм должен делать различные действия – искать пищу, убегат ь от хи щников, предохраняться от перегрева и от переохлаждения, и т.д. Если данному организму не удалось выжить (его съели, он высох без воды, замёрз, был раздавлен и т.д.), это значит что у него не было достаточно качественных и количественных ресурсов СФЕ или ума против воздействий внешней среды и эта система не достигла цели, не выжила. Для достижения цели (выживания), организм должен делать ряд действий, но любое действие требует потребления энергии. Поэтому, одна из подцелей – энергоснабжение организма. А для этого необходимо доставлят ь к тканям кислород и убирать из них углекислый газ (подцель – обмен метаболически х газов), а дл я этого необ ходи мо обеспечить контакт окружающего воздуха с кровью, а для этого нужно вентилировать лёгкие и перфузировать через них кровь, а для этого н ужно..., и т.д., и т.п . Налицо иерархия целей. Если у больного хронической неспецифической бронхо-пневмонией разрушено около 2/3 лёгки х и, несмотря на то, что он дышит чистым кислородом, в данный момент насыщение артериальной крови кислородом даже в покое снижено и равно около 90% и этот больной с трудом существует, это значит, что у него есть система внешнего газообмена (лёгкие) для условий покоя и при условии дыхания чистым кислородом, но нет этой системы для выполнения нагрузки, поэтому нагрузку он уже не в состоянии выполнить. Выводы: 1. системный анализ – это анализ цели системы для оценки её функции и выявления соответствия функций иерархии подсистем их подцелям  цель системы имеет иерархию подцелей  для каждой подцели у системы ест ь соответствующие подсистемы , составляющие иерархию подсистем 2. оценка функции системы – это оценка достаточности функции системы для выполнения её целей  функция системы может быть достаточн ой или недостаточной
- 147 - - 147 -  достаточность или недостаточность функции системы определяется достаточностью или недостаточностью функций её подсистем Сложность систе м. Необходимо уточнить понятие сложности системы. Вы ше мы видели, что нарастание сложности систем происходило в основном за счёт нарастания сложности блока управления. Сложность элементов исполнения при этом могла быть самой примитивной, несмотря на то, что блок управления при этом мог быть очен ь сложным. Система могла содержать только один тип СФЕ и даже всего одну СФЕ, т.е., быть монофункциональной. Но при этом она могла очень точно выполнять свои фун кции, с учётом внешней ситуации и даже с учётом возможности появления новых ситуаций, если у неё был достаточно сложный блок управления. Когда анализируют сложность системы с позиций кибернетики, теории связи, ин формодинамики и т.д., обсуждают сложность именно блока управления, а не сложность системы. Отметим, что независимо от степени сложности системы в ней существ ует два потока активности – поток информации и поток целевых действий системы. Поток информации проходит через блок управления, а поток целевых действий – через элементы исполнения. Термодинамика рассматривает поток целевых действий, а кибернетика и информодинамика рассматривают только особенности потоков информации, проходящи х через блоки управления. В данной книге мы не будем дополнительно рассматривать все вопросы кибернетики и информодинамики, потому что часть эти х вопросов мы уже рассмотрели, а остальная часть не имеет отношения к нашей теме. Интересующи хся отправим к первоисточникам [24, 27]. Тем не менее, понятие сложности может также касаться и потоков целевых действий систем. Существуют моно- и многофункциональные системы. Вообще говоря, нет многоцелевых, а есть тол ько моноцелевые системы, хотя понятие «многоцелевая система» и используется. Напри мер, говорят, что такой - то истребитель- бомбардировщик является многоцелевым, потому что он может и бомбить, и другие самолёты сбивать. Но всё равно у него есть только одна генеральная цель – уничтожать объекты противника. Только у данного истребителя- бомбардировщика возможн остей боль ше, чем у просто истребителя или просто бомбардировщика. Следовательно, поняти е сложности касаетс я тол ько числа и качества действий системы, которые определяются числом уровней её иерархии, но не числа её элементов (см. ниже). Динозавры были намного крупнее млекопитающихся (имели больше элементов), н о были гораздо проще устроены. Простейшей системой является СФЕ. Она очень грубо выполняет свои функции, поскольку срабатывает по закону «всё или ничего» и её действия наиболее примитивные. Любая СФЕ является простейшей неполноценной системой и её неполноценность проявляется в том, что такая система может обеспечить толь ко определён ное качество резул ьтата действия, но не может обеспечить его оптимальное количество. Различные СФЕ могут различаться по результатам своих действий (разнотипные СФЕ), могут и не различаться (однотипные СФЕ). Но все они работают по закону «всё, или ничего». Т.е., результат её действия не имеет градаций, он либо нулевой (не активная фаза), либо максимальный (активная фаза). СФЕ либо максимально реагирует на внешнее воздействие (результат действия максимальный – всё) и нет градаций результата действия, либо
- 148 - - 148 - ожидает внешнее воздействие и результат её действия н улевой (ничего). Каждый резул ьтат действия СФЕ является квантом (неделимой порцией) действия. Саркомер, лиганда гемоглобина, нефрон почек, ФЕВ системы внешнего газообмена – при меры простейших систем. Монофункциональные системы обладают толь ко одн им видом результата д ействия, который определяется типом их СФЕ. Они могут сод ержать любо е количество СФЕ, от одного до максимального, но в любом случае это должны быть однотипные СФЕ. Отличие от простейшей системы тол ько в градации количества результата действия (отличие количественное). Монофункциональная система может выполнять свои фун кции уже более точно, чем СФЕ, поскольку её действия имеют ступеньки градации функций. Точность выполнения функции зависит от величины действия её одиночных СФЕ, от глубин ы ООС и от типа её блока управления, а мощность – от числа СФЕ в системе. Чем «мельче» СФЕ, т ем больше возможная точность. Чем больше число СФЕ, тем больше мощн ость. Таким образом, если состав исполнительных элементов системы (состав СФЕ) однотипный, то она монофункциональна и является простой системой. Но при этом её блок управления может быть, например, сложным. В этом сл учае система являет ся простой со сложным блоком управления. Например, каждый саркомер миоцита – это мышечная СФЕ. Он срабатывает по принципу «всё или ничего», но его результат действия мизерный. В мы шце есть много сотен тысяч саркомеров. Соответственно мышца намного сильнее одиночного саркомера и у неё очень много ступенек градаций. Настолько много, что практически невозможно заметить эти ступеньки градаций силы сокращения. Но мышца как сократительный элемент является монофун кциональной системой, поскольку её основная функция – только сокращение. Многофункционал ьная система – это система, которая содержит больше одного типа монофункциональных систем. Она обладает многими видами результата действия и может выполнять несколько различных функций (много функций). Но любую сложную систему можно разложить на нес коль ко просты х систем, которые мы уже ра ссмотрели вы ше. Отличие многофункциональной системы от монофун кциональной в том, что монофункциональная система состоит из самой себя и включает в себя однотипные СФЕ, а сложная – из нескольких монофункциональных систем с другими типами СФЕ. Причём этими несколькими простыми системами управляет один общий для них блок управления любой степени сложности. Например, много функциональная система обмена метаболически х га зов (СОМГ) содержит одну монофункционал ьную подсистем у вн ешнего га зообмена (содержит толь ко один тип СФЕ – функциональные единицы вентиляции, ФЕВ) и одн у многофункциональную систему кровообращения (содержит несколько типов СФЕ – саркомеры, фун кциональные единицы перфузии, гемоглобин, бикарбонаты). При этом, хотя мы и говорим, что СВГ – это монофункциональная система, но по сути она также является многофункциональной, потому что включает в себя множество различных сервисных подсистем, которые обслуживают её основную фун кцию. Для нормальной вентиляции ФЕВ (лёгких) необходимо очистить и согреть вды хаемый воздух (привести его в необходимую кондиц ию), распределить его по соответствующим Ф ЕВ и т.д. Но без ФЕВ для самой СОМГ все эти сервисные подсистемы не нужны. Именно ФЕВ
- 149 - - 149 - определяют основную функцию СВГ, в этом смысле СВГ является монофункциональной системой. Система кровообращения содержит несколь ко мон офун кциональных п одсистем, каждая из которы х содержит свои однотипные СФЕ. Т.е., сложная многофун кциональная система всегда состоит из нескольких простых моно-функциональных подсистем, содержащи х свои однотипные СФЕ. Следовательно, есть простей шие, монофункциональные и много-функциональные системы. Отличие между ними в количестве и качестве СФЕ. Чтобы не путать сложность систем со сложностью их блока управления, проще принять, что есть монофункциональные и многофункционал ьные системы и есть простые и сложные блоки управления. В этом случае понятие сложности системы касается только бло ка управления. У монофункциональной системы блок управления управляет набором собственных СФЕ, независимо от степени его сложности. У многофункциональной системы блок управления любой сложности, управляет несколькими монофун кциональными подсистемами, каждая из которых имеет свои СФЕ со своими блоками управления. Тогд а толь ко сложность бло ка управления определяет сложность системы, причём не только тип системы, но и саму принадлежность данного объекта к разряду систем. Есть соответствую щий блок управления, есть си стема. Нет (любого) бло ка управлени я – нет системы. У систем могут быть блоки управления не ниже, чем простой. Простейший блок управления не может быть у полноценной системы, но есть у СФЕ. Следовательно, система – это объект определённой степени сложности, который может подстраивать свои фун кции под нагрузку (под внешнее воздействие). Если в её состав входит более чем одна СФЕ, результат её действия имеет число градаций, равное числу её СФЕ, или, что то же самое, числу квантов действия. Число функций системы определяется числом разнотипных монофункциональных систем, которые в ходят в состав данной системы. Отдельные СФЕ можно группировать, получая при этом другие системы, которые могут отличаться от отдельных СФЕ либо по количеству, либо по качеству результата действия. Если вновь полученные системы отличаются от их собственных СФЕ по количеству результата действия, это равносильно появлению новых монофункциональных систем с градуированным результатом действия (см. выше). Это есть развитие систем по горизонтали. Когда-то развитие жизни шло по пути укрупнения тела животных, что давало какую-то гарантию в биологической конкуренции (количественная кон куренция, различные монстры в эпоху динозавров). Но выигрыш оказалс я сомнительным, достоинств оказалось меньше, чем н едостатков, поэтому монстры вымерли. Если они отличаются по качеству, это равносильно появлению новых многофункциональных систем или СФЕ, только на более высоком уровне, и этот процесс мы также рассматривали. Такое построение новых систем есть развитие систем по вертикали. Примером этому служит усложнение живых организмов по мере эволюции, от простейших одноклеточных к многоклеточным и к человеку. То, что может человек, не может делать рептилия. Но то, что может рептилия, не может делать ин фузория (насекомое, медуза, амёба и т.д.). Усложнение живых организмов происходило только с одной кардинальной целью – выжить в любых условиях (видовая кон куренция). Посколь ку
- 150 - - 150 - условия проживания разнообразны, живой организм как система должен быть многофункциональным. А В Рис. 33. Последовательный (А) и параллельный (В) ряды соединения СФЕ. Последовате льное сое динение СФЕ (шары) повышае т ам плиту ду резуль та та дейс твия . Параллельное соединение СФЕ повышает м ощность результата действия. Характеристика новых систем определяется составом элементов исполнения и особенностями блока управления. Если требуется повысить амплитуду или мо щность срабатывания системы, то состав элементов исполнения должен быть одинаковым. Для повышения амплитуды действия системы все СФЕ выстраиваются в последовательный ряд, для повышения мощности – в параллельный ряд (рис. 33), в зависимости от требуемого количества результата действия (амплитуды или мощности в данный конкретный момент). Разнотипные СФЕ имеют разные цели и поэтому у них разные функции. В различии СФЕ заключается и х специализация, когда каждая из них и меет присущую ей специальную фун кцию. Если в состав какой-либо системы входят разнотипные СФЕ, то такая система будет ди фференцированной, имеющей элементы с разной специализацией. В системах с однотипными СФЕ все элементы имеют одинаковую специализацию. Поэтому в такой системе н ет дифференциации. Таким образом, понятие специализации хара ктериз ует отдельный элемент, а понятие дифференциации – группу элементов. Число СФЕ в реальных системах всегда конечно, поэтому и возможности реальных систем конечны и огран ичены. Ресурсы любой си стемы зависят от числа СФЕ, которые входят в её состав в кач естве элементов исполнения. Сколько патронов есть в пистолете, столько выстрелов он может сделат ь, не больше. Чем меньше СФЕ есть у системы, т ем меньший диапазон изменений внешнего воздействия может привести к исчерпанию её ресурсов, тем хуже она противостоит воздействию внешней среды. Собирая различные СФЕ во всё более и более сложные системы можно построить системы с любыми заданными свойствами (качества результат а действи я) и мощности (количества квантов резул ьтата действия). При этом элементы систем сами являются системами, хотя и более низкого порядка (подсистемами) для этих систем. А сама данная система также может быть элементом для системы более высоко го порядка. В эт ом заключается суть иерархии систем. Например, миокард должен развивать достаточно боль шие усилия, чтобы п оддерживать необходимое артериальное давление, и иметь достаточно большую амплитуду сокращения, чтобы обеспечить необходимую величину ударного выброса желудочков. Для со кращения он использует свои СФЕ – саркомеры. Блок управления Блок управления
- 151 - - 151 - Саркомер – это СФЕ сократительной системы миокарда (рис. 34). Каждый отдельный саркомер очень слаб по силе сокращения и амплитуда его сокращения очень мала. Если соединить много отдельных саркомеров в последовательный ряд, то суммарная амплитуда сокращения всей цепочки саркомеров будет кратна числу саркомеров в ряду, но мощност ь сокращения остаётся низкой и равной мощности сокращения одного саркомера (рис. 34В). А В С D Рис. 34. Одиночный саркомер (А), и виды различных соединений саркомеров (В, C и D) . Стрелками показана ам плитуда сокращения. Один саркомер может сократиться, например, на 0.001 мм, и развить усилие, например, в 0.001 гр (минимум длины и силы сокращения, А). Последовате льное сое динение сарком еров увелич ивает ам пли туду сокращения, но си ла сокращения не м еняется (больше ам плитуда, но м иним ум силы сокращения, В). Паралле льное сое динение сарком еров не меняет амп ли туды со кращения, но увеличивает её си лу (больше си ла, но м иним ум ам плитуды сокращения, С). После дова тельно -паралле льное соединение саркомеров увеличивает и ампли туду и силу сокращения м иокарда (для сокращения на 1 мм усилием в 1 гр необ ходимо 1 000 000 саркомеров, D). Все цифры взя ты произво льно, с целью демонстрации влияния различны х типов соединен и я саркомеров на их суммарную характеристику. Последовательно- параллельное соединение саркомеров увеличивает и амплитуду и мощность сокращения. Для нормального выполнения своих фун кций, т.е., для нормальной амплитуды и силы сокращения в миокарде должно быть соответствующее число саркомеров, соединённых в последовательно- параллельные цепочки (рис. 34D). диастола систола Одиночный саркомер диастола систола Последовательный ряд саркомеров Последовательно-параллельный ряд саркомеров систола диастола Параллельный ряд саркомеров диастола систола
- 152 - - 152 - Выводы: 1. нет систем простых и сложных, но системы могут быть моно- и много- функциональными  сложность системы определяется сложностью её блока управления  блоки управления моно- и много-функциональных систем могут любой степени сложности  у каждой из монофун кциональных систем, входящих в состав много- фун кциональных систем, есть собственный блок управления, который управляет набором её СФЕ  много функциональн ая система имеет общий блок управления, который управляет её монофункциональными подсистемами 2. объединение однотипных СФЕ в систему создаёт монофун кциональную систему определённого типа  монофункциональность системы определяется качеством функций тех её С ФЕ, которые выполняют непосредственные действия для достижения основной цели системы  монофункциональная система также может содержать разнотипные СФЕ с фун кциями другого качества, но они предназначенны для обслуживания основных СФЕ, потому что и х действия не выполняют непосредственных действий для достижения основной цели  последовательное соединение СФЕ внутри монофункци ональной системы увеличивает амплитуду функции системы  параллельное соединение СФЕ внутри монофункциональной системы увеличивает мощность функции системы 3. объединение разнотипных монофункциональных систем создаёт много- функциональную систему Иерархия целей и систем. Чем сложнее система, тем больше разнообразие внешних воздействий, на которые она реагирует. Но всегда на одно определённое воздействие (и ли определённую комбинацию внешних воздействий) система всегда должна дать только одну определённую реакцию (однозначную реакцию), или определённый комплекс реакций (однозначный комплекс реакций). Т.е., система всегда является моноцелевой, реаги рует только на одно определённое внешнее воздействие и всегда даёт только одну определённую реакцию. Но мы всегда видим «много»-реактивные (многоцелевые) системы. Например, мы реагируем на свет, на звук, на температуру и т.д. При этом мы можем стоять, бежать, лежать,
- 153 - - 153 - кушат ь, кричать и т.д. Т.е., мы реагируем на много внешних воздействий и делаем много различных действий. Здесь нет противоречия, так как и цели, и реакции могут быт ь простыми и сложными. Конечная главная цель системы является логической сум мой подцелей её подсистем. Цель складывается из подцелей. Например, у живого организма есть только одна, но очень сложная цель – выжить во чтобы то ни стало, а для этого он должен питаться. А для этого необходимо доставить пищу из окружающей среды к клеткам тканей. А для этого нужно сначала добыть её. А дл я этого нужно уметь быстро бе гать (летать, кусат ь, хватать и т.д. ). Затем нужно её размельчить, иначе н е проглотить (жевание). Затем нужно «размельчить » длинные молекулы бел ка (жел удочное пищеварение). Зат ем нужно ещё больше «размельчить» обрывки молекул белков (пищеварение в 12-ти-перстной кишке). Затем нужно внедрить переваренную пищу в кровь, притекающую к ки шечнику (пристеночное пищеварение). Затем нужно... И таки х «должен», «необходимо» и «н ужно» может быть очень много. Но каждое из них является определённой подцелью на каждом уровне иерархии целей. И для каждой такой подцели существ ует определённая подсистема на соответствующем уровне иерархии подсистем. И каждая из них выполняет свою фун кцию. И, таким образом, у системы набирается много фун кций. Но вся эта иерархия фун кций необходима для одной единственной кардинальной цели – выжить в этом мире. Для этого кардинальная цель дробится на подцели – двигаться, вырабатывать энергию, реагировать на внешние раздражители и т.д., кардинальная цель дробится на более мелкие и более простые цели (иерархия целей). Если учитывать иерархию целей, иерархию систем и иерархию внешних воздействий, то всегда можно определить тол ько одно, хотя и сложное, внешнее воздействие и только одн у, хотя и сложную, реакцию. Любая множественность укладывается в одно суммарное внешнее воздействие и одну суммарную реакцию, в зависимости от уровня иерархии. Любой объект является системой и имеет свою собственную цель. И он состоит из целевых элементов и каждый его элемент предназначен для решения соответствую щи х подц елей (подзадач). Следовательно, любой из этих элементов сам являетс я системой (подсистемой данной системы), имеющей собственную ц ель (подцель) и собственный результат действия. Когда мы говорим «определённую цель системы», мы имеем ввиду не цели элементов системы, а ту генеральную цель, которая достигается путе м их взаимодействия. У системы есть цель, которой нет у каждого её элемента в отдельности. Но генеральная цель системы дробится на подцели и эти подцели уже являются целями её элементов. Нет систем в виде неделимого объекта, любая система состоит из группы элементов. А каждый элемент, в свою очередь, сам является системой (подсистемой) со свой целью, являю щейся подцелью генеральной цели . Для достижения цели система делает множество различных действий и каждое из них является результатом действия её элементов. Логической суммой всех ре зультатов действий подси стем системы является конечная функция – результат действия данной системы. Таким образом, одна кардинальная цель определяет систему, а подцель – подсистему. И так вглубь иерархической лестницы. Цель дробится на подцели и строится иерархия целей (логически связанная цепь должных действий). Для выполнения этой цели строитс я система, состоящая из подсистем, каждая из которых должна выполнять соответствующие подцели и способные дать необходимый соответствующий резул ьтат действия. Так строится иерар хия подсистем. Число подсистем в системе равно числу подзадач (подцелей), на ко торые
- 154 - - 154 - разбивается генеральная цель. Структурная схема системной иерархии в общем виде представлена на рис. 35. Рис. 35. Иерархия систем ы. Представлены толь ко 4 уровня иерар хии , о т 0-го до –3-го. Отсчёт о тноси тельный, где за 0-й уровень принят уровень данной системы. Его можно продолжа ть как в стороны более высоких цифр, так и в с торону более ни зки х (о трицате льны х) цифр. Поня ти я «порядо к» и «уровень» иден тичны. Понятия «систем а» и «подсистема» также иден тичны . Например, вместо в ыражения «подсистема минус 2-го порядка» можно сказать: «система минус 2-го уровня». И хо тя за ну левой уровень принят уровень самой системы, она сама может вхо дить в качес тве подсис темы в другую систему более выс шего порядка. Тогда уже номер её уровня може т ста ть о трицательным (нум ерация уровня относительная). В этой схеме сама система расположена на нулевом уровне иерархии, а все её подсистемы на минус первом, минус втором и т.д., уровнях соответственно. Порядок нумерации координат относительный. Это значит, что сама данная система может в ходить в качестве подсистемы в другую, более крупн ую систему. Тогда уже более крупная система будет приравнена к нулевому уровню, а данная система уже будет её подсистемой и будет расположена на минус первом уровне. Следовательно, иерархическая лестница систем строится на основе иерархии целей. Целевые действия систем выполняют её элементы исполнения, но для управления их целевого взаимодействия необходи мо взаимодействие блока управления самой системы с блоками управления её подсистем. Поэтому иерархичес кая лестни ца систем – это, по сути, иерархическая лестница блоков управления систем. Эта лестница строится по принципу пирамиды. Наверху один начальник (блок управления всей системы), под ним несколько его Система 0-й уровень Подсистема -1 -го порядка - 1-й уровень Подсистема - 1-го порядка Подсистема - 1-го порядка Подсистема -3 -го порядка) - 3 -й уровень Подсистема -3 -го порядка) Подсистема -3 -го порядка) Подсистема -3 -го порядка) Подсистема -3 -го порядка) - 3-го порядка Подсистема -3 -го порядка) Подсистема -3 -го порядка) Подсистема -3 -го порядка) Подсистема -3 -го порядка) Подсистема -3 -го порядка) -Подсистема -3 -го порядка) Подсистема - 2 -го порядка) - 2 -й уровень Подсистема - 2 -го порядка) Подсистема - 2 -го порядка) Подсистема - 2 -го порядка) Подсистема - 2 -го порядка) Подсистема - 2 -го порядка) Подсистема - 2 -го порядка) Подсистема - 2 -го порядка)
- 155 - - 155 - конкретных подчинённых (блоки управления подсистем системы), под каждым из них и х конкретные подчинённые (блоки управления ниже стоящих подсистем) и т.д. На каждом уровне иерархии существ уют собственные блоки управления, которые регулируют фун кции соответствующих подсистем путём включения/выключения соответствующих СФЕ. Иерархические отношения между блоками управления различных уровней строятся на подчинённости блоков низшего ранга высшим. Т.е., блок управления высокого уровня задаёт уставку (цель) блокам управления более низко го уровня. Именно иерархичность систем определяет задание цели для систем извне. Элементы каждого уровня иерархии систем являются частями си стемы, её подсистемами, системами более ни зкого поряд ка. Поэтом у, понятия «часть », «исполнительн ый элемент», «п одсистема», «система» и в ряде случаев даже «элемент» являются идентичными и относительными. Выбор названия диктуется лишь удобством подчёркивания места данного элемента в иерархии системы. Понятие об иерархической лестнице (или о принципе пирамиды) является очень мощным ин струментом и в нём заключается основное п реимущество системного анализа. Без этого понятия системный анализ невозможен. Как всё наше окружение, так и любой живой организм состоит из огромного числа различных элементов, находящи хся в различных отношениях между собой. Невозможно анализировать всё громадное количество информации, характеризующее бесконечное число различных элементов. Понятие иерархии систем резко сужает число элементов, подлежащи х анализу. Без неё мы должны брать на учёт все уровни окружающего мира, начиная от элементарных частиц и кончая глобальными системами, такими как организм, биосфера, планета и так далее. Особое значение имеет системный анализ в медицине. Мы можем пытаться анализировать какую-либо болезнь и без учёта иерархии взаимосвязей этих элементов, учитывая все типы структур – молекулярный, клеточный, органный и т.д. Но это тупиковый путь, поскольку невозможно запомнить и увязать друг с другом все известные молекулярные образования, жидкости, особенности форм тканевых образований и пр. Если же использовать понятие иерархии систем и оперировать всего ли шь понятиями систем на уровнях и х подсистем, не углубляясь изли шне в глубь тысяч подробностей, то у нас нет необходимости перерабатывать весь огро мный материал. Дос таточно анализировать всего лишь нес коль ко уровней систем. Например, сосудистая часть боль шого кр уга кровообращения (БКК) состоит из тысяч различных веточек различных сосудов, и у многи х из них даже есть свои имена. Невозможно не только представить их взаи модействие, но и даже запомнить их. Но представить себе взаимодействие всего четырех элементов БКК – приёмного, распределительного, микро- циркуляторного и колле кторного отделов очен ь легко. Для глобальной оценки любой системы достаточно анализировать всего три уровня:  глобальный уровень самой системы (её м есто в иерархии более высших систем )  уровень её элементов исполнения (их место в иерархии самой системы)  уровень элементов её управления (элем ентов блока управления самой си стемы)
- 156 - - 156 - Для оценки фун кции системы необходимо определить соответствие результата действия данной системы её цели – должному результату действия (глобальный уровень функции системы), определить число её подсистем и соответствие их результатов действия их целям – их должным результатам действия (локальные уровни функций элементов исполнения), и оценить фун кцию элементов управления. В конечном итоге максимальный уровень фун кции системы определяется логической суммой резул ьтатов действий всех подсистем, входящи х в её состав, и оптимальностью деятельности блока управлени я. Поэтому дл я оценки любых систем живого организма нам достаточно оперировать понятиями подсистем организма. Система кровообращения состоит из крови, сосудов и желудочков сердца, выполняющи х фун кцию насосов. Её цель – перенос кислорода от лёгких до тканей организма. Гемоглобин крови может захватывать кислород, но не может сам двигаться из лёгких в ткани. Желудочки сердца могут передвигать кровь, но не могут захватывать кислород. Сосуды могут распределять кровь по тканям, но не могут её передвигать и захватывать кислород. Следовательно, каждый из эти х элементов не может сам доставлять кислород из лёгких в ткани, но это может делать результат их взаимодействия. Рис. 36. Иерархия систем ы обм ена м етаболических газов. Сис тема обмена метаболически х га зов содержи т две по дсис темы минус первого уровня – систе му внешнег о г азообмена и систему кровообращения. Система внешнего газообмена, в свою очередь, содержит три подсистемы, а система кровообращения – шесть подсистем минус второго уровня. Система внешнего га зообмена (СВГ ) входит в состав системы обмена метаболических газов (рис. 36) и мы, например, хотим оценить её функции (то, что обычно называют фун кциями лёгки х). Конечной фун кцией СВГ является обеспечение необходимого уровня Система обмена метаболических газов (CОМГ) Система кровообращения Система внешнего газообмена (лёгкие без сосудов) Система вентиляции Система распределения воздуха Система диффузии 0-й уровень -1 -й уровень - 2 -й уровень Малый круг кровообращения Сердечные насосные системы Большой круг кровообращения Экс тракардиальные насосные системы Газо транспортные единицы крови - 2 -й уровень иерархии - 1 -й уровень
- 157 - - 157 - насыщения артериальной крови кислородом (SaO2a). Её минимальной системной фун кциональной единицей является функциональная единица вентиляции (ФЕВ), которая входит в состав системы (подсистемы) диффузии. Она состоит из групп альвеол и бронхиальных путей и её необходимо вентили ровать, чтобы обесп ечить необходимые уровни рО2А и рСО2А в альвеолярном воздухе. Нам достаточно знать число Ф ЕВ и условия их вентиляции, для того чтобы полностью оценить фун кции системы внешнего газообмена. Если функция системы снижена, это может быть либо из-за нарушений условий вентиляции ФЕВ, либо из-за недостаточности их количества. Дальше мы должны анализировать либо те системы, которые ответственны за условия вентиляции, либо элементы, из которы х «построены» ФЕВ, и так мы можем спуститься на следующий уровень и анализировать элементы самих ФЕВ – бронхи и альвеолы, чтобы узнать, почему условия вентиляции ФЕВ ненормальные. И так далее, вплоть до клеточного, субклеточного и молекул ярного уровней, если п онадобится. Та к строится трае ктория патогенеза. Сегодня так никто не делает, потому что нет технологии такого измерения и анализа получаемы х данных. Каким образом измерить число этих ФЕП-МКК – это, как говорится, другой разговор. Пока мы не можем подсчитывать число нормальных и патологических ФЕП-МКК, ФЕП-БКК и других СФЕ в живом организме, но к этому н ужно стремиться. Так надо делать и по мере развития технологии диагностики это станет возможным. Мы должны понимать, как фун кционируют системы живого организма и системный анализ даёт эту возможность. А когда что- то теоретически возможно, то и практически рано и ли поздно также стан ови тся возможным. Придерживаясь следующей цепочки рассужден ий:  наличие цели для выполнения определённого условия,  наличие новизны качества или количества результата действия,  наличие петли (блока) управления, можно выделить элементы любой конкретной системы, выявить её иерархию, и разделить перекрёстные системы, в которых одни и те же элементы выполняют различные функции. Системы работают по законам логики, основным принципом которых является выполнения условия: «...если, то...». В этом условии «...если » является аргументом (целью), а «то...» – фун кцией (результатом действия). Этим условием определяется детерминизм в природе и иерархическая лестница. Любой закон, природный или социальный, требует выполнения какого-либо условия, а основой любого условия является эта логическая связка – «...если, то...». Причём, эта ло гическая связка касается только дв ух смежных подсистем на иерархической лестн ице. Аргумент «...если » всегд а задаёт система на более выс окой ступеньке, а функцию (то...) выполняет система (подсистема), стоящая прямо под ней на более низкой ступеньке иерархической лестницы. Действия самих элементов и взаимодействия между элементами могут быть основаны на законах физи ки или химии (законах электродинамики, термодинамики, математики, социальных или квантовых законах и т.д.). Но работа блока управления основана только на законах логики. А поскольку именно блок управления определяет характер фун кции систем, то можно утверждать, что си стемы работ ают по законам логики. Например, если в данной
- 158 - - 158 - ФЕВ мало кислорода, то нужно прекратить кровоток по сопряженным с н ей лёгочным капиллярам (рефлекс Эйлера- Лильёстранда), ... если данная сердечная мы шца перерастян ута притекающим кровотоком, то н ужно увеличить силу сердечного сокращения (закон Старли нга), и т.д. Следовательно, законы логики бол ее фундаментальны, чем остальные законы мироздания. Любая система организма находится в определённых иерархических отно шениях с другими его системами. У каждой из них есть свои блоки управления, которые имеют свои контуры регул яции – нервную, гуморальн ую или метаболи чес кую (кора головного моз га, подкорка, ствол мозга, вегетативная нервная система, интрамуральные ганглии, нервные и метаболические а ксон - рефле ксы, гипоталам ус, кор а надпочечников и т.д.). Если, например, «открыт» новый метаболит (гормон, простагландин и т.д.), то необходимо знать, какая система его производит (выход результата действия или стимулятора блока управления этой системы) и где точка его приложения (в ход внешнего воздействия или уставки ведомой системы). Так мы можем построить причинно-следственную цепь работы данного метаболита. Когда происходит организация систем, происходит соединение соответствующи х выходов результатов действия и стимуляторов с входами внешнего воздействия или уставки соответствую щих систем. Ка кая-либо система может «влезть » в бло к управления другой системы только через вход устав ки. Так строится иерархия систем, одна из них управляющая на верхней ступеньке иерархии, другая управляемая, ниже на одн у ступень иерархии. У управляемой системы, в свою очередь есть свои подсистемы на ещё более низкой ступени иерархии с их блоками управления и с их входами уставки. Таким образом, система состоит из подсистем или СФЕ, но и сама она может входить в качестве подсистемы или СФЕ в состав другой системы, стоящей на более высокой ст упени системной иерархии. Число иерархических ступеней может быть любым. Но глубина управления на лестнице системной иерархии не любая. У блока управления системы глубина иерархии управления должна быть не больше чем на одну ступеньку вниз по системной иерархической лестнице. Он не может управлять более высокими по отношению к нему системами, т.е., стоящи х на одн у и вы ше ступенек лестницы иерархии, потому что сам управляетс я бло ком управления этой высшей системы через соб ственный вход уставки. Не хвост крутит собакой, а собака крутит хвостом. Ему нет смысла управлять также и стоящими более чем на одну ступеньку вниз по этой же лестнице. У каждой подчинённой ему подсистемы есть собственная цель, которая является подцелью данной системы и которую она выполняет за счёт взаимодействия уже её собственных подсистем. Если она выполняет свою цель, то нет смысла лезть вглубь иерархии, поскольку данная подсистема так и так её выполн яет. Если данная подсистема в силу каки х-либо причин не может выполнить свою цель (подцель), то блоку управления также нет смысла «влазить» ещё вглубь иерархии, потому что если «мелкий начальник» не смог управлять данной подсистемой, то и «выше стоящий начальник» также не сможет это сделать и данная подсистема всё равно не сможет выполнить свою цель. Т.е., блоки управления работают по средневековому феодальному принципу – «вассал моего вассала не мой вассал». Это вытекает из само го принципа работы блока управления. Он может управлять только качеством и количеством функций подчинённых ему подсистем или СФЕ за счёт и х в ключения (выключения) и путём передачи в их блоки управления определённых уставок (директив). Причём число подчинённых подсистем не должно прев ышать определённое число, которое зависит от соотношения степеней сложности блока управления и выполняемой цели.
- 159 - - 159 - Иногда в сообществах людей «начальники» мнят, что они могут управлять на любых уровнях, но такой тип управления самый неэффективный. Наилучший тип управления – это когд а директор (бло к управления много функциональной системы) управляет толь ко начальниками отделов (блоки управления монофункциональных систем), ставит перед ними выполнимые цели и требует их выполнения. Причем, число его «замов» не д олжно превышать 7±2 (число Мюллера). Если какой -то отдел не выполняет своих целей, это значит, что ли бо руководство отдела (бло к управления подсистемы) не годится, потому что или недостаточно продумало и распределило задания для своих подчинённых (для СФЕ), или неправильно подобрало рядовых работн иков (СФЕ), ли бо перед самим отделом (п еред системой) была поставлена невыполнимая цель, и тогда уже сам директор (блок управления системы) не годится для управления, если взялся за невыполнимые вещи. В этих случа ях необходима реорганизация системы. Но если система налажена и функционирует нормально, то директору нет смысла самому «влазить» в текущие дела отдела. Для этого есть н ачальник отдела. Решение о реорганизации системы приходит лишь тогда, когда система по какой-либо причине не может выполнить цель (кризис системы). Если нет кризиса, нет смысла в реорганизации. Для реорганизации система меняет состав своих исполнительных и управляющих элементов как за счёт включения (выключения) дополнительных подсистем, так и за счёт изменения комбинаций выход-вход этих элементов. В таки х случаях может происходить перескок ступенек иерархии и нарушение принципа «вассал моего вассала не мой вассал». В этом с уть реор ган изации системы. При этом часть элементов может быть выброшена из системы за ненадобностью (так когда-то мы потеряли, например, хвосты и жабры), а другая часть может быть включена в состав системы или перемещена по лестнице иерархии. Но всё это может происходить только во время самой реорганизации системы. Когда сам процесс реорганизации заканчивается и реорганизованная система может выполнять поставленную перед ней цель (начинает нормально функционировать), восстанавливается закон управления «вассал моего вассала не мой вассал». Выводы: 1. цель системы делится на иерархию подцелей 2. для выполнения подцелей система делится на иерархию подсистем 3. на каждом уровне иерархии подсистем есть свои блоки управления, поэтому, в сущн ости, иерархия подсистем – это есть иерархия блоков управления 4. управление осуществляется сверху вн из – система управляет своими п одсистемами 5. гл убина управления не превышает одн у ступеньку иерархии вниз и осуществляется по принципу – «вассал моего вассала не мой вассал» Сле дствия из аксиом. Ниже перечисленные 11 следствий из аксиом могут служить руководством для оценки систем. Они являются ка к бы продолжением аксиом, следстви ем целенап равленности систем, исходят из законов иерархии и основаны на законах сохранения и причинно - следственных ограничениях. Перечень следстви й можно было бы продолжать, но и эти х
- 160 - - 160 - перечисленных следствий вполне достаточно для оценки любой системы. Эта оценка касается ка к свойств самой системы, так и её взаимодействия с другими системами. В первую очередь оценивается резул ьтативность систем, которая мож ет быть выражена в процентах – на сколько процентов выполнена (не выполнена) цель. Целью может быть какая-либо должная величина, например, должное давление, должное сопротивление, должное потребление кислорода, или должный сердечный выброс. Остальные следствия также можно охарактеризовать либо качественно, либо количественно, что и является собственно функциональной оценкой системы, т.е., её диагностикой, системным анализом. При этом, следствия из аксиом, которые перечисляются ниже, являются обязательными для любых систем, как живых, так и неживых. 1. Не зависимость це ли. Цель не зависит от объекта (системы), посколь ку определяется не данным объектом, не его потребностью, а потребностью другого объекта в чём-то (диктуется внешней средой или другой системой). Но понятие «система» по отно шению к данному объекту зависит от цели, т.е., от соответствия возможностей данного объекта выполнить заданную цель. Цель задаётся извне и объект строится под неё, а не наоборот. Только в этом сл учае он является системой. Например, с уществует потребн ость в достав ке ки слорода в клет ки живого организма из окружаю щей атмос феры. Эту потребность может удовлетворить только та кая система, которая может переносить кислород из атмосферы к клеткам организма (целью является п еренос кислорода). Эту фун кцию выполняет с истема обмена метаболически х га зов (СОМГ). У не которы х насекомы х эта система состоит из одного элемента – системы внешнего газообмена (СВГ). Это так называемая трахеальная СОМГ, осуществляющая перенос кислорода с помощью воздушного потока, доходящего прямо до любых клеток тела насе комо го. Это возможно ли шь благо даря малым разм ерам его тела. У высших животных, включая человека, СОМГ уже состоит из дв ух элементов – СВГ и системы кровообращения (СК). Часть переноса ос уществляет ся за счёт воздушного пото ка, а часть – за сч ёт потока жидкости со специальными молекулярными проводниками газов (гемоглобин для кислорода и бикарбонаты для углекислого газа). У высших животных цель осталась та же, но для её выполнения система (СОМГ) была перестроена. Ещё раз отм етим необычность первого следствия – цель системы определяетс я потребностью в чём-то каким- то другим объектом (внешней средой или другой системой). Здравый смысл подсказывает нам, что вроде бы и выживаемость является потребностью данного организма (данной системы). Но из первого следствия выходит, что потребность выживать исходит не из данного организма, а задана ему какой -то другой внешней по отношению к нему системой, например, природой, а организм ли шь пытается выполнить эту цель. 2. Ре зультативность систем. Соответствие результат а действия поставленной цели (должной величине) характеризует результативность систем. Результативность систем прямо связана с их функцией и может быть:  достаточной  чрезмерной (гиперфункция)  отстающей
- 161 - - 161 -  полностью (абсолютн о) недостаточной.  противоцелевой.  извращенной. Система выполняет какие-либо действия и это приводит к появлению её результата действия, который должен соответствовать той цели, для которой данная система создана. «Сапоги должен шить сапожник, а пироги печь пирожни к». Если сделать наоборот, то не всегда результаты действия реальных систем будут соответствовать целевым (частичная резул ьтативность, или её отсутствие). Результат действия си стемы (её функция) должен полностью соответствовать качественно и количественно заданной цели. Но реально он может и не соответствовать, быть побочным, или даже быть противодействующим (противоцелевым), причём у реальных систем могут быть все эти виды результатов действия одновременно. Только у идеальны х систем резул ьтат может полност ью соответствовать заданн ой цели (полная результативность). Но реально та кие системы с коэффициентом полезного действия в 100% нам неизвестны. Интегральный резул ьтат (интегральная фун кция) есть с умма от дельных побочных и полезных результатов действия. Эта сумма и определяет принадлежность данного объекта к понятию «система» в приложении к данной цели. Если сумма положительна, то в отношении заданной цели данный объект является системой той или иной эффективности. Если сумма равна нулю, то объект не является системой по отношению к данной цели (нейтральный объект). Если сумма отрицательна, данный объект является антисистемой (системой со знаком минус, препятствующей достижению данной цели). Это касается как самих систем, так и и х элементов. Чем вы ше коэффициент полезного действия, тем система результативнее. Несоответствие результата действия данной системы должной величине зависит от несоответствия количественных и/или качественных ресурсов системы, например, вследствие поломки (разрушения) или неправильного и/или недостаточного развития её элементов исп олнения (СФЕ) и/или управления. Поэтом у любой объе кт является элементом системы только в том случае, если его действия (функции) соответствуют достижению заданной цели. В противном случае он не является элементом данной системы. Например, нефроны являются элементами системы водно-минерального обмена, которая в свою очередь является важным элементом системы стабилизации артериального давлени я (ССАД). Если нефроны почек н ормальн о работают, то водн о-минеральный обмен будет нормальным и артериальное давление (АД) также будет нормальным. Если происходит разрушение почечных нефронов, то начиная с некоторого момента начинает развиваться артериальная гипертония почечной этиологии. Т.е., до истощения ресурсов, при достаточном количестве СФЕ (нефронов) результат действия соответствует заданной цели – АД стабильно и в пределах нормы. При истощении ресурсов, когда число разрушенных СФЕ (нефронов) превысит критическое, ССАД переходит в свою антитезу – вместо стабилизации происходит увеличение АД. Результативность систем во многом определяется ограниченностью действий систем. 3. Ограниченность действий систе мы . Любая система характериз уетс я качественными и количественными ресурсами. В понятие ресурсы входит понятие
- 162 - - 162 - фун кционального резерва - какие действия и сколько таки х действий система может выполнить. Если должная функция системы не выполняется, это может быть из-за недостаточности ресурсов системы, которые определяются исполнительными элементами (СФЕ). Качественные ресурсы определяются типом элементов исполнения (типом СФЕ), а количественные ресурсы – их количеством. А поскольку реальные системы имеют определённое и конечное (ограниченное) число элементов, то отсюда следует, что реальные системы имеют ограниченные качествен н ые и коли чественные ресурсы. Качественные ресурсы – это «какие действия (или «что») может выполнять данная система (давить, толкать, переносить, удерживать, снабжать, секрет и ровать и т.д.). Количественные ресурсы – это «сколько мер» (литров, mm Hg, единиц проживания, и т.д.) таких действий может выполнять данная система. Качествен ные ресурсы системы «кислородтранспортные единицы крови» (гемогло бин эритроцитов) определяются способностью СФЕ этой системы переносить ки слород. Други х действий, кроме этого данная система не производит. При этом в организме человека есть несколько миллиардов эритроцитов, содержащи х около 600 г гемоглобина (количественные ресурсы). Весь этот гемоглобин сп особен вместить в себя только 800 мл О 2, не более. Ограниченность действий системы зависит от состава её СФЕ и определяется ограниченной ди скретностью системы. 4. Ограниченная диск ре тность систе мы . Нет ничего неделимого и любую систему можно разделить н а части. При этом любая си стема состоит и з конечного числа элементов (частей) – элементов исполнения (подсистем, элементов, СФЕ) и элементов управления (блока управления). Например, система обмена метаболических га зов (СОМГ) состоит всего лишь из двух частей – системы внешнего газообм ена и системы кровообращения, хотя в каждой из них можно выделить ещё подсистемы и ещё подсистемы, и так до отдельных альвеол, сосудов, клеток, молекул, атомов и пр. Живой организм состоит из огромного числа элементов. Если мы начнём считать все веточки сосудов, клетки, молекулы, атомы и т.д., мы никогда не сможем остановиться, хотя все эти элементы вход ят в состав СОМГ. Но они вход ят в состав СОМГ только на уровнях своих иерархий. Сама же СОМГ состоит всего ли шь из дв ух частей (элементов, подсистем), фун кции которых определяют с уммарную фун кцию СОМГ. Делить на подсистемы можно бесконечно, но сами системы имеют ограниченное и конечное число элементов. Возможно, элементарные частицы являются самыми минимальными СФЕ нашего Мира и поэтому не разделимы на более мелкие части, подчи няющиеся физическим законам нашего Мира. Ограниченная дискретность систем определяется ограниченным составом их СФЕ. Поэтому она определяет и дискретность их функций. 5. Дискре тность (квантованност ь) функций систе мы . Действия системы всегда дискретны (квантованы), поскольку любые её СФЕ работают по закону «всё, или ничего». Нет плавного изменения фун кции системы, всегда есть ступенчатый (квантованный, порционный) переход с одного уровня функции на другой, потому
- 163 - - 163 - что элементы управления включают или выключают очередные СФЕ, в зависимост и от потребностей системы. Наш мир дискретен (квантован). Переход систем с одного уровня функций на другой всегда осуществляется скачком. Мы не всегда видим эту ступенчатость из-за того, что амплитуда результата действия отдельных СФЕ может быть очень и о чень маленькой, но она всегда есть. Амплитуда этих ступенек перехода с уровня на уровень определяет максимальн ую точность результата действи я систем и определяется амплитудой результ ата действия отдельной СФЕ (квант действия). Мы не можем измерить ударный выброс левого желудочка с точностью до сокращения одного саркомера. Но величина ударного выброса определяется суммой сокращений тех саркомеров, которые приняли в нём участие. Суммарное взаимодействие дискретных единиц системы определяет фун кцию системы – её реакцию на внешнее воздействие. 6. Функция системы. Результат действия системы является её функцией. Для достижения цели система должна целенаправленно выполнять определённые дей ствия, которые в результате которых появляется резул ьтат эти х дей ствий – фун кция системы. Цель является аргу ментом для системы (императивом), а результат действия системы – функцией. Функции системы определяются набором исполнительных элементов, их взаимным расположением и блоком управления. Понятия «система» и «фун кция» нераздел имы. Нет нефункциональных систем. Фун кциональная система – это тавтология, потому что абсолютно все системы функциональные. Но может быть не функционирующая в данный момент система (в режиме ожидания). После того, как на неё будет оказано определённое внешнее воздействие, она обязательно даст определённый и специфический резул ьтат действия (будет фун кционировать). Без внешнего воздействия нет действий системы (не фун кционирует). Пистолет не выстрелит, пока не нажмешь курок. Миоцит сокращается только после подачи на него синаптического импульса. Аорта растягивается только во время систолы левого желудоч ка, кисть руки работает тол ько после со кращения мы шц проминаторов или супинаторов, и т.д. Обычно принято, что аргументом является внешнее воздействие и на эт ом принципе строят графи ки фун кций. По оси «Х» откладываются значения аргумента (внешнего воздействия), а по оси «У» – значения фун кции. Введение понятия цели вводит новый элемент графика – должную кривую, по казываю щую, ка ким образом должна вести себ я фун кция при изменении внешнего воздействия. Т.е., цель указывает системе, каким образом она должна вести себя при определённом внешнем воздействии. Поэтому при учете цели аргументом является не внешнее воздействие, а цель. Нужно различать внутренние фун кции системы (подфункции), которые принадлежат её подсистемам (частям, элементам, СФЕ), и внешние функции, принадлежащие всей системе в целом. Внешняя фун кция системы – это результат её собственного действия, выходящий из системы. Внутренние функции системы – это результаты действий её подсистем. Но в любом случае на любом уровне иерархии оценка фун кции проводится по её соответствию должной кривой. Это определяется дуализмом понятия цели – цели-задания и цели- стремления. У системы есть цель-задание (должная величина, аргумент) и цель-стремление (актуальная величина, функция). На множество внешних воздействий система отвечает множеством результатов действий. Поэтому из множества должных вели чин строится должная кривая, а из множества актуальных величин строится актуальная кривая.
- 164 - - 164 - У подсистем есть подцели -задания, на которые разбивается генеральная цель-задание системы, и подцели-стремления, которые осуществляют соответствую щие подсистемы. В резул ьтате появляется генеральн ая определённая функци я системы. Определённо сть этой функции проявляется в её специализации. 7. Спе циализация ф ункций систе мы . В ответ на определённое (специфическое ) внешнее воздействие система всегда даёт определённый (специфический) резул ьтат действия. Например, сфинктеры могут только сокращать свой просвет, но не могут секретировать или проводить возбуждение. Секреторные клетки могут тол ько выделять специфический секрет (гормон, мукозу, желудочный сок, инсулин и т.д.), но не могут сокращаться, передавать давление и т.д. Функциональные единицы вентил яции лёгких (ФЕВ) могут пропускать через себя только воздух, но не жидкость. Ф ункциональные единицы перфузии лёгки х (ФЕП-МКК) могут пропускать через себя только жидкость (кровь), но не воздух. Саркомеры активно могут только сокращаться, но не удлиняться. И т.д. Специализация – это целенаправленность. Любая система специализирована (целенаправленна), и это исходит из аксиомы. Нет систем вообще, есть конкретные системы. Поэтому у любой системы есть её специфическая цель. Специализация эритроцитов – переносить кислород. Специализация белых клеток крови – защи щать организм от ин ородных тел. Элементы исполнения (исполнительные СФЕ) каки х-либо систем могут быть однотипными (одинаковыми, не дифференцированы друг от друга). Если же элементы исполнения отличаются друг от друга (разнотипны), то данная система состоит из дифференцированных элементов. Клетки бластулы (яйцеклетка на стадии деления) не ди фференцированы. Но начиная с некоторого определённого момента деления, возникает их ди фференциация, появляются стволовые специализированные клетки, дающие начало зарождения отдельных специализированных тканей – нервных клеток, мы шц, секреторных клеток и т.д.. Ткани содержат уже глубоко специализированные клетки, которые имеют специальные функции (сокращения, секреции, возбуждения, и т.д.). У раковы х клеток происходит обратный процесс – уменьшение ди фференциации, они ближе к бластуле, чем полностью дифференцированные клетки, из которых они произошли. Таким образом, всегда на определённое внешнее воздействие система даёт определённую специфическую реакцию, проявляя себя как единый цельный объект. 8. Це льность систе мы . Система проявляет себя ка к един ичный и целостный объект. Это вытекает из единства цели, которое присуще только системе в целом, но не её отдельным элемен там в частн остях. Цель о бъединяет элементы системы в единое целое. Система кровообращения является единым и целостным объектом с одной главной целью – обменивать метаболические газы между воздухом в лёгки х и клетками организма, хотя и состоит из четырёх элементов – сосудистой системы, двух насосных систем (левый и правый желудочки сердца) и крови, а каждый из них состоит из ещё более мелких объектов.
- 165 - - 165 - Цельность системы определяется специфичностью реакции на определённые внешние воздействия, но любая реакция любой системы появляется как результат действия составляющих её подсистем, входящих в её состав на разных уровнях её иерархии. 9. Иерархичность системы. Элементы системы находятся в различных отношениях между собой и место каждого из н их является местом на иерархической лестнице си стемы. Система хотя и проявляет себя как единичный и целостный объект, но состоит из элементов (подсистем, частей), т.е., систем более низкого порядка. В то же время она сама может быть системой (подсистемой, частью ), вхо дящей в состав системы боле е высоко го порядка. Все элементы нашего мира взаимосвязаны в той или иной степени. Отсюда следует, что в принципе существ ует только одна Система под названием «Мир» (Вселенная, и т.д.), а всё, что в нём существует, является е го элементами (подсистемами, СФЕ, частями, элементами, членами, и т.д.). Мы пока не знаем ни целей этой Системы, ни даже того, существует ли эта Система (Вселенная, доступная нам в изучении) в единственном числе, или их много. Возможно существуют бесконечные продолжения в стороны более высокого или низкого порядков. Но в любом случае биосфера является органичным элементом этого мира и, в то же время, окружающей средой для организма человека. А организм человека является естественным элементом биосферы, которая воздействует на него и вызывает его реакции. Именно воздействия внешней среды могут привести к различным болезням – поражениям различных СФЕ организма. Иерар хичность систем обусловлена иерархи чностью целей. У системы есть цель. А для достижения этой цели необходимо решить ряд более мелки х подцелей, для которы х боль шая система содер жит ряд подсистем различной степени сложности, от минимальной (СФЕ) до максимально возможной сложности. Иерархичность – это различие между целью системы и целями её элементов (подсистем), которые яв ляются для неё подцелями. Причём, си стемы более высокого порядка ставят цели перед системами более низкого порядка. Таким образом, цель высшего порядка подразделяется на ряд подцелей (целей более низкого порядка). Иерар хия целей определяет иерархию систем. Для достижения каждой из подцелей требуется специфи ческий элемент (следует из закона сохранения). Управление в иерархической лестнице осуществляется согласно за кону «вассал мое го вассала не мой вассал». Т. е., п рямое управление возможно лишь на уровне «система – собственная подсистема», и невозможно управление системой подсистемы её подсистемы. Царь, если он хочет отрубить голов у рабу, он не делает это с ам, а приказывает своему подчинённому палачу. Любой живой организм является частью (системой , п одсистемой ) системы более высокого порядка – семьи, рода, вида и мира живых существ. А эти системы более высокого порядка, в свою очередь, являются элементами др угой системы е щё более высоко го поряд ка, называемой биосферой, которая сама является элементом системы ещё более высокого порядка, называемого «планетой Земля». Элементы живого организма (системы и подсистемы, состоящие из клето к, жидкостей и пр.) являются системами более низкого порядка по отношению к нему самому. Цель организма как системы – выжить в условиях биосферы. Эта цель подразделяется на ряд более мелких целей (подцелей) – дви гаться,
- 166 - - 166 - пи таться, снабжать себя кислородом, удал ять из себ я все конечные продукты мета болизма, и т.д. Для каждой из эти х подцелей существуют специ фические системы (подсистемы, элементы), каждая из которых имеет только их специфические функции. Но между всеми сопряженными частями (подсистемы) систем ест ь коммуникативные иерархические связи, которые определяют и х взаимодействие. Любые системы, начав взаимодействовать, вступают в иерархические связи, образуя таким образом более сложные системы. Следовательно, между всеми взаимодействующими системами есть коммуникативные связи. 10. Коммуникативность систе м. Сопряженные системы взаимодействуют между собой. В этом взаи модействии заключается связь между системами, их коммуникати вн ость. Различают открытые и закрытые системы. Однако в нашем мире нет полностью изолированных (закрытых) систем, на которые невозможно было бы оказывать какие -либо воздействия, и которые никак не воздействовали бы на какие-либо другие системы. Можно найти минимум две системы, которые никак не взаимодействуют (не реагируют) между собой, но всегда можно найти третью систему (а возможно потребуется группа промежуточных систем ), которая будет взаимодействать (реагировать) с первыми двумя, т.е., быть связующим звеном между ними. Взаимодействие между системами может быть сильным или слабым, но оно реально или в потенции должно быть, иначе системы не существ уют друг для друга. Взаимодействие осуществляется за сч ёт цепочек действий - «. ..внешнее воздействие → резул ьтат действия...». Если замкнуть конец такой цепочки на её начало, пол учим замкн утую (закрытую) систему. Результат действия после своего «рождения» не зависит от «породившей » его системы. Поэтому он может стать внешн им воздействием для неё самой же. Тогда это будет циклически действующая система – генератор с положительной обратной связью. Но и генератор для своей деятельности требует энергии, поступающей извне. Следовательно, и он в какой-то мере открыт. Поэтому, как уже вы ше было сказано, абсолютн о закрыты х систем не бывает. У каждой системы есть определённое число внутренних (между элементами) и внешни х (между системами) связей, через которые система может взаимодействовать с другими внешними системами. Закрытость ( открытост ь) системы определяется отношением числа внутренних связей к внешним. Чем больше это отношение, тем больше закрытость системы. Космические объекты типа «чёрных дыр» принято относи ть к закрытым системам, потому что даже фотоны не мо гут оторваться от ни х. Но они реагируют с остал ьными космичес кими телами через гравитацию. Значи т они «открыты » через канал гравитаци и, через который они «испаряются» (исчезают). У системы «артериальн ое русло Боль шо го Круга кровообращени я» ест ь очен ь много внутренних связей между его элементами (би фуркации артерий, структуры стено к артерий, внутриклеточные структ уры, и т.д., т.е., большое множество внутренних связей). Но у неё есть две внешние связи – одна связь на приём внешнего воздействия (связь с выходным отделом левого желудочка, который воздействует н а артериальную сеть ударным, или сердечным выбросом крови) и ещё одна связь на выдачу своего результата действия (связь с прекапиллярными сфинктерами микроциркуляторного русла). Та ким образом, эта система «от крыта» на левый желудочек и на микроциркуляторное русло БКК (две открытые связи). Поскол ьку число внутренних связей намного больше внешних, данная система относительно закрыта. В цепоч ке «...внешнее воздействие → результат действия...»
- 167 - - 167 - прои сходит преобразование – «сердечный выброс → артериальное давление», а собственным результатом действия является «общее периферичес кое сос удистое сопротивление». Возможно наш Мир является замкн утой на себя и полностью закрытой системой. Но пока нам это неизвестно. 11. Управляемость систе м. Любая система содержит элементы (системы) управления, которые контролируют соответствие между результатом действия системы и поставленной целью. Эти элементы управления образуют блок управления. Управление системой осуществляется чере з задан ие устав ки в её блок управления, а управление её элементов исполнения – через задание уставок в их блоки управления. Любой рефл екс является проявлением работы блока управления. А поскольку бло к управления является неотъемлемой при надлежностью любых систем, живых и неживых, то у любых систем организма и на любых уровнях (включая клеточные и субклеточные) есть собственные рефлексы. С помощью рефлексов блок управления управляет элементами исполнения, которые должны выполнить цель ровно настолько, насколько это задано уставкой, ни больше, ни меньше (не минимально или максимально, а оптимально), по принципу – «необходимо и достаточно». Элементы управления следят за выполнением цели и если результат превышает заданный, блок управления заставляет элементы исполнения уменьшить фун кцию системы, если он ниже заданного – увеличить функцию системы. Цель диктуется внешними условиями по отношению к системе. Уставка вводится в систему через особый канал ввода уставки. Фактически орган управления системы постоянно сравнивает внешние условия и результат действия с устав кой. Если заданная уставкой цель выполняется, орган управления системы не делает никаки х действий. Если есть несоответствие между заданной целью и результатом действия системы, то орган управления воздействует на элементы исполнения таким образом, чтобы это н есоответствие исчезло (система действует). Ре шен ия органа управления зависят от наличия и величины несоответствия (рассогласованности) результата действия системы и её цели. Уставку (задание цели для данной системы) всегда задаёт верхняя (старшая) в цепи иерархии система. Она (устав ка) может меняться, в зависимости от «интересов» этой старшей системы А блок управления данной системы всегда будет следить за соответствием резул ьтата действия уставке (цели) и действовать т аки м образом, чтобы новый результат действия соответствовал новой уставке. Самоорганизующиеся системы могут поменять некоторые параметры устав ки, в зависимости от внешней ситуации. Но ни одна система не может помен ять собственную цель, поскольку цель всегда задаётся извне. Таким образом, система управляется п утём ввода в её орган управления уставки, которая вводится в систему извне, а сам орган управления управляет системой путём включения или выключения фун кции элементов исполнения – СФЕ. Чем большее число более мелких СФЕ входит в состав данной системы, тем точнее она сможет выполнять свои функции, поскольку число СФЕ оп ределяет число градаций (квантов) результата действия. Если должная функция системы не выполняется, это значит, что недостаточно резервов исполнительных элемен тов (СФЕ) и причины этого были рассмотрены выше.
- 168 - - 168 - Но это может быть также и потому, что блок управления выбирает неверное (не оптимальное) решение для управления. Последнее может быть в тех случаях, если у блока управления недостаточно информации для принятия верного решения (недостаточность ППС или ООС), или он слишком слаб для того потока ин формации, который приходит в него. Это может быть из-за нарушений афферентных или эфферентных путей между сенсорами и блоком управления, из-за дефектов самих сенсоров, или из-за дефектов или недоразвитости самого блока управления. Глава 2. Клиниче ские приложе ния те ории систе м. §1. Реакция, дефект и болезнь. (Диагностика и лечение с позиций системного анализа). Как уже было отмечено выше, основной задачей медиц ины является не только сняти е боли и страданий у больного, но и обеспечение ему возможности вести полномасштабный уровень жизни, который не должен отличаться от уровня жизни любого другого здорового человека. Медицина должна обеспечивать полное выздоровление и возврат к нормальным жизненным условиям всех без исключения больных. Для выполнения такой глобальной задачи предполагается, что у каждой клин ической дисциплины (кардиологии, пульмонологии, гастроэн терологии, и т.д.) есть две главные подзадачи:  диагностика – выявление ненормальностей функций органов, мешающих нормальному и полноценному образу жизни больного  лечение – ликвидация этих ненормальностей, если таковые обнаруживаются При этом предполагается, что ненормальности фун кции органов являются болезнью. Однако, как вы ше уже было отмечено, что нет фун кций органов, а есть фун кции систем. Функции органов – это, в принципе, функции систем, которые составляют эти органы. Сами органы фун кций не имеют. Следовательно, есть некоторая неопределённость в понятиях «болезнь», «диагностика» и «лечение», поскольку понятие «система» шире, чем понятие «орган». В чём же разница между понятиями «орган» и «система организма»? Различие между этими понятиями заключается в том, что «орган » является анатомо - морфологическим (структ урным) понятием, т.е., анализирует состав и взаиморасположение элементов (топологию). А поняти е «система организма » – фун кциональным, т.е., анализирует состав, взаимосв язь и взаимодействие элем ентов. Необходимо правильно соотносить эти два понятия. Например, нет фун кций лёгки х, а есть фун кции системы внешнего газообмена и функции некоторых подсистем системы кровообращения (сос удов ле гочного, или иначе, Малого Круга Кровообращения – МКК, сос удов бронхиального крово- и лимфообращения), которые входят в состав лёгких. Ф ункция системы внешнего газообмена – перенос метаболически х газов в воздушной среде, между о кружаю щей атмос ферой и венозной кровью, протекающей через МКК. Функция МКК – обеспечить необходимую площадь контакта крови, находящейся в капи ллярах МКК, с альвеолярным воздухом, для то го, чтобы кровоток мог обменяться метаболическими газами с этим воздухом.
- 169 - - 169 - Понятия «норма», «не норма» и «болезнь» определяют три различных класса состояний организма и являются основными понятиями медицины. В зависимости от того, что есть у пациента – норма, не норма, или болезнь, зависят наши врачебные действия в отношении данного больн ого:  если пациент в норме, то мы не должны вмешиваться в его состояние (не должны лечить)  если у пациента не норма, то в зависимости от вида «ненормы» и от наших возможностей мы – можем вмешиваться в его состояние (нужно лечить если есть дефект и нужно его исправить, если это возм ожно сделать ) – не можем вмешиваться (нужно лечить если есть дефект и нужно его исправить, но не всегда м ожем это сделать, так как наши возможности не безграничны. Например, у больного удалили лёгкое, но в данный момент его состояние достаточно стабильно. У него нет болезни, но есть дефект, который м ы исправить не можем.)  если у пациента болезнь, то мы должны проводить какие-то врачебные мероприятия, активно воздействовать на функциональное состояние организма больного (должны лечить). Понятие «норма » о чень растяжимое. Например, артериальное си столическое давление 120 и 190 mm Hg может быть нормальным, если первое из них получено в состоянии покоя, а второе – на пике нагрузки. Но такие же значения давления могут быть не нормальными, если первое получено на пике нагрузки, а второе – в состоянии покоя. В некоторы х случаях давление может подскочить в покое до 190 mm Hg и у нормального человека, если ему объявить что-нибудь очень неприятное. Но это нормальная реакция на сильный эмоциональный раздражитель. В чём же разница между реакцией и болезнью? Почему нам так важно знать, это реакция или болезнь? Вероятно потому, что если это нормальная реакция организма в ответ на что- то, то мы не должны вмешиваться в функциональное состояние организма, не должны его лечить. Любой живой организм обязан реагировать на обычные для условий его проживания внешние воздействия, потому что его реакция даёт нужный для его выживания результат действия. Это нормальное явление, и после прекращения внешнего воздействия он должен самостоятел ьно вернуться на свой исходный уровень, к своему первоначальному фун кциональному состоянию. Если же это болезнь, то будет происходить прогрессирующее разрушение СФЕ данного организма и мы обязаны вмешаться в этот процесс и активно воздействовать на организм с целью остановки дальнейшего разрушения его СФЕ. Попытаемся разобраться и определить, что же заключается в понятиях «норма», «не норма», «реа кция», «патология», «патологичес кий процесс», «дефект », «болезнь остра я», «порочный круг», «болезнь хроническая» «си ндром», «симптом», «диагн оз» и «лечение».
- 170 - - 170 - Ре акция. Реакция является действием системы на получение необходимого для её выживания результата действия в ответ на внешнее воздействие, т.е., является фун кцией системы. Реакция всегда специфична. Живой организм и его внутренние системы всегда должны реагировать на определённые внешние воздействия, и их реакция должна быть того качества и в том объёме, которые соответствуют данному возд ействию. Нап ример, в ответ на физическую нагрузку жи вой организм должен увеличить обмен метаболических газов (увеличить потребление кислорода и выделение углекислого газа), увеличить объём вентиляции лёгких, сердечный выброс и т.д. Температура тела поднимается в случаях ин фекционной атаки. Это нормальная реакция, если только она не превышает определённый критический уровень, возникающая вследствие усиления метаболизма, направленная на борьбу с ин фекцией (пирогенная терапия). Поэтому «сбивать » температуру не следует, потому что эта реакция помогает организму бороться с инфекцией. Но также возможно, что температура тела поднимается из-за специфического действия бактериальных токсинов, которые выделяют бактерии специально для подъёма температуры тела (пирогенная интоксикация), чтобы улучшить дл я себя условия размножения. Тогда необходимо «сбивать» температуру тела, чтобы не дать бактериям условий для размножения. Как же определиться, что нам делать? Для этого нужно определить – то что мы видим, это патологическая реакция или нормальная? Реакция может быть:  нормальной – нормореактивность  недостаточной – гипореактивность  чрезмерной – гиперреактивность  извращенной – вместо ожидаемой реакции происходит неожидаемая Нормореактивность (нормальная реакция) – фун кциональные резервы систем живого организма (ресурсы) полностью соответствуют силе внешнего воздействия и управляющие возможности блока управления позволяют подстраиват ь (управлять) СФЕ таким образом, чтобы результат действия точно соответствовал силе внешнего воздействия. Например, систолическое АД в 120 mm Hg в состоянии покоя и в условиях физической нагрузки до появления порога анаэробного обмена является нормальной реакцией. Совпадение актуальной кривой функции с должной является показателем нормореактивности. Гипореактивность системы (патологическа я реа кция) возникает в тех сл учаях, когда фун кциональных резервов (ресурсов) данной системы живого организма недостаточн о для данной силы внешнего воздействия. Причиной гипореактивности могут быть отсутствие или несрабатывание части СФЕ данной системы из-за их разрушения или блокирования (отсутствия функции), а также из-за неправильной работы блока управления, когда он не может подстраивать (управлять) СФЕ та ким образом, чтобы резул ьтат действия точно соответствовал силе внешнего воздействия. При гипореактивности результат действия системы будет недостаточным для выполнения цели. Например, систолическое артериальное давлени е (АД) в 120 mm Hg на
- 171 - - 171 - пике максимальной физической нагрузки является гипотоническим и не соответствующим величине нагрузки. Такое может быть вызвано, н апример, недостатком количества сар комеров миокарда (слабостью миокарда), ко гда у миокарда недостаточно ресурсов и сил для развития необходимой величины АД, например, атипичное АД (atypical blood pressure) у больных кардиомиопатией. Гиповентиляция лёгких при первичной альвеолярной гиповентиляции является гипореактивностью из-за поражения блока управления – нейронного дыхател ьного центра. Гипореактивность - это всегда патологическая реакция, указываю щая на недостаточность функции. Если фун кция восходящая (прямая), то показателем гипофункции является отставание актуальной кривой от её должной. Если функция нисходящая (обратная), то показателем гипофункции является превышение актуальной кривой её должной. Гиперреактивность системы (нормальная или патологическая реа кция) – резул ьтат действия системы превышает целевой. Может быть в тех случаях, когда функционал ьных резервов систем живого организма достаточно для данной силы внешнего воздействия, но либо блок управления не может подстраивать (управлять) СФЕ т аким обра зом, чтобы результат действия точно соответствовал силе внешнего воздействия (патологическая реакция из- за ненормальностей блока управления), либо данная система ко мпенсирует снижение функции сопряженной с ней системы (нормальная компенсаторная реакция из-за патологии сопряженных систем). Например, систолическое АД может быть повышено в покое (быть гипертоническим) в ответ на повышение общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС) для сохранения адекватного уровня сердечного выброса. Это н ормальн ая компенсаторная гиперреакция миокарда для сохранения сердечного выброса на необходимом уровне, который увеличивает силу своего сокращения в ответ на повышение ОПСС (на ненормальную реакцию сосудов, гиперреактивность в ответ на гиперрезистивность). Если считать патологией именно повышение АД, то можно снизить его, ослабив для этого миокард и снизив сердечный выброс. Но это абсурдный путь, потому что при таком снижении АД уменьшится кровоснабжение тканей. Можно снизить АД уменьшив каким - либо образом ОПСС. Это желательно, потому что увеличит кровосн абжение тканей и облегчит работу миокарда. У здоровых в покое систолическое АД равно 120 mm Hg, а на пике нагрузки оно повышается до 190 mm Hg и даже до 270 mm Hg, и это может быть нормой. Но это относительная норма. Если бы организм обладал бы бесконечными резервами, то ОПСС по мере увеличения нагрузки всё время падало бы пропорционально нарастанию сердечного выброса, систолическое АД не превышало бы его значений покоя и со хранялось бы, например, на уровне 120 mm Hg. Но организм имеет ограниченные ресурсы и эта ограниченность обусловлена би ологичес кой видовой недостаточностью, которая начинает проявляться в момент появления порога анаэробного обмен а (ПАО), когда за канчивается резерв сосуди сты х сегментов (ФЕП) и ОПСС п ерестаёт снижаться. В начале нагруз ки сердечный выброс нарастает и одновременно происходит подключение новых сосудисты х регионов к циркуляции и ОПСС падает. Поэтому с начала нагрузки и до момента появления ПАО АД не увеличивается. Но сосудистые резервы не бесконечны и, по мере нарастания нагрузки, наступает момент их исчерпания. С этого момента (исчерпания) ОПСС перестаёт падать, хот я сердечный выброс продолжает нарастать. Для увеличения кровотока чере з
- 172 - - 172 - неменяющееся ОПСС миокард должен перенапрягаться и повышать давление. Поэтому после появления ПАО АД начинает возрастать и достигать весьма внуши тел ьных ци фр, насколько хватает сил миокарда. Это гиперреакция миокарда, которая направлена на увеличение сердечного выброса (гиперреактивность в виде гипердинамии миокарда в ответ на относительн ую недостаточность сос удистого русла) – относительно нормальн ая компенсаторная реакция в ответ на высокую нагрузку. Нормал ьная потому, что встречается у всех здоровы х, но ненормальная гипертоническая потому, что указывается на биологическую видовую недостаточность сосудистого русла. Если ОПСС и сердечный выброс нормальные, н о сосудистая сеть переполнена избыточной жидкостью (общая гиперволемия), и/или тонус стенки артерий повышен из -за ненормальностей симпатической нервной системы или склероза артериальной стен ки, то АД также повысится. Но это уже ненормальная реакция – гиперреактивность из-за ненормальностей или блока управления (вегетативной нервной системы, эссенциальная гипертония), или же каких-либо элементов исполнения (склероз сосудистой стенки, поражения нефронов почек и т.д.). Извращенная реакция – это реа кция системы, котора я не соответствует её цели. Несоответствие может быть либо по количественному, либо по качественному признакам. Атипичное АД – это падение АД во время нагрузки (количественный признак). Анафилактический шок после съеденной кл убники, различные виды нарушения сна и психической деятельности, хронические изматывающие повышения температуры тела при многих патологически х состояниях – всё это различные патологические реакции, различающиеся по качественному признаку. Норма. Норма – это такое состояние живого организма (как и любой другой системы), которое позволяет ему выживать (существовать) в обычной среде проживания (функционирования), характерной для данного типа живых организмов (типа систем), и давать реакции такого качества и коли чества, которые дают ем у (системе) возможн ость предо хранят ь свои СФЕ от разрушения. Например, человек проживает в пустыне Калахари и прекрасно переносит очень сухой и жаркий климат бе з ка кого- либо ущерба для своего здоровья (бушмен). Если он может прожить в таких условиях многие десятки лет – он в норме, он здоровый человек. Он здесь родился, здесь же родились все его предки и их организм приспособлен для таки х условий жизни. Но если его поместить в условия тундры, он может там погибнуть, или как минимум заболеть (т.е., б удет разрушение его СФЕ), если не предпринять специальных мер, хотя в других условиях он здоровый человек. В то же время эскимосы прекрасно приспособлены для проживания в условиях тундры и не смогут нормально существовать без специальных мер в пустыне Калахари. Наличие серповидноклеточной анемии у аборигенов некоторых районов Африки является нормой, потому что помогает им против малярии. Понятие «норма» является относительным по отношению к среднестатистическому состоянию живых организмов (систем) в данных условиях проживания (существования). Если условия жизни меняются, то и состояние организма должно измениться. Если скорость изменений условий проживания меньше или равна скорости изменения состояния живого организма, то норма сохраняется, хотя живой организм может измениться достаточно
- 173 - - 173 - радикально. Поэтом у негры чёрные, а европейцы белые, мамонты были покрыты густой шерстью, а африканские слоны практически лысые. Если же скорость изменения условий внешней среды больше скорости изменения функционального состояния организма, то возникают «поломки » СФЕ, потому что возникают динамические переходные паразитные проц ессы, СФЕ начинают разрушаться и возникает болезнь. Патология. Патология – это несоответствие ресурсов систем живого организма обычным нормам условий проживания для данной группы живых организмов. Патология включает в себя два других важных понятия – патологическое состояние (дефект) и патологический процесс (болезнь: острая и хроническая, включающая порочный круг). Дефект. Дефект (патологичес кое состояние) – это недостаточное количество (отсутствие фун кций) каки х-либо СФЕ организма либо вследствие их разрушения, либо вследствие их недоразвития, либо вследствие блокирования их деятельности. Дефект – это статическое патологическое состояние, когда состо яние системы не меняется, но резервов данной системы недостаточно для обычных условий существования. Инфаркт миокарда – это не болезнь, а дефект мышцы сердца. Силы миокарда может быть достаточно для условий покоя, но недостаточно для работы в нагруз ке из-за недостаточного количества миокардиальных саркомеров. Дефекты всегда снижают качество жизни, потому что системы организма не могут обеспечить их реакции в нужном качестве и количестве. Отсутствие руки не является болезнью, но является дефектом, сильно ограничивает качество жизни данного субъекта. С таким дефектом можно прожить и сто лет без особых проблем, не принимая никакого лечения. Но качество жизни будет снижено, потому что одной рукой, например, очень сложно завязывать шнурки на туфлях. Дефект не всегда означает наличие болезни, но всегда является её следствием и всегда может предрасп олагать к ней. Если ка ка я- ли бо си стема имеет дефект, то её фун кциональные резервы снижены. В таких случаях сопряженные с данной другие системы перегружены (компенсаторное увеличение их функций – гиперреакция) и легко входят в насыщение уже при небольших уровнях нагрузки. Дальней шее увеличение нагрузки может привести к «поломкам» и разрушению СФЕ этих перегруженных сопряженных систем (функциональная перегрузка), и уже в них также могут появиться дефекты (принцип домино). В таких случаях происходит накопление дефектов. Болезнь. Болезнь (патоло гический процесс) – это динамический процесс разрушения СФЕ в ка ких- либо системах живого организма. Резул ьтатом этого процесса является появление и накопление дефектов. Если дефекты постоянно накапливаются, это значит, что происходит постоянное уменьшение числа СФЕ и функциональных резервов (ресурсов) данного организма, снижение его возможностей адекватно реагировать на внешние воздействия. В конечном итоге это приведёт к тому, что
- 174 - - 174 - данный организм не сможет давать адекватные реакции на всё более и более низкие нагрузки (внешние воздействия) и в конце концов даже состояние покоя будет для него чрезмерной нагрузкой. Это уже несовместимо с жизнью. Понятия «патологический процесс» и «болезнь» идентичны, а понятия «дефект» и «болезнь» – не идентичны, потому что «дефект» – это стационарное состояние, а «болезнь» – динамический процесс. Патологический процесс – это изменение патологического состояния в сторону снижения фун кциональных резервов из-за процесса выпадения функций каки х-либо СФЕ. Выпадение функций СФЕ может быть по двум основным причинам:  разрушени е СФЕ  недовосстановление СФЕ Разрушение СФЕ может быть либо вследствие чре змерно го внешн его воз действия (механическая травма, инфекционная атака, химическое поражение), либо вследствие разрушающего действия порочного круга (см. ниже). Разрушение СФЕ, вообще говоря, является обычным нормальным проц ессом, который всегда сопровождает любую жизнедеятел ьность организма вследствие их естественной изношенности. Как уже указывалось выше, любой объект, живой и неживой, подвержен отрицательной энтропии – разрушению, и результатом это го разрушения являетс я исчезновение СФЕ с выпадением их фун кций . Но у живых объектов есть особый аппарат, заново строящий (восстанавливающий) разрушенные СФЕ, и организм сам доложен восстанавливать разрушенные СФЕ. Этот аппарат использует два механизма:  обмен веществ ка к средство доставки энергетически х носителей и «строи тельного » материала, из которого строи т регенерируемые СФЕ  генетическая регенерация (структурная самореорганизация) – постройка новых СФЕ на месте разрушенных (регенерация элементов клеток и самих клето к тканей) из «строительного» материала, доставляемого механизмом обмена веществ. Если оба механизма исправны, то в норме всегда есть строгий баланс между количеством разрушаемы х и реген ерируемы х СФЕ. Если любой из этих механизмов или оба они неисправны, то процесс разрушения СФЕ будет превалировать над процессами регенерации и число СФЕ будет неуклонно снижаться. Кардиомиопатия является примером такого разрушения СФЕ (недовосстановление миофибрилл в кардиомиоцитах). Поэтому, если скорость восстановления разрушенных СФЕ равна скорости и х разрушения, то в нешне это будет выглядеть как отс утствие разрушения. Если же скорость восстановления СФЕ отстаёт от скорости их разрушения, это и будет патологическим разрушением СФЕ. Дефект и болезнь похожи тем, что в обоих случаях имеется отсутствие функций каких- либо СФЕ. Разница между дефектом и болезнью заключается в том, что дефект – это патологическое и неизменное (стац ионарн ое) состояние, при котором число СФЕ живого организма снижено, но не меняется, а болезнь – это патологический динамический процесс, при котором число СФЕ живого организма уменьшается.
- 175 - - 175 - Но мы уже говорили, что в организме постоянно происходят динамические процессы разрушения и восстановлени я СФЕ. Отсюда, признаком стационарности является постоянный баланс числа разрушаемы х и восстанавли ваемых СФЕ. Следовательно, дефе кт – это стационарное патологическое состояние, когда есть баланс числа ра зрушаемы х и восстанавливаемых СФЕ, но абсолютного числа СФЕ и не хватает дл я нормальных фун кций системы. А динамический патологический процесс (болезнь), это когд а баланс числа разрушаемы х и восстанавливаемых СФЕ постоянно смещается в сторону уменьшения числа восстановленных СФЕ. Поэтому, чтобы определи ть, это болезнь или дефект, мы должны найти признаки динамичности процесса. Если число СФЕ не меняется – это дефект. Если оно постоянно уменьшается – это болезнь. Ин фаркт миокарда является дефектом, а не болезнью. Болезнью является патологичес кий процесс в коронарных со с уда х, при котором их просвет неуклонно уменьшается и это приводит к инфаркту. Если разрушающее действие внешнего воздействия было однократным и не привело к гибели организма, но привело к разрушению части СФЕ, то результатом такого воздействия будет дефект в соответствующей системе. Естественно, функциональные резервы данной системы из-за этого снизятс я. Если чрезмерное внешнее воздействие будет продолжаться достаточно долго, то произойдёт накопление дефектов, п осколь ку всё боль шее и боль шее число СФЕ будет разрушатьс я, и , в конечном итоге, организм будет разрушен. Если патологический процесс не остановить, итогом будет смерть. Следовательно, чтобы оп ределить, болезнь это, или дефе кт, нужно проводить п овторные исследования, измеряя число СФЕ. Как это сделать – это совсем другой разговор. Сегодня такой технологии нет и в подавляющем числе случаев мы не можем измерять количество СФЕ различных систем организма, но мы пытаемся это сделать, используя различные косвенные параметры. Например, умень шение жизненной ёмкости лёгки х может указывать на уменьшение функциональных единиц вентиляции (ФЕВ) лёгки х. Дефект сокращения миокарда при радиоизотопном исследовании указывает на выключение функции определённого числа сократительных СФЕ ми окарда – саркомеров. Все выше приведенные рассуждения касаются не только цельного организма, но и его частей, включая клетки и их органеллы. Различные дистрофии и атрофии, патии, любые нарушения метаболизма клеток тканей, опухоли – всё это примеры дефектов и патологических процессов на клеточном уровне. Симптом. Симптом (от греч. sýmptoma — случай, совпадение, признак), признак какого-либо явления, например болезни. В медицине различают симптомы неспецифические (общие), встречающиеся при заболеваниях различного генез а (например, слабость, п овышение температуры тела), и патогномоничные, свойственные только данной нозологической фор ме, например, «кинжальная боль » в подложечной области при прободн ой язве желудка; субъективные (выявленные при расспросе больного) и объективные (при обследовании его с помощью осмотра, ощупывания, выстукивания, выслушивания, лабораторных и ин струментальных методов диагности ки). Выделяют симптомы – предвестники боле зни (продромальный период), ранние (начальные, напри мер боль в грудной клетке при воспалении лёгких) и поздние (например, симптомы раздражения брюшины при хо лецистите). Если характ ерные симптомы с самого начала заболевания отсутствуют, говорят об атипичном его течен ии (например, безболевые формы инфаркта миокарда). Современная терапия и профилактические прививки могут существенно менять симптомы
- 176 - - 176 - болезни, вплоть до их исчезновения. Совокупность симптомов заболевания – основа диагноза и прогноза (БСЭ, 1990). Симптом с позиций системного анализа – это нормальный или патологический признак деятельности тех систем, которые вовлечены в какой - ли бо проц есс. Эти признаки могут проявляться либо в виде определённых субъективных ощущений (комфорта, дискомфорта, болей, тошноты, головокружения и т.д.), либо в виде объективных признаков – определённых изменений форм, движения, функции , консистенции или цвета внутренних или наружных орган ов (припухлости, покраснения и т.д.). Синдром. Синдром (от греч. syndrome — скопление, стечение), определённое сочетание признаков болезни (симптомов), обусловлен ных единым патогенезом. Синдром не равнозначен болезни как нозологической форме, т. к. причины его могут быть различными, например: менингиальный синдром (раздражение мозговых оболоче к) может быть следствием нарушения мозгового кровообращен ия (субара хноидальное кровоизлияние) и менингококковой инфекции; синдром уремии — стадия (исход) многих почечных заболеваний и т. д. Основные признаки выявляются как при непосредственном исследовании больного (например, боль в животе, рвота, напряжение мышц передней брюшной стенки и/или т. н . симп том Блюмберга, свидетельствующий о раздражении брюшины, при остром животе), так и лабораторно- инструментальными методами (например, изменения электрокардиограммы при С. Вольфа – Паркинсона – Уайта – особой форме нарушени я функции миокарда) (БСЭ, 1990). Это не совсем корректное определение, п отому что синдром характериз ует ся ка к набор симптомов, но это внешние признаки синдрома, и такое определе ние мало что даёт для понимания процесса. Причём, такое определение может ввести в заблуждение. Например, у больных артериальной гипертонией (АГ) основным симптомом считается повышение артериального давления (АД). Но у многи х больных АГ на определённых эта пах заболевания возникает инфаркт миокарда и ослабленный миокард не может развивать высокие давления. Поэтому у таки х больных синдром АГ может продолжаться, но не быть его основного симптома – повышения АД (скрытая АГ). Следовательно, определение синдрома как набора симптомов ошибочно. Синдром с позиций системного анализа – это не набор внешних признаков, а механизм действия каких-либо систем, вовлеченных в определённых процесс. С позиций системного анализа АГ является не болезнью, а синдромом, определённ ым механизмом действия системы кровообращения, одним из необязательных симптомов которого является повышение АД, потому что при слабости миокарда этого симптома может не быть (скрытая АГ). Сущностью этого синдрома является увеличение объёма циркулирующей крови, повышение тонуса сосудов мы шечного типа, и/или (у больных) повышение ОПСС, и/или увеличение сердечного выброса. Этот синдром может сопровождать нормальные состояния организма, напри мер у здоровы х и спортсменов во время выполнения максимальных физичес ких нагрузок, или ненормальные состояния, например при поражении почек или при эссенциальной гипертонии. Острая болезнь. Острая болезнь – это разрушение СФЕ из- за чрезмерного внешнего воздействия.
- 177 - - 177 - Например, ожоги возникают вследствие чрезмерных тепловых воздействий, дизентерийный колит – вследствие инфе кцион ной атаки. Если удали ть тако е внешнее воздействие, то процесс разрушения СФЕ прекращается и сама острая болезнь также заканчивается, но после неё остаются различные дефекты. Существ уют фазы (периоды) острой болезни. Из них следует отметить две основные – фаза ра зрушения СФЕ (период действия разрушаю щи х фа кторов) и фаза восстановления, когда живой организм восстанавливает разрушенные СФЕ за счёт обмена веществ. В каждую фазу возникают соответствующие реакции. В первую фазу возникают реакции, направленные против фа кторов внешней среды, во вторую – реакции, результатом которы х является восстановлени е. Эффе ктивность этих реа кций зависит от ресурсов организма. Если ресурсов достаточно, то результатом будет полная ликвидация всех разрушений и дефектов (излечение). Если ресурсов недостаточно, то в период разрушения будет причинено больше дефектов, а в период восстановления – будет устранено меньше дефектов. Так происходит накопление дефектов. В сл учае чрезмерного превы шения внешнего воздействия происходит «поломка» (разрушение) каких-либо элементов живого организма, и фун кции этих элементов исчезнут. Возникнет дефект и если разрушения достаточно обширны, может произойти значительное ухудшение качества жизни, в плоть до смерти. Каким образом можно предотвратить разрушение от чрезмерного внешнего воздействия? Есть тол ько два способа: либо уменьшить силу внешнего воздействия до адекватной, соответствую щей фун кциональным резервам данного конкретного организма, либо ка ким- то способом увеличить его фун кциональные резервы, т.е., сделать организм адекватным нагрузке. Если обычный здоровый, но не подготовленный человек попадёт в ледяную воду, он сразу же подхватит воспаление лёгких. Купание в тёплой воде не причинит ему вреда. Следовательно, ледяная вода – это слишком сильное (чрезмерное) воздействие н а организм неподготовленного человека. Предохранение от купания в ледяной воде предотвращает от воспаления лёгких (первый способ). Периодическая закалка ор ганизма холодной водой приводит к развитию (раскрытию) дополн ительных резервов организма, усили вает функциональные резервы (второй способ). И та же ледяная вода уже не будет чрезмерным раздражителем для закалённого человека. Таким образом, оба п ути возможны. Есть люди, способные ходить по огню, пить кислоту, есть стекло и т.д. Они не родились такими, а развили свои способности путём специальных тренировок, т.е., усилили свои качествен ные и количественные ресурсы. Понятие чрезмерности – оно относительное. Чрезмерные внешние воздействия разрушают элементы системы и умен ьшают качественные и количественные ресурсы, снижают фун кциональные резервы. Но живой организм – это с амовосстанавли вающаяся система. Если возникает ка кое - либо разр ушение клеток или каких-либо тканей, то после прекращения разрушающего воздействия регенеративные системы живого организма должны восстановить их в полном объёме, и, вроде бы, фун кциональн ые резервы орган изма не должны снижаться. Более того, если он выстоял (не погиб), и не произошло массивных разрушений, то он должен сам себя
- 178 - - 178 - восстановить (вылечить). Организм должен реаги ровать на любое воздействие, даже чрезмерное, если он не смог от него уберечься. И если он выжил, то у него не должно быть никаких проблем со здоровьем и не надо ничего лечить, потому что у него ест ь регенеративные способности. Нужно просто хорошо отдохн уть, дать время на восстановление, и всё. И постараться не в ходить в условия чрезмерных внешних воздействий. В большинстве случаев так и происходит и перегрузки не причиняют нам существ енного вреда. Мы можем спокойно выдерживать и летнюю жару в 45o - 50oС, и зимние купания в проруби, и поднятия больши х тяжестей, можем переносить различные травмы и инфекции и при этом и ожоги рубцуются, и раны затягиваются, и болезни сами проходят если:  перегрузки не вызвали таких катастрофич ески тяжелы х «поломок», которые организм не в состоянии сам исправить  мы даём организму достаточно времени для исправления «поломок» при условии, что организм принципиально в состоянии сам с этим справиться. Даже если произошло первое «если», это ещё не значит, что возникла болезнь. Нам известно достаточно случаев обширн ых и тяжелых травм с ампутациями конечностей, различными эктомиями (пульмонэктомия, мастэктомия) и т.д., когда ор ганизм получал тяжелые дефекты и значительное снижение функций, но болезни после этого не было. Происходило снижение качества жизни, но не более того. У больных в этих случаях было определённое статическое (ста бильное) патологичес кое состо яние организма (дефе кты), но не патологический процесс. Сл едовательно, само разрушение СФЕ может привести к появлению патологического состояния, к дефектам, но не к патологическому процессу. В отношении второго «если », то вся система занятий спортом основана на этом (периодическое чередование максимальны х нагрузок с достаточно длительным восстановительным периодом и специальной диэтой) и такое «если » толь ко способств ует здоровью. Спорт основан на принципе постепенности нагруз ки. Если скорост ь прироста тренировочных нагрузок не превышает определённый порог, происходит увеличение фун кциональных резервов спортсмена, потому что постепенность повышения нагрузки даёт время на выработку соответсвующи х реакций систем организма. Постепенное привыкание к холодной воде вырабатывает устойчивость к холоду. Время лечит. Однако, часто мы видим больных, которые даже п осле окончания острой болезни продолжают болеть, т.е., процесс разрушения СФЕ всё продолжается, хотя видимых чрезмерных внешних воздействий нет. Например, больные хроническими воспалительными процессами в лёгких постоянно болеют, хотя находятся в тепле и постоянно предохраняются от чрезмерных внешних воздействий. У них постоянно происходит разрушение различных лёгочны х структ ур (патологичес кий процесс). В резул ьтате всё меньший и меньший уровень нагрузки будет приводи ть их к артериальной гипоксемии, вплоть до её появления в покое и невозможности обойтись без дыхания чистым кислородом. Почему так происходит? Что является движущей силой болезни в таких случаях? Что заставляет болеть без наличия чрезмерного внешнего воздействия? Почему даже без наличия чрезмерных внешних воздействий может происходить прогрессирующее снижение фун кций организма и ухудшение качества жизни? Что постоянно разрушает СФЕ систем организма? Почем у остр ая болезнь мо жет перейти в хроническую? Причин ой такого перехода является порочный круг.
- 179 - - 179 - Порочный круг. Порочный круг – это реакция системы н а собственн ый результат д ействия. Сущностью порочн ого круга является воздей ствие на систему собственного результ ата действия, потому что р езультат действия сист емы обладает независимостью от самой си стемы и может стать внешним воздействием для неё самой. Его основа – гиперреакция системы на обычное воздействие, потому что к силе этого внешнего воздействия добавляется сила резул ьтата действия самой системы. Поэтом у система (организм больного) всё время перегружена двойной нагрузкой – внешним воздействием плюс её же результатом действия. Таким образом, обычное внешнее воздействие плюс воздействие собственного результата действия в итоге даёт гипервоздействие и получается гиперреация системы (перегрузка системы). Резул ьтатом этой реакции является прогрессирующее разрушение собствен ных СФЕ с накоплением дефектов и прогрессирующим снижением качества жизни. На начальных стадиях, пока фун кциональные резервы ещё большие, п орочный круг срабатывает при относительно большой силе внешнего воздействия (при больши х нагрузках). Но по мере разрушения СФЕ и накоплени я дефе ктов нарастает перегрузка смежны х систем и их разрушение (принцип домино), уровень переносимости нагрузки будет снижаться и со временем даже слабые внешние воздействия будут вызывать срабатывание порочного круга и могут оказаться чрезмерными. В конце концов уже состояние покоя будет чрезмерной нагрузкой для организма с разрушенными СФЕ, а это уже не совместимо с жизнью. Рассмотрим это на примере больных с дефе ктом межпредсердной перегородки (ДМПП) – врождённого отверстия между левым и правым предсердием. Само по себе наличие этого отверстия не даёт никаких болезненных ощущений. У многих людей такое отверстие в межпредсердной перегородке есть на протяжении всей их жизни и они при этом не являются больными. Это так называемое foramen ovale – нормал ьный анатомический объект, фун кционирующий во внутриутробном периоде жизни, но который прекращает свои фун кции после рождения. Иногда после рождения это отверстие не закрывается, но и не фун кционирует и не является причиной сердечной патологии, потому что во время систолы перегородки предсердий это отверстие сдавливается и не пропускает через себ я шунтирующий кровоток. Если же во время систолы предсердий через это отверстие протекает поток крови из левого предсердия в правое (сброс кровотока слева - направо), это уже патологический проц есс. В результате через лёгкие протекает увеличен ный поток крови – основной (метаболически й) п оток венозной крови и з полых вен, который обеспечивает метаболизм, плюс дополнительный (шунтовой, из-за сброса кровотока слева-направо) из левого предсердия. Возникает лёгочная гиперволемия (переполнение лёгких кровью), которая с течением времени приводит к морфологической перестройке сосудов МКК с последующей их редукцией и развитием лёгочной гипертензии. Затем присоединяется перегрузка и последую ща я недостаточность миокарда правого жел удоч ка с развитием сердечной недостаточности. Смерть наступает в относительно молодом возрасте. Признанно, что наиболее эффективным способом лечения данной болезни является хирургическая коррекция, например, закрытие ДМПП путём пластики дефекта. В зависимости от степени выраженности величины сброса кровотока слева -направо и степени лёгочной гипертензии различают три группы больных:
- 180 - - 180 -  с относительными показаниями к операции (почти отсутствие сброса)  с абсолютными показаниями к операции (выраженный сброс и/или начальная стадия лёгочной гипертензии )  с относительными противопоказаниями к операции (высокая степень лёгочной гипертонии ). У всех больных имеется один и тот же порок сердца, но с больными первой группы мы не уверены, есть ли у них болезнь, или нет и мы не знаем, что с ними делать. В отношении второй группы мы уверены, что у них есть болезнь и мы точно знаем, что с ними делать. В отношении третьей группы мы уверены, что у них есть болезнь, но мы не знаем точно, что с ни ми делать. Как видим, при одном и том же поражении сердца отношение к выбору наших действий может быть совершенно противоположным. Следовательно, не сам анатомический дефе кт является критерием выбора врачебных действий. Попробуем выяснить, что же является объективным критерием выбора наших действий. Известно, что лёгкие могут пропускать через себя потоки крови, не превышающие уровень состояния покоя в 2-3 раза [10]. Если кровоток увеличивается более, чем в 2-3 раза, начинают срабатывать механи змы за щиты капиллярного русла МКК от перегруз ки, потому что возникает угроза их разрыва от переполнения. Такими механизмами являются, например, рефлекс Озорио-Руссека (рис. 37В) и рефлекс Китаева (рис. 37С). Первый из них работает при прекапиллярной лёгочной гиперволемии, а второй – при посткапиллярной. У больных ДМПП вследствие шунтового кровотока слева-направо уже при небольшой нагрузке может быть значительное увеличение лёгочного кровотока, хотя в покое кровоток может быть небольшим. Каждый раз, когда будет возникать небольшая нагрузка, будет резкое возрастание (перегрузка) лёгочного кровотока и срабатывание рефлекса Озорио - Руссека. Цель этого рефлекса – снизить поток крови через лёгкие. Его сущност ь в том, что при перерастяжении стенок лёгочной артерии, которая нахо дится перед пре капиллярными сфинктерами (прекапиллярная лёгочная гиперволемия), повышается сопротивление лёгких [30]. Мы шцы прекапиллярных сфинктеров при этом сокращаются и закрывают просвет лёгочных капилляров, возникает транзиторная (преходящая) лёгочная гипертензия. Чем чаще будет нагрузка, тем чаще будут работать мы шцы прекапиллярных сфинктеров, тем больше будет и х гипертрофия (утолщение мы шц прекапиллярных сфинктеров). Здесь мы не касаемс я спорного вопроса об отсутвии прекапиллярных с финктеров в лё гки х, роль которых, вероятно, исполняют терминальные артериолы или другие артериальные структуры. Сначала это будет происходить при должных максимальных нагруз ка х. Затем гипертрофия достигнет таки х степеней, что просвет прекапиллярных сфинктеров уже будет закрыт постоянно (стойкая или постоянная лёгочная гипертензия). С этого момента уровень переносимой максимальной нагрузки будет неуклонно снижаться и спустя определённое время лёгочная гипертензия будет уже в состоянии покоя. Гипертрофия возникает в результате частого сокращения мышц прекапиллярных сфинктеров. Результатом действия этой гипертрофии является повышение сопротивления
- 181 - - 181 - сосудов лёгки х. Мы уже говорили о том, что результат действия стан овится независимым от системы-донора его породившей. Поэтому он может стать внешним воздействием для той же системы, которая в этом случае уже становится системой-реципиентом. Результат дей ствия ходит по кругу (порочному кругу). Гипертрофия мышц прекапиллярных сфин ктеров является резул ьтатом действия системы за щиты сос удистого русла МКК от прекапи ллярной гиперволемии. Повышение давления в лёгочной артерии увеличивает гипертрофию мы шц и сопротивление прекапиллярных сфинктеров, а увеличение этого сопротивлени я увеличивает давление в лёгочной артерии и усиливает гипертрофию сфинктеров. А В. Человек не может находиться всё время в покое. Он должен двигаться, особенно дети. Поскольку порок врождённый, а дети постоянно двигаются, то рефлекс Озорио -Руссека у них постоянно работает. Это приводит к прогрессирующей гипертрофии прекапиллярных сфинктеров и нарастанию редукции легочного капиллярного русла, которая приводит к усилени ю рефле кса Озорио- Руссека, который усиливает редукцию лёгочного капиллярного русла, который усиливает рефлекс Озори о- Руссека... Так работает порочный круг [17]. Таким образом, у больных ДМПП на начал ьных стадиях болезни возникает защитная реакция прекапиллярных с финктеров – нормальная реакция на чрезмерный раздражитель 1 13 14 16 15 1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 1 18 14 19 17 Рис. 37. Развитие лёгочной гипертензии у больных ДМПП. Нормальное лёгочное кровообращение (А). Прека пиллярная с тадия лёгочной гипертензии (В). Посткапиллярная с та дия лёгочной гипертензии (С). 1 – рефлекс Озорио-Руссека; 2 – открытые прекапиллярные сфинктеры; 3 – рефлекс Китаева; 4 - барорецепторы в стен ке ЛА; 5 – лёгочная артерия; 6 - миокард ПЖ; 7 – неработающий вну трилё гочный шун т; 8 – капилляры МКК; 9 – барорецепторы в стен - кеЛВ;10–ЛВ;11–миокардЛЖ;12– кровоток в БКК; 13 – закрытые прекапиллярные сфинктеры; 14 – закрытые капилляры МКК; 15 – шунтовой кровоток слева-направо; 16 – гипертрофированный миокард ПЖ; 17 – шунтовой кровоток справа-на лево; 18 – подклапан ный стеноз ЛА; 19 – внутрилёгочный шунт. С
- 182 - - 182 - (повышенный лёгочный кровоток из-за шунта слева-направо, лёгочная гиперволемия прекапиллярного типа) во время обычных нагрузок (обычное внешнее воздействие). Со временем эта реакция приводит к гипертрофии мышц прекапиллярных сфин ктеров (результат действия этой реакции), что вызывает усиление реакции (гиперреакция, патологическая реакция), а гиперреакция усиливает гипертрофию , начинает работать порочный круг. В итоге появляется и прогрессирует гиперреакция на всё более низкую нагрузку (более низкое внешнее воздействие). Порочный круг на основе рефлекса Озорио-Руссека у больных ДМПП не является единственным [17]. По мере прогрессировани я редукции лёгочного капиллярного русла растёт давление в лёгочных сосудах и, следовательно, в правом желудочке. Со временем миокард правого желудочка также гипертрофируется и возникает подклапанный стеноз лёгочной артерии, что ещё больше увеличив ает давление в нём же. Это увеличение давления ещё больше перегружает миокард правого желудочка и усиливает его гипертрофию (второй порочный круг). Повышение давления в правом желудочке приводит к повышению давления в правом предсердии, и оно может достигнуть такой степени, что превысит давление в левом предсердии. С этого момента шунт поворачивает обратно – справа-налево (рис. 37С). Это приводит к повышению давления в левом предсердии и затрудняет отток крови из лёгочны х вен в левое предсердие. Возникает перерастяжение их стенок и уже с их барорецепторов начинает срабатывать рефлекс Китаева. Сущност ь этого рефлекса в том, что при перерастяжении стенок лёгочных вен повышается сопротивление сосудов лёгки х [19]. Этот рефлекс похож на рефлекс Озорио-Руссека, но исходит не с лёгочной артерии, а с лёгочны х вен (рис. 37С). В результате давление в лёгочной артерии ещё больше повышается, это усиливает рефлекс Озорио-Руссека (усиление первого порочного круга), усиливает гипертрофию миокарда правого желудочка (усилени е второго порочного круга), ещё больше поднимает давление в правом и, соответственно, в левом предсердии (третий порочн ый круг). Разорвать один порочный круг (вылечить) относительно просто. Разорвать два порочных круга намного сложнее. Разорвать три порочн ых круга может быть уже невозможн о. Таким образом, критерием выбора лечебны х мероприятий является не наличие какого - либо дефекта, а наличие порочного круга, который обусловлен этим дефектом, и возможность его ликвидации. Если есть порочный круг, необходимо проводить лечение – ликвидировать порочный круг, но при условии, что это вообще возможно. Если мы можем ликвидировать порочный круг, лечение даст положительный эффект. Если нет порочного круга, или его невозможно ликвидировать, то нет смысла проводить радикальное лечение. Мы всегда обращаем внимание на те внешние воздействия, которые оказывает на нас внешняя среда, но практически никогда не учитываем те воздействия, которые оказывает порочн ый круг. Поэтом у для н ас становится сюрпризом, если вдруг мы обнаруживаем, что в ответ на очень маленькую нагрузку у больного вдруг резко поднимается АД (артериальная гипертония). Но если мы будем постоянно у него измерять ОПСС и/или ОЦК, мы увидим, что именно они запускают порочный круг и являются причиной артериальной гипертонии. Порочный круг чем похож на систему. Он, как и система, также представляет собой взаимодействие элементов. У него есть практически все составляющие систем – элементы исполнения и петля обратной связи. Он также реагирует на специфическое внешнее воздействие, а его элементы исполнения являются по совместительству также элементами
- 183 - - 183 - исполнения других систем организма. Но в отличие от нормальных систем у порочного круга петля обратн ой связи не отрицательная, а положительная, и соединяет выхо д системы не с блоком управления системы, а с её входом внешнего воздействия. Она заставляет эту ненормальную систему действовать «вразнос», на саморазрушение. Существ уют системы, у кото рых е сть петля положительной обратной связи (ПОС), например, различные генераторы , в том числе генераторы ритма сердца (синусовый и Ашов-Талалаевский узлы, электронные пейсмекеры). Но в них ООС предохраняет элементы исполнения от гиперреакций и сдерживает (контролирует) работу ПОС. В порочном круге нет петель ООС, или же влияние петл и ООС сильно ослаблено. В отличие от нормальной системы, которая даёт нормальную реакцию в ответ на нормальное максимальное внешнее воздействие, порочный круг даёт гиперреакцию в ответ на нормальное или даже сниженное внешнее воздействие, потому что к силе внешнего воздействия присоединяется сила собственного результата действия. Фактически он даёт реакцию на собственную реакци ю, в этом заключается порочность круга. Если не разорвать порочный круг, система (живой организм) будет разрушена и не сможет сущест вовать. Поэтому наличие порочного круга является показанием к проведению соответствующего лечения. Порочные круги могут работать на любы х уровнях любы х систем живого организма, начиная от субклеточных, например, на уровне выработки клетками п атологических бел ков (например, сурфактанта в лёгки х при альвеолярном протеинозе) или невыработки определённых веществ (например, инсулина), на уровне репликаций ДНК во время деления клето к ( генети ческие болезни, раковые оп ухоли и т.д.), на уровне клеточных конгломерато в или тканевых структур (воспаления, отёки, дистрофии и т.д.), и кончая большими системами, такими как система обмена метаболи ческих газов (СОМГ). Порочные круги являютс я принадлежностью не только биологически х систем. Различные мафии в социальных системах больши х сообществ людей, паника толпы людей и т.д., являются примерами порочных кругов на уровне социальных или национальных структ ур. Флаттер и саморазрушение крыльев самолёта при определённом режи ме полёта является характерным примером порочного круга в авиационной технике. Порочные круги могут возникать у любого субъекта, даже у здорового или супермена (спортсмена), если дать ему соответствую щую чрезмерн ую нагруз ку. Как уже вы ше отмечалось, чрезмерность – это понятие относительное, по отношению к ресурсам данного конкретного ор ганизма. Пере груз ками являются любые нагрузки, которые превышают фун кциональные резервы организма (чрезмерные нагрузки). Перегрузка – это не обязательно поднятие веса в 200 кг. Для спортсмена высокого ранга это вообще не перегрузка, а обычная тренировочная нагрузка. Для него перегрузкой будут уже 250 кг и выше. А для больного человека и 3 кг могут оказаться перегрузкой. Любые внешние воздействия являются нагрузками. Ими могут быть введение объёмов жидкости (гиперволемические нагрузки), сахара (гипергликемические нагрузки), или высокая температура (гипертермические нагрузки), условия стресса (психические нагрузки) и т.д. Хирургическа я операция также является сп ецифической нагрузкой. Все эти воздействия могут быть и перегрузками, в зависимости от ресурсов организма, им противостоящих.
- 184 - - 184 - Хроническая болезнь. Хроническая болезнь – это процесс разрушения СФЕ организма из-за срабатывания порочного круга. У хронически х больных порочный круг зап ускает «принцип домино» – перегрузка смежных с дефектом СФЕ приводит уже к и х разрушению и накоплению их дефектов. Это разрушает системы организма и приводит к прогрессирующему снижению ресурсов живого организма. Таким образом, в ответ на чрезмерное внешнее воздействие нормальный организм всегда даёт нормальную максимальную реакцию, но при этом могут быть «поломки » каки х либо его частей. Если нет катастрофических «поломок» и регенеративных ресурсов организма и времени периода восстановления достаточно, то все «поломки », если таковые и произошли, должны быть ликвидированы и организм должен вернуться в норму (самоизле читься). Но если повторные атаки чрезмерн ого внешнего воздействия повторяются достаточно часто, то «поломки » (дефекты) будут накапливаться, потому что организм может не успевать их исправлять, и его системы будут давать компенсаторную гиперреакцию. Это уже будет и х перегрузка в ответ на нормальный или даже сниженный раздражитель. Но перегрузка – это и есть чрезмерное внешнее воздействие. Т.е., круг замкнулся. Таким образом возникает и работает порочный круг. Если есть дефекты, то организм уже не сможет противостоять против обычных нагрузок. С этого момента уже сниженный уровень нагрузок будет для него чрезмерным, и порочный круг продолжит работать. Разрушение одних СФЕ через порочный круг приводит к разрушению други х СФЕ («принцип домино»), и качество жизни данного субъекта будет неуклонно снижаться. Следовательно, повторение перегрузо к, сначала абсолютных (выше нормативных), а затем и относительных (нормативных и ниже нормативных, но на фоне сниженных резервов организма являющи хся сверхнормативными), приводит к накоплению дефектов и снижению порога чрезмерности внешнего воздействия на организм больного. Если данный больной попытается вести прежний образ жизни, т.е., продолжить прежний уровень нагрузок, то процесс разрушения его СФЕ продолжится и уже обычные и даже сниженные нагрузки будут для него чрезмерными. Порочный круг будет постоянно срабатывать и постоянно разрушать СФЕ различных систем организма. Процесс разрушения СФЕ и накоплени я дефектов можно приостановить, если снизить уровень жизни, т.е., снизить уровень нагрузок до уровня ниже порога срабатывания порочного круга. Тогда даже при наличии дефектов и при сниженном функциональном состоянии можно прожить без всякого лечения, но качество жизни при этом будет снижено. Если попытаться повысить качество жизни (увеличить нагрузки) без соответств ующего лечения, это опять приведёт к перегрузкам и срабатыванию порочных кругов, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Если порочные круги срабатывают в состоянии покоя больных, то без лечения уже вообще невозможно. Хроническая болезнь – это понятие относительное, по отношению к силе внешнего воздействия. Если уровень внешнего воздействия (уровень нагрузок) таков, что начинают срабатывать порочные круги, то возникает динамический процесс (патологический проц есс) разрушения СФЕ систем организма, возникает рецидив хронической болезни. Если уровень внешнего воздействия ниже порога срабатывания порочных кругов, то патологический процесс не возникает (ремиссия).
- 185 - - 185 - Отсюда, рецидив хронической болезни (обострение) всегда возникает при превышении уровня внешнего воздействия над порогом срабатывания порочного круга. При ремиссии уровень внешнего воздействия ниже порога срабатывания порочных кругов (затихание болезни). Зная это можно понять, почему возникают рецидивы и ремиссии, и для клинической практики это имеет первостепенное значение. Если у больного рецидив, даже без видимых сильных внешних воздействий, нужно поискать у него какой -либо порочный круг, дл я которого обычное или даже сниженное воздействие является чрезмерным. Постановка диагноза. Таким образом, корнем острой болезни является экстремальное внешнее воздействие, а корнем хронической – порочный круг. Для то го, чтобы определить корень острой болезни (поставить диагноз), необходимо выявить те экстремальные внешние воздействия, которые разрушают организм. А для определения корня хрон ичес кой болезни необходимо выявить порочн ые круги. Следовательно, для постановки диагноза острой болезни необходи мо выявить:  наличие факторов перегрузок (м еханических, токсических, инфекционных, терм ических и т.д .)  наличие дефектов (отсутствие функций каких-либо СФЕ и анатом ические нарушения)  функциональные резервы систем организма (число соответствующих норм альных СФЕ) Для постановки диагноза хронической болезни необходимо:  выявить функциональные резервы систем организма  выявить порочные круги  выявить уровень нагрузок, на котором начинают срабатывать порочные круги  сравнить уровень ежедневных обычных бытовых нагрузок с уровнем срабатывания порочных кругов Выполнение всех этих действий не всегда представляется возможным, но они необходимы для полноценной диагностики состояния больного. Подсчитывать число соответствующих СФЕ мы пока не умеем, но можем оценивать их по различным косвенным признакам. Для выявления фун кциональных резервов организма нужно заставить работать все его соответств ующие СФЕ. Это можно сделат ь п утём дачи больному постепенно повышающейся до его максимума соответствующей нагрузки, например, физической, жидкостн ой, термической и т.д., в зависимости от того, ка кую систем у исследуем. Если больной не выдерживает максимальн ую должную нагрузку, это значит, что у него отсутствуют функции каких- либо СФЕ.
- 186 - - 186 - Морфологичес кие методы исследования (рентген, компьютерная томографи я, ультразвуковое зондирование и т.д.) также могут помочь в оценке функциональных резервов. Если мы видим признаки деструкции тканей, это однозначно указывает на нехватку соответствующих СФЕ. Мы пока ещё далеки от того уровня диагностики, который позволит нам о тветить на все выше перечисленные вопросы. Мы можем выявить и измерить зону поражения (воспаления, деструкции или опухоли), но эти зоны уже в ключают многие тысячи, а то и миллионы СФЕ, таких как, например, саркомеры, функциональные единицы перфузии (ФЕП) или фун кциональные единицы вентиляции лёгких (ФЕВ). Мы не можем пока измерять или даже приблизительно определять число каки х-либо СФЕ, но можем, например, измерять их суммарный объём (например, суммарный объём всех ФЕВ равен функциональной остаточной ёмкости лёгки х минус суммарный объём трахео- бронхиально го дерева), или измерить их максимальн ую интегральную фун кцию – максимальную вентиляцию лёгких, и т.д. Выявить порочные круги очень сложно, если в каче стве аналитического и нструмента используется ст атистика, котор ая может описывать только статичес ки е состояния. Порочный круг – это динамический процесс, для описания которого необходимо применять детерминированные математические модели, которых пока ещё очень и очень мало. Однако мы являемся свидетелями очень быстрого развития врачебной технологии и, возможно, не в столь отдалённом будущем новая технология позволит нам успешно решать все задачи диагностики на всех уровнях систем организма, начиная с субклеточного и кончая большими си стемами , вп лоть до оценки ц ельного организма. Лечение. Лечение – это активное воздействие на ситуацию вокруг организма и/или системы организма с целью:  ликвидировать или уменьшить чрезмерные внешние воздействия, разрушающие СФЕ систем организма (радикальное лечение)  ликвидировать (разорвать) порочный круг или уменьшить его разрушающее действие, если он возник (радикальное лечение)  усилить функцию пораженной (дефектной) системы организма, если это не приводит к усилению срабатывания порочного круга (симптоматическое или па л лиативное лечение)  усилить функцию сопряженных с дефектной систем, если это не приводит к уси лению разрушающего действия п орочного круга, связанного с поражен ной системой, или развитием порочных кругов в других сопряженных системах по «принципу домино» (симптоматическое или па л лиативное лечение)  заменить разрушенные СФЕ на нормальные или их вырастить (восстановительное лечение)
- 187 - - 187 - Например, применение антибиотиков – это ликвидация внешнего воздействия, которым является ин фекция. Хирургическо е за крыти е ДМПП – это ли квидация порочного кру га. Препараты дигиталиса или допамина усиливают функцию пораженной системы (сократи тельн ую функцию миокарда). Моче гонные усиливают функцию сопряженных систем (почки входят в состав системы стабилизации артериального давления). Протезирование митрального клапана, пересадки органов или лечение инсулином – это замена разрушенных СФЕ. Объём лечения может быть как максимал ьным (включать в себя все выше перечисленные пункты), так и минимальным. При острой пневмонии никто не назначает сразу же стероиды, хотя пневмония – это воспалительная реакция. Такая реакция, как правило, всегда должна возникнуть и возникает в ответ на инфекционную атаку. После прекращения этой атаки и устранения инфекции должна быть фаза восстановления, когда организм сам должен и может справиться с теми разрушениями, которые причинила инфекция. В таких случаях достаточно приёма только антибиотиков (ликвидация внешнего воздействия), и то не всегда, всё остальное организм может и должен сделать сам. Но если разрушения привели к появлению порочных кругов, то, возможно, придётся использовать весь доступный арсенал врачебных действий. Однако, какой бы объём мероприятий не был в ыполнен, последовательность действий всегда должна быть одинаковой. Мы не можем заниматься ли квидацией порочного круга или заменять разрушенные СФЕ, если чрезмерное внешнее воздействие продолжает оказывать свое разрушающее действие. Мы не можем усилить фун кции систем или заменять ра зрушенные СФЕ, пока порочный круг продолжает и х разрушать. Иногда мы можем ошибаться, решив, что уже справились с порочным кругом, и решиться на замен у разрушенных СФЕ (например, на пересадку сердца или други х внутренних органов) , в то время как порочный круг всё ещё продолжает свое разрушительное действие. Но такие ошибки лучше не делать, поскольку они могут очень дорого стоить и в прямом, и в переносном смысле, потому что порочный круг продолжит разрушать пересаженный орган. Таким образом, целью лечения является ликвидация корня болезни – чрезмерных внешних воздействий в случае остры х болезней, или порочного круга в случае хронически х болезней. Стрессовые ситуации (холод, жара, проживание в городе, нервные перегрузки в виде авральных мыслительных напряжений или эмоциональных переживаний), различные инфекции, травмы, отравления и пр., могут быть чрезмерным внешним воздействием на организм субъекта. Если эти чрезмерные воздействия не привели к катастрофическим разрушениям в организме, то при условии ликвидации этих воздействий организм сам должен справится с восстановлением своих функций, без дополнительных лечебных мероприятий (лечения), что и происходит в жизни в большинстве случаев. Если после подобных катастрофически х разрушений возникают порочные круги, то их необходимо ликвидировать (проводить лечение). В заключение осталось лишь добавить, что всё сказанное в отношении нормальных и патологических состо яний и процессов (реакций, дефе ктов и болезней), а также постановки диагноза и лечения, остаётся справедливым в отношении не только человеческого организма, но и в отношении любых систем всех миров: минерального, животного и растительного. Мир те хники был со здан челове ком и является частью минерального мира. Любой владелец автомоби ля знает, что если в его машине что- то сломалось (было чрезмерное внешнее воздействие) и появился дефект, то транспортные возможности его машины резко снижаются. И если сразу не отремонтировать машину, то поломки начн ут катастрофичес ки нарастать (порочный круг) , потому что начн ёт срабатывать принцип
- 188 - - 188 - домино. И чтобы «вылечить» машин у, нужно постоянно предохранять её от чрезмерных внешних воздействий и ликвидировать дефекты. Выводы: 1. организм человека реагирует на любое внешнее воздействие как и любая другая система 2. реакция организма на внешнее воздействие может быть:  нормальной  гиперреактивной  гипореактивной  извращенной. 3. организм человека может быть в дв ух возможных состояниях и дв ух динамически х процессах:  норма – нормальное состояние: число нормально функционирующих СФЕ достаточно для нормального проживания в условиях данной внешней среды и в этих условиях оно не меняется  дефект – патологическое состояние: число нормально фун кционирующи х СФЕ недостаточно для нормального проживания в условиях данной внешней среды, но в определённых условиях оно не меняется  острая болезнь – патологический процесс: число нормально фун кционирующи х СФЕ постоянно умен ьшается из- за разрушающего внешнего воздействия  хроническая болезнь – патологический процесс: число нормально фун кционирующи х СФЕ постоянно уменьшается из-за разрушающего действия порочного круга, по принципу домино а. порочный круг – это реакция какой-либо системы на собственный результат действия. 4. диагностика острой болезни:  выявление факторов чрезмерного внешнего воздействия на организм (механических, инфекционных термических и т.д.)  выявление дефектов, причинённых факторами чрезмерного внешнего воздействия 5. диагностика хронической болезни:  выявление порочных кругов  выявление уровня нагрузок, на которых начинают срабатывать порочные круги
- 189 - - 189 -  выявление дефектов, причинённых порочными кругами 6. симптом – это признак нормальной, гипо- или гиперфункции каких-либо СФЕ или подсистем организма 7. синдром – это механизм действия каких-либо подсистем организма 8. радикальное лечение острой болезни – это прекращение действия факторов чрезмерного внешнего воздействия на организм (механически х, ин фекционных термических и т.д.) 9. радикальное лечение хронической болезни – это прекращение действия (разрыв) порочных кругов в организме 10. симптоматическое или паллиативное лечение – это:  усиление или ослабление функции пораженной (дефектной) системы организма  усиление или ослабление функции систем, сопряженных с дефектной 11. восстановительное лечение – замена разрушенных СФЕ на нормальные п утём пересадки или их выращивания. Заключе ние . Факты показывают, что весь наш Мир состоит из систем и он сам является самой большой Системой, известной нам. В принципе, наш Мир можно было бы назвать миром систем, потому что в самом его удаленном и потайном уголке соблюдаются целевые законы сохранения и причинно-следственных ограничений. Поэтому в нашем Мире нет хаоса, а есть порядок. Только порядок природный. Возможно есть другие миры, где нет систем, например, мен тальный (?), в котором царит непредсказуемое желание и в котором, возможно (?), не работает закон сохранения. Пока мы ничего такого толком не знаем, хот я наше Эго целиком и полностью принадлежит ментальному миру. Кроме самого факта существования Эго, и то под сомнением, другого нам почти ничего не известно. Когда-нибудь ответы на эти вопросы, возможно, будут найдены. Пока же мы попытались понять, что же является системой, из чего она состоит и по каким законам она фун кционирует. Мы выяснили относительность понятия «система»: любой объект является системой, если он выполняет какую-либо определённую и необходимую кому-либо или чему-либо цель. Если кому-либо или чему-либо нужно что-то и данный объект может это выполнить, то этот объект является системой для этого. Но если появится потребность в другом, а данный объект не может выполнить это «другое», то этот объект уже не будет системой, потому что только его возможность выполнять требуемое причисляет его к понятию «система». Если у вас есть цель пойти в кинотеатр посмотреть кино и велосипед может довезти вас до кинотеатра, то он является системой для перевозки. Но когда вы уже приехали на нём в кинотеатр и сейчас у вас другая цель – купить билет, чтобы зайти в кинозал, то велосипед не является системой для прохода в кинозал (он уже не система, не билет, а обуза).
- 190 - - 190 - Познание Мира даётся только за счёт реа кций между си стемами , а хара ктер и сложность этих реакций оп ределяется сложностью блоков управления систем. Реакции систем фактичес ки являются рефле кса ми. Определённые рефле ксы ос уществляются на уровне соответствующих анализаторов. Следовательно, рефлексы неживых объектов и живых организмов полностью определяются бло ками управлен ия. Поэтому рефле ксы являютс я принадлежностью не только живых, но и не живых систем. Поэтому непрерывная цепь развития блоков управления систем даёт непрерывную цепь развития жизни. И уровень жизни зависит от сложности реакций (рефлексов) системы. Следовательно, уровень жизни, например, атомов или минеральных тел очень низкий. Таким образом, дл я любой группы элементов не состав си стемы, а именно цель является системообразующим фа ктором. Неопределённость понятия «система » была связана прежде всего с недооценкой понятий «цель системы», «фун кция системы» и «действия системы». Вероятно, значение и роль цели точнее всех определил всё же Аристотель, указав ший на цель как «то, ради чего » нечто существ ует. Если принять, что системообразую щим фактором является цель, а весь Мир заполнен только системами, то всё существует ради цели. Это почему-то игнорировалось всеми, кто так или иначе использовал понятие цели. Почти во всех литературных источниках можно встретить указания на связь между понятиями «система» и её целью, но нигде не указывается на то, что именно цель определяет систему. Есть цель, под эту цель необходима система, и под эту цел ь строится система из тех элементов, которые способны действовать для достижения данной цели. Состав системы «п одбирается» т аким обра зом, чтобы система мо гла выполнить свою цель. Нет цели, нет системы. Причём цель задаётся данной группе элементов извне, окружающей средой, которой являются другие системы вокруг дан ной. Впрочем, если нет элементов, способных выполнять действия для достижения цели, то также не будет системы. Но если есть цель и есть хотя бы часть элементов, способных действовать для достижения цели, то при условии навязанной или самоорганизации появляется шанс, что эти элементы или сами найдут все остальные необходимые части из окружающей среды, или им в этом помогут, и они построят необходимую систему, используя дл я этого эволюцию. Если же нет цели, то и теоретически нет шанса для возникновения системы, даже при наличии необходимых (для чего?) элементов исполнения. Нет сложных систем, но есть блоки управления различной степени сложности. Системы же могут быть либо моно- , либо многофун кциональн ыми. Сложность систем нужно определять по степени сложности их блоков управления. Если оценивать степень сложности систем по составу их исполнительных элементов, то мы никогда не сможем их оценить, потому что любой объект можно делить бесконечно, а делени е на бесконечность всегда есть бесконечность. Но число фун кций систем всегда конечно. Минимум – это одна фун кция (моно- фун кциональная система). Максимум – много фун кций (много-функциональная система). Много, но зато не бесконечно и поддается исчислению. В принципе у любой системы есть всего одна функция, главная и она зависит от цели системы. Остальное – это иерархия её подфункций и они зависят от иерархии подцелей её подсистем. При таком подходе бессмысленно говорить о сложности систем. Все системы одинаково сложны, у каждой есть своя пирамида иерархии и у каждой есть свои цели и каждая из них обязана достичь эту цель.
- 191 - - 191 - Но вот с этого момента и начинается самое интересное – каждая система обязана, но не каждая сможет. Та, у которой «моз ги» (бло к управлени я) поболь ше и посложнее, у той преимущество. Наш Мир – это сплошное сост язание, но не систем, а блоков управления, причем как в живом, так и в неживом мире. Нет смысла делить животных на хи щников и не хи щников. Такое разделение слишком условно, потому что н е поедание мяса является отличительной чертой хищника, а поедание одних систем другими. Растения также могут быть плотоядными, например, росянка и ей подобные. Абсолютно все объекты нашего Мира хи щники, только одни «поедают» системы с простыми блоками управления (минеральные объекты и растения), другие поедают системы с сложными блоками управления (животных). Кому что удаётся и эта удачливость зависит только от сложности блока управления. Лев всегда умнее антилопы, иначе он никогда не смог бы её поймать, потому что она быстрее бегает. Поэтому вегетарианство основанное на жалости к животным не имеет смысла, потому что в любом случае мы должны поедать какие -либо системы, с п ростыми (растения) и ли сложными (животные) блоками управления. Следовательно, в любом случае мы должны убивать, либо растени я, либо животных. Даже среди объектов минерального мира можно отметить взаимоотношения типа хи щник-жертва. Реки размывают горы, холод замораживает воду, тепло топит лёд и черные дыры поглощают други е звёзды. А живой мир вообще представляет собой сплошн ую пищевую цепь, все стремятся сожрать друг друга. Уцелеет сильней ший. Причём, самым сильным почему-то оказывается не тот, у кого мы шц побольше, когти подлиннее или панцирь потолще (элементы исполнения лучше), а тот, кто умнее (блок управления лучше). Так что возможности системы определяются не сложностью состава её СФЕ, а сложностью её блока управления. Блоки управления используют подчиненные им элементы исполнения (СФЕ), чтобы победить в конкуренции. Человек лёгким нажатием на курок убивает слона или кита, и с такой же лёгкостью п утём нажатия на кнопку может уничтожить жизнь на Земле. Чем больше видов анализа может делать блок управления, тем он сложнее. Паганини мог играть «потрясные» скрипичные концерты на одной струне (на одной СФЕ), в то время как другим с такими же пальцами и даже игрой на всех струнах не удается собрать слушателей. У Паганини слуховой анализатор был на «голову» выше, чем у других. Говорят, что труд создал человека (К. Маркс). Однако любое живое существо, чтобы выжить, трудится не меньше, если не больше человека, но при этом человеком не стало. Многие животные «додумались» до усиления возможностей своего тела за счёт использования каких-либо инструментов. Постройка гнёзд из соломы, веток или глины является наиболее показательным примером. Некоторые из них используют палки для выковыривания насекомых из дупел или нор, другие используют камни для разбивания раковин, третьи используют высоту для разбивания черепашьи х панцирей , другие делают из навоза поразительно точные шары для откладки в ни х яиц и т.д . Так что в отно шении труда животные мало чем отличаются от человека. Поэтому, вероятно, н е труд создал человека. Человека со здала вторая сигнальна я система. Отличительным призн аком второй сигнальной системы является гра мота – возможность писать и читать (способность понимать абстрактные символы). Возможно, из-за недооценки этого факта и происходит при чина неудач социалистических революций прошлого. Не тр удящийся (пролетарий) должен владеть миром, а грамотный человек, если он на самом деле грамотный. И нет свободы, потому что мы все существ уем по закон у причинно-следственных ограничений. Нет равенства, потому что мы все разные по степени развития своих блоков управления, а есть только братство, но братство старших и младши х – ушедши х вперёд по пути
- 192 - - 192 - эволюции и более грамотных, и идущи х за ними следом. И не надо красивых, но фальшивых лозунгов, а надо все вещи называть своими именами, только тогда и будет порядок. Врачи исследуют одн у из самы х сложных систем нашего Мира – организм человека и, несмотря на эту сложность, должны знать ответы на все вопросы, связанные с его фун кционированием. Больные приходят к врачу не с жалобами на воспаления, опухоли или другие патологические морфологические явления в их организме. Они ничего не знают об этих явлениях, это мы, врачи, говорим им об этом. Они жалуются на боли, на оды шку или другие свои ощущения, которые являются древнейшими сигналами, выработанными природой для сообщения нам о нарушени и функций различных систем в орган изме. Мы, врачи, исследуя организм больного, находим морфоло гические изменения и считаем, что жалобы больного связаны с этими изменениями. Но это не всегда так, потому что жалобы появляются намного раньше, чем разовьются выраженные морфологические изменени я. Не воспаление лёгких приводит к одышке, а св язанный с ним отёк паренхимы лёгких, и/или выключение части лёгочных функциональных единиц . Не кардиомиопатия даёт чувство одышки, а недостаточное число миокардиальных СФЕ – саркомеров в клетках мы шцы сердца и, вследствие этого, недостаточная насосная функция левого желудочка, из -за которой из лёгки х оттекает меньше крови, чем её притекает в них, и в них развиваются застойные явления, повышающие и х жесткость. Другими словами, жалобы больных возникают не из-за морфологически х нарушений внутренних органов, а из-за нарушения фун кций каких-либо систем организма, вызванного дисбалансом взаимодействия систем организма, недостатком числа или блокированием каких-либо СФЕ этих систем. А воспаления, дистрофии или опухоли появляются уже на сравнительно поздних стадиях патологического процесса. Вы ше уже был приведен пример с дефектом межпредсердной перегородки, когда не отверстие в перегородке сердца даёт клинические жалобы больных, а нарушение функции сердца и лёгочного кровообращения, к которому приводит излишний кровоток через это отверстие. Но чтобы и сследовать фун кции каки х- либо СФЕ врач должен знать системы организма, а не только органы, и дл я этого у него должны быть понятия о системах и о системном анализе. Для этого он должен знать общую теорию систем. Система обмена метаболически х газов (СОМГ) – понятие в современ ной медицине почти неизвестное, потому что не было чёткого определения самого понятия «система», её основных элементов и того, что мы называем «системный ан ализ». В результате сегодня нет специалистов по системе обмена метаболически х газов, которые мо гли бы разбиратьс я одновременно в нарушениях функций лёгки х и сердца, сосудов и крови одновременно. Это видно хотя бы, например, по отношению к одышке и оценке её причин. Как правило, сегодня почти единодушно принято, что причиной одышки являются нарушения функции лёгких при их поражении, механически связывая два разных явления – одышку и ды хание. Но это чувство возникает у многих больных, причём в основном у кардиологических. Субъективное чувство нехватки воздуха возникает только при перевозбуждении нейронов дыхательного центра (ДЦ). ДЦ получает импульсацию от барорецепторов, заложенных в толще лёгочной паренхимы, от СО2-рецепторов каротидных синусов или же получают прямое раздражение от СО2 в притекающей к ним артериальной крови. Могут быть только три причины такого перевозбуждени я:  недостаточность насосной фун кции левого желудочка сердца, которая приводит к лёгочной гиперволемии (застойным явлениям и отёку) и к перераздражению
- 193 - - 193 - барорецепторов, заложенных в лёгочной паренхиме (усиление рефле кса Herring- Breier)  различные рестриктивные процессы в лёгки х (воспаления лёгки х, интерстициальный отёк и т.д.), также приводящие к перераздражению барорецепторов, заложенных в лёгочной паренхиме (усилен ие рефле кса Herring- Breier)  гиперкапния из-за лёгочной гиповентиляции. Следовательно, у части больных причиной одышки могут быть нарушения кровообращения, а другой части – нарушения ды хания. Поэтому больных, например, хронической неспецифической бронхопневмонией можно было бы причислить к группе, в которой причиной одышки является поражение лёгки х. Однако у больных хроническими воспалениями дыхательного тракта вырабатывается привыкание и чувствительность нейронов их дыхательного центра к СО2 снижается, о чём говорят резко сниженные результаты гиперкапнических проб, и гиперкапния у таких больных из -за нарушений дыхания не вызывает его усиления. И если у этих больных нет недостаточности системы кровообращения, то у них нет и одышки. Следовательно, основной причиной одышки является, как правило, нарушение кровообращения, приводящее к повышению жесткости лёгки х из-за застойных явлений в них и усилению рефлекса Herring-Breier. Поэтому, если у лёгочного больного и есть чувство одышки, необходимо искать нарушения функций прежде всего в системе кровообращения. Однако, при наличии у больно го одышки у него, как правило, ищут нарушения в системе дыхания, а не кровообращения. Причина этого в очень узкой специализации сегодняшних врачей. Сегодняшние пульмонологи «ведают » тол ько часть системы внешнего га зообмена (дыхания), без верхних дыхател ьных путей, но включив в сферу своих интересов часть системы кровообращения – МКК, не используя системный анализ. При этом подавляющая масса из них недооценивает роль рефлекса Herring-Breier в происхождении одышки, потому что не знают, что именно он является одним из двух основных регуляторов ды хания (второй регулятор – влияние СО2 артериальной крови на нейроны дыхательного центра) и основным фактором оды шки. Поэтому считают, что чувство нехватки воздуха может быть у больных только при поражении лёгких. Кардиологи «ведают» т акж е очень неболь шую часть системы кровообращения – сердечные насосные системы (правый и левый желудочки сердца). Оды шка являетс я наи более частым симптомом практически у всех больных с недостаточностью левого желудочка. И если у их «подопечного» возникает чувство нехватки воздуха, кардиологи естественно предполагают, что это чувство возникает из-за поражения лёгких и посылают больного к пульмонологам, потому что не знают механизма регуляции дыхания, связанного с кровообращением по МКК (не знают рефлекса Herring-Breier). Пульмонологи же если и найдут какие-либо нарушения функции дыхания, облегчить состояние больного не могут, потому что, как уже было сказано выше, чувство одышки, как правило, обусловлено только снижением насосной функции левого желудочка, которая приводит к нарушению оттока крови из лёгки х и лёгочной гиперволеми и, вследствие этого, к повышеннию жесткости лёгки х. Причина такого непонимания этиопатогенеза одышки – отсутствие системного анализа в кардиологии и пульмонологии.
- 194 - - 194 - Кроме того, есть специалисты по артериальной и, отдельно, по венозной сети, есть специалисты по ССАД (специалисты по лечению артериальной гипертонии ). Гематологи «ведают» только часть газотранспортной фун кции крови – гемоглобин, но совершенно не учитывают взаимодействие его газотранспортных функций с гемодинамикой. И почти никто не занимается другой частью газотранспортной фун кции крови – бикарбонатами. Таким образом, одну систему обмена метаболически х газов курируют шесть «нянек», а в резул ьтате получает ся, что «дитя не кормлено» – нет адекватного функционального диагноза, на основе которого можно выявить дисбаланс фун кций систем организма и построить траекторию лечения и ликвидации этого дисбаланса. Понятие «система обмена метаболически х газов » могло возникнуть толь ко на осн ове анализа работы систем организма, ответственных за его энергоснабжение. Однако само понятие «система» было неопределённым и для того, чтобы упорядочить понятия системы и системного анализа, пришлось заново пересмотреть общую теорию систем (ОТС). При этом первоначальной и основной задачей пересмотра ОТС было стремление получить цельное и единое описание функционирования и взаимодейст вия только некоторых систем организма человека – систем ды хания и кровообращения. Но при рассмотрении принципиальных вопросов, связанных с строением и функцией систем, обнаружилось, что понятие «система» неразрывно связано с понятием «цель», а неудачность предыдущи х попыток построить полноценную ОТС была связана с недооценкой этого понятия. Именно цель является системообразующим фактором и дл я достижения цели у систем есть блок управления различной степени сложности, и системы различаются между собой только сложностью бло ков управления. И, вообще говоря, в нашем Мире есть всего ли шь одна Система – это он сам, а всё остал ьное – это всего ли шь его подсистемы на различных уровнях его иерархии. И этими уровнями являются, как минимум, четыре мира (подмира) – мир минеральный, мир растений, мир животных и мир человека, которые различаются между собой только по двум основным признакам – сложности блока управлен ия систем и обмену веществ, и корни мира человека проходят через все эти миры. Т.е., Мир един и организм человека является органичным элементом биосферы, которая, в свою очередь, являетс я орган ичным элементом Земли, а вн утренние системы (подсистемы) организма человека являются функциональными элемен тами его самого. Получается непрерывная связь различных систем (подсистем), стоящих на различных ступенях иерархии. Другими словами, мир человека включает в себя все миры более низкого уровня – мир минералов, растений и животных, и чтобы знать и понимать мир человека, включая его организм, нужно также знать и все остал ьные миры. Поэтому, если сначала ставилась только узкая и приближенная к практике цель – описать только одн у из подсистем организма человека (систему обмена метаболически х газов), то после пересмотра ОТС обнаружилось, что необходимо затрагивать все иерар хи и той большой Системы, которую мы называем наш Мир, чтобы понять и найти в нём место системам организма и объяснить механизм их существования. Только после такого пересмотра удалось об ъяснить сложность, например, та кого важного проявления живого организма, как рефлексы, которые присущи не только ему, но и любой другой системе, живой и неживой. У Системы под названием «наш Мир», по-видимому, есть Цель и она состоит из подцелей разного иерархичес ко го уровня, а для и х реализации Мир состоит из подсистем соответствующего иерар хическо го уровня. Организм человека является одной из таких подсистем. Таким образом, у каждой из подсистем Мира, в том числе и у нашего организма, есть собственные цели, которые являются подцелями генеральной Цели. Следовательно, все
- 195 - - 195 - системы нашего Мира и их цели связаны между собой в той или иной степени и есть непрерывная связь между организмом человека, его подсистемами, включая системы дыхания и кровообращения, и окружающим Миром, который мы называем окружающей средой. Так как все системы связаны в той или иной степени, то необходимо знать и учитывать эту взаимосвязанность и иерархию. Кому-то может показаться, что данная книга слишком перегружена описанием фундаментальны х основ существования нашего Мира и теософскими вопросами. Но поскольку никто ещё не описывал взаимосвязанность систем, их эволюцию и иерархию с позиций системного анализа, потому что само понятие «системный анализ» было не корректным и неопределённым, и поскольку одним из ключевых вопросов является: - «Кто или что задаёт цель системе?», я взял на себя смелость сделать это и включил в данную книгу всё описание пересмотренной ОТС. Без этого было бы невозможно просто и доступно объяснить принципы системного анализа. Если кому-то удастся рассмотреть и описать ОТС без затрагивания этих фундаментальны х вопросов, я буду готов признать, что попытка ответить на эти вопросы в данной книге была излишней. В данной книге не ставилась задача дать ответы на всё мыслимые вопросы о происхождении нашего Мира и его целях, а была осуществлена всего ли шь попытка ответить на очень небольшое число этих очень сложных и спорных вопросов. Основной задачей этой книги было лишь наметить путь, на котором можно попытаться найти эти ответы. На некоторые вопросы, как надеется автор, были даны исчерпывающи е ответы, на другие ответов пока ещё нет. Образно говоря, Мир систем был описан не в цветных тонах, и даже не в серых, а в чёрно-белых и очень грубыми большими мазками, и только часть Мира, доступная нашему познанию и пониманию. Всё это было сделано с еди нственной целью – довести разработку принципов системного анализа до такого уровн я, чтобы можно было его и спользовать в рутинной практике обычной человеческой деятел ьности, включая клиническую . Любой специалист в любой отрасли нашей деятельности обязан исп ользовать си стемный анализ, потому что любые объекты нашего внимания являются системами. Но проблема в том, что до си х пор те понятия системного анализа, которые были разработаны до сих пор, были недостаточно определены для практического использования. Наш клинический опыт показал, что очень многие врачи пока ещё не подготовлены для системного анализа, т ак как не учили его, потому что его не существовало. Поэтому часто не было общего профессионального языка для полного взаимопонимания. Именно этим обстоятельством была вызвана необходимость написания данной книги. Системный анализ является очень мощным средством познания. Он дал причинно- следственное определение острым и хроническим болезням и показал, что движущей силой любой болезни являются чре змерные внешние возд ействия в сл учае остры х болезней, и порочный круг в случае хронической болезни, в конечном итоге приводящие к разрушению СФЕ организма. Внешние факторы как результат действия каких-либо внешних систем- доноров (инфекций, токсически х или других повреждающи х факторов) являются внешним воздействием для объектов-мишеней (для организма) и являются причиной острых болезней. А внутренние фа кторы – результ аты действия собственных систем организма, являются движущей силой хронической болезни, потому что результат действия объекта может существовать независимо от самого объекта и уже сам объект может быть ми шенью для собственного результата действия (порочный круг). Независимость результата действия от
- 196 - - 196 - системы его породившей является основой развития порочного круга, который, в свою очередь, является основой, на которой развивается хроническая болезнь. Отсюда следует очень простой вывод: чтобы остановить разрушение СФЕ орган изма нужно ликвидировать чрезмерные внешние воздействия, или снизить их чрезмерность, и/или разорвать порочные круги. На современном уровне развития медицины мы пока не можем сделат ь больше, потому что не можем полноценно ликвидировать дефекты, причинённые чрезмерными внешними воздействиями или порочными кругами. Пока все наши надежды на исправления дефектов могут быть возложены только на сам организм. Только он сам может вырастить какую-либо СФЕ вместо разрушенной, если это в принципе возможно и если мы можем ем у в этом помочь. Мы пытаемся развивать заместительн ую или реконструктивную хирурги ю за счёт протезирования природными (пересадка и ли «латание») или искусственными органами, но пока всё это находится в довольно зачаточном состоянии, хотя и прикладываются огромные силы и средства. Тем не менее, восстанавливать разрушенные СФЕ мы пока не умеем. Следовательно, вылечить болезнь мы пока не можем, но в некоторы х случаях можем остановить процесс разрушения СФЕ организма. Эта остановка процесса разрушения СФЕ и есть то лечение, которое нам доступно на сегодняшний день. Но есть надежда, что ОТС и системный анализ значительно облегчат ситуацию и помогут реализовать «реконструктивную терапию». Системный анализ намного облегчает наше понимание тех процессов, которые происходят в организме, потому что при анализе клинической ситуации приходится оперировать не бесконечным количеством элементов и и х параметров (тканями, клетками, энзимами , размерами, объёмами и прочими пон ятиями анатомо- морфологичес ко го анали за), а очень ограниченным числом уровней иерархии элементов (СФЕ, блок управления, цель системы и её соответствие достижению цели). Системный анализ превращает медицину из экспериментальной в аналитическую. Различие между ними огромное и принципиальное. Эмпирическая медицина даёт нам факты, но никак не объясняет их. Сегодня врач назначает лечение «вслеп ую», руководствуясь лишь своей интуицией и параграфами инструкций. Аналитическая медицина, в сочетании с эмпирической, может дать нам факты, и х объяснение, прогноз и определить направление наших действий в плане лечения. Практический выигрыш от этого о громный. Можно будет «проиграть» состояние организма больного на модели, в зависимости от различных видов воздействий на него (видов лечения), выбрать наиболее опти мальное лечение и реализовать его, будучи полностью уверенным в его эффективности. Однако аналитическая медицина возможна только в том случае, если ест ь детерминированные математические модели – конкретные формулы для расчёта параметров из данных наблюдений. И хотя существ ующие сегодня математические модели (формулы), вероятно, ещё далеки от совер шенства, мы не можем себе позволить не использовать и х, поскольку другой альтернативы пока нет. Например, есть дорогие, болезненные и опасные способы измерения сердечного выброса (термодилюция), но они не подходят для ежедневной рутинной клинической практ ики в операционных, отделениях интенсивной терапии или во время нагрузочных тестов. Есть ультразвуковые методы на основе эффекта Доплера, но эти методы не дают возможности исследовать всю систему обмена метаболических газов и точность и х не выше, чем та, которую получ ают, п рименяя математичес кое моделирование. Вообще нет клиничес ких
- 197 - - 197 - фун кциональных способов измерения миокардиальных параметров (коронарного сосудисто го сопроти вления, миокардиального кровотока, миокардиального п отребления кислорода). В то же время у нас уже есть хоть какие-то, пусть даже пока ещё и примитивные аналитические способы диагностики, включая и матем атическое моделирование. Мы обязаны использовать то, что есть у нас в руках, и развивать это дальше, потому что аналитические способы диагностики дают нам ту информацию, которую невозможно получить никаким другим способом. Вопрос не в том, работают ли эти математические методы, или нет, потому что ответ будет однозначным – конечно работают. Вопрос в другом : нас коль ко точно они работают сего дня. Если их точности хватает хотя бы для приблизительной оценки, то их необходимо использовать. Авторы, которые описали эти формулы, приводят некоторые оценки их точности, которая, похоже, вполне достаточна для их применения в клинике. И хотя этот вопрос ещё нуждается в дальней шей проверке, использование этих формул в клинической практике уже дало свои первые ощутимые результаты. Так ещё более двадцати лет назад, используя соответствующую математическую мо дель, был обнаружен синдром пер егруз ки миока рда у больны х хроническими неспецифическими заболеваниями лёгки х и остановками ды хания во сне [32]. Причём был открыт не п утём прямого и змерения каких- то параметров миокарда, а только с помощью использования формул и некоторых физиологически х неинвазивных методов измерений. Такой же синдром был открыт у больных артериальной гипертонией, а у больных с артериальной гипоксемией при поражении лёгочных сосудов был открыт синдром перегрузки коронарного кровообращения [16]. Системный анализ переводит медицину из разряда экспериментальной в аналитическую и облегчает понимание клинических ситуаций, но усложняет сам характер работы врача, потому что он требует нового мышления и нового стиля работы. Раньше, как впрочем и теперь, мы очень увлекались фармакологическим лечением различных болезней и упорно искали всё лучшие и лучшие лекарственные средства для излечения от той или иной болезни, потому что свято верили в то, что лекарства могут вылечить. Сегодня мы видим, что лекарства не излечивают, а только ли шь помогают организму излечивать самого себя. А наши лечебные манипуляции хотя и помогают больному организму, но, за редким исключен ием, не и злечивают от болезней в том объёме, чтобы сделать из бол ьного абсолютн о здорового человека. Артериальная ги пертония (АГ) является примером этому. Как уже было отмечено, организм – это «сплошная автоматика». В нём есть автоматическая система стабилизации артериального давления (ССАД). И если по какой -либо причине эта система «решила» поднять АД, то она постоянно будет стремиться сохранить АД повышенным. И если мы поп ытаемся снизить АД какой - ли бо фармаколо гией, эта система постарается опять поднять его. Поэтому не стоит примитивно относиться к АГ, нужно учитывать все «интересы» организма. Только так можно найти верное решение в лечении больных. Излечивается сам организм, если мы ему не мешаем, а наоборот, помогаем в этом, и если это вообще возможно в данной клинической ситуации. В результате применения современных медицинских технологий значительно снизилась смертность и увеличились продолжительность жизни больных. Но, несмотря на лечение, эти больные умирают от те х же болезней, от которых их лечили с помощью современных средств. Умирают, хот я и позже, проходя все фазы развития патологии и скатываясь в качестве жизни всё ниже и ниже. Иначе и быть не может, потому что только организм может вылечить сам себя. Мы не можем его вылечить, можем только помочь ему в этом, это следует признать. Если бы было
- 198 - - 198 - иначе, то можно было бы, например, вылечить СПИД, используя только антибиотики, или сахарный диабет, используя только инъекции инсулина. Раньше, чтобы поставить диагноз, врачу использовал фонендоскоп, тонометр, глаз для осмотра и пальцы для пальпации (физикал ьные методы исследования). Сейчас добавлено огромное число современных методов исследования, среди которых есть мно го достаточно агрессивных (инструментальные методы исследования), без которых постановка диагноза невозможна. Но это не облегчило наше понимание, а скорее всего только усложнило, потому что «переваривать» это огромное количество информации никому не под силу. Сегодня становится ясно, что подобный экстенсивный путь развития медицины уже себя исчерпал. Необходим интенсивный путь – перевод медицины из экспериментальной в аналитическую. Но для этого врач не должен быть узкого профиля и дол жен разбираться практически во всех системах организма. А для этого он должен знать все эти системы. И если не все, то хотя бы одн у, но систему, не орган! А для этого он должен знать, что системы организма и его органы – это не одно и то же. Кардиолог не знает болезней лёгких и сосудов, а пульмонолог не знает болезней сердца. Но и сердце, и сосуды, и лёгкие, и кровь составляют одн у цельн ую систему обмена метаболически х газов. Невозможно, зная только одн у часть системы, исправить фун кц ию всей системы. Отношение сегодняшних врачей к физиологии самое пренебрежительное, потому что они не понимают, что именно физиология помогает раскрыть механизм действия любых систем организма. Многие из врачей считают, что физиология – это увлечение молодости, когда ком у- то на каком- то этапе его учебы было интересно заниматься ею, но она практически никакого значения не имеет в терапии внутренних болезней. Но без знания физиологии нет системного анализа, а без него нет понимания клинической ситуации и, соответственно, нет адекватного лечения больного организма. Поэтому у сегодняшнего врача есть «морфологический » тип мышления, а не фун кциональный: есть дефект органа (опухол ь, инфильтрат, деструкция и т.д. ), значит есть болезнь, нет дефекта – нет болезни. А дисбаланс функций – это что-то из области теории. Конечно же, невозможно требовать от врача, что бы он мог делать все исследования сам и одновременно был специалистом в области рентгенологи и, ультразвуковой диагностики, компьютерной томографии и респираторно -ц иркуляторного т естирования. Здесь пока ещё необходима специализация, диктующая свою специфи ку, связанн ую с технологией исследований. Поэтому должно быть два вида врачей – врачи-диагносты и лечащие врачи. Врачи- диагносты знают тонкости сложных методов исследования, а леча щи е врачи должны умет ь понимать результаты этих исследований и адекватно применять их для лечения больных. Но и те, и другие, независимо от той технологии, которую они используют, должны одинаково хоро шо разбираться в системах ор гани зма (не органах!) и знать системный анализ, который полностью основан на физиологии организма. Кроме того, любой врач должен уметь работать с компьютером и с соответствую щими прикладными программами, иметь понятие о компьютерном моделировании и уметь им пользоваться. Почему- то никого не удивляет, что перед зап уском космического корабл я на Луну этот полёт сотни или тысячи раз «проигрывают» на компьютерах, прежде чем один раз осуществят его. И не только ко смические полёты, но даже обычные полёты и даже на лёгки х самолётах прежде всего «проигрываются» на тренажерах (тех же компьютерах с соответствую щим программным обеспечением), и лишь толь ко после этого пилоту дают право самостоятельного вылета. Сегодня ни один технически й проект невозможен без компьютерного моделирования. Но почему-то считается, что изменить что-то в больном
- 199 - - 199 - организме без предварительного компьютерного моделировани я – это нормальное явление и вполне нам под силу, хотя организм человека невообразимо сложнее любого технического проекта. Системный анализ даёт возможность такого моделирования. Сегодня ещё рано говорить о рутинной компьютерной постановке диагноза и о рутинном компьютерном контроле лечения, потому что ещё сли шком мала база наши х знаний об организме человека, которую мы можем внедрить в «блок управления компьютерной диагности ческой системы ». Мы имеем очень много сведений о различных элементах организма (есть большая «база данных»), но у нас недостаточно сведений о взаимосвязи и целевых взаимодействиях между этими элементами (мала «база знаний »), и очень мало готовых ре шений для каждо го конкретного клинического сл учая (мала «база р ешений »). Но процесс компьютеризации диагностики уже начался и его не остановить. И единственным аналитическим инструментом, позволяющим сделать прорыв в этом направлении является с истемный анализ. В заключение мне осталось ли шь добавить, что если мне удалось познакомить читателя с пон ятиями систем и системного анализа, показать возможности такого анализа в любом приложении, в том числе и клиническом, и убедить его в целесообразности применения системного анализа, я буду рад, что мой труд не был напрасным. Я отдаю себе отчёт, что часть материала может о ка затьс я непонятной для определённой части читателей. Но я очень надеюсь, что даже если какие-то места в книге будут кому-то непонятны в силу специфики изложенного, всё же принципы теории систем и системного анализа будут понятны всем. Мир един и знания о нём должны быть связаны одно с другим. Общая теория систем на то и «общая», потому что затрагивает все стороны нашей жизни, а наша жизнь зависит от всего в нашем Мире, включая Бол ь шой Взрыв и дефект межпредсердн ой перегородки. Боле е того, я очень надеюсь, что медицина перестанет быть «тера инкогнито» для ученого люда любой специальности, включая физи ков и математиков. Надеюсь потому, что физика и математи ка пока остаются «тера инкогнито» для врачей, а без использования физически х принципов и профессиональных знаний математики дальнейшее развитие медицины невозможно. Я очень надеюсь, что мне удалось достаточно ясно и последовательно изл ожить основные понятия общей теории систем и системного анализа, и их приложения в биологии и медицине, чтобы даже не медик, прочтя эту книгу начинал понимать общие основы нормы и патологии и что такое болезнь. А конкретности болезней – это уже дело специалистов- врачей . Гайдес Марк Аронович, к.м.н . Зав.лаб. Cardio-Respiratory Exercise test Pulmonary Institute, Hospital Sheba, Tel Hashomer, Israel Email: GTS_05@mail.ru
- 200 - - 200 - Библиография. 1. Abramov N. (Абрамов Н. - WWW.RUBRICON.COM / Большая советская энциклопедия / Действие, 2004); 2. Anochin P.K . (Анохин П.К . - Очерки по теории функциональных систем. - М., 1975); 3. BSE (БСЭ, издание третье, "Советская энциклопедия", 1978); 4. Bertalanffy L. von. - General Systems theory. George Braziller, New York, 1968; 5. Blauberg I.B. (И. В. Блауберг, Э. Г. Юдин - Системный подход - БСЭ, 1990 ); 6. Bogdanov A.A. [Malino vsky] (Богданов А.А. [Малиновский]. - Тектология. Всеобщая организационная наука. Кн. 1, 2. - М., 1989); 7. Bradly T.D., Holoway R.M., McLaughlin P.R., Ross B.L., Walters J., Liu P.P . - Cardiac output response to continuous positive airway pressure in congestive heart failure. - Am.Rev.Respir.Dis., 1992 Feb., 145(2 Pt.1):377-82; 8. Chambadal Par P. - Evolutio n et applicatio ns du concept d'Entropie. - Dunoad, Paris, 1963 (пер. На русс. - Развитие и приложения понятия энтропии. - Наука, Москва, 1967); 9. Dexter L., Whittenberger J.L., Haynes F.W., Goodale W.T., Gorlin R., Sawyer C. G. - J. Appl. Physiol. - 1951, 3, 439; 10. Dvoretzky D.P ., Tkatchenko B.I . (Дворецкий Д.П., Ткаченко Б.И. - Гемодинамика в лёгких. - Медицина, Москва, 1987); 11. Etkins P. (Эткинс П. - Порядок и беспорядок в природе. - М., 1987); 12. Explanatory dictionary of Dal (Толковый словарь Даля, 2004); 13. Fick A. - Sitz. Ber Physik-Med. Ges. Wizburg., 1870, p. 16; 14. Frolov V.A. (Фролов В.А. - WWW.RUBRICON.COM / Большая советская эн циклоп едия / Рефлексы, 2004); 15. Gaides M.A. (Гайдес М.А. - Си ндром артериальной гипертонии (Классификац ия артериальной гипертонии) - Medlinks.r u, Кардиология и Кадиохирургия, 29-06-2004); 16. Gaides M.A., Ben Dov I. - Myocardial adaptation to arterial hypertension during exercise. - ATS, Orlando, USA, 21-26.05.2004; 17. Gaides M.A., Vartanyan A.S . (Гайдес М.А., Вартанян А.С . - Некоторые аспекты развития правожелудочковой недостаточности у больных гиперволемическими пороками сердца. - В кн.: Метаболизм, кровоснабжение и функции органов при реконструктивных операциях. - Ереван, 1981, с. 47); 18. Huffner, 1907, (цит. по Рябов Г.А. - Гипоксия критических состояний. - Москва, Медицина, 1988);
- 201 - - 201 - 19. Kitaev F.Y. (Китаев Ф.Я . - О компенсации митральных пороков. Советская клиника, 1931); 20. Kretovitch V.L. (В. Л . Кретович. - Обмен веществ. - БСЭ, издание третье, "Советская эн циклоп едия", 1978); 21. Kuraev V.I. (Кураев В.И. - WWW.RUBRICON.COM / Большая советская энциклопедия / Содержание и форма ); 22. Kuznetzov A.V. (Кузнецов А.В. - Аксиома - www.rubrico n.co m, БСЭ, Аксиома, 2004); 23. Laslo E. (Ласло Э. - Основания трансдисциплинарной единой теории. - Вопросы философии, 1997, N 3); 24. Latchino v V.M., Polyakov A.O . (В.М.Лачинов, А.О .Поляков. - "ИНФОРМОДИНАМИКА или Путь к Миру открытых систем" - Издание второе, переработанное и дополненное, Санкт -Петербург, Издательство СПбГТУ, 1999); 25. Makarov M.G. (Макаров М. Г. - Категория "цель" в марксистской философии и критика телеологии - Л., 1977); 26. Malinovsky A.A. (Малиновский А.А. - "Общие вопросы организации систем и их значение для биологии" - в кн.: Проблемы методологии системного исследованию М., Мысль, 1970, с. 146-183); 27. Mesarovic M.D., Takahara Y. - General systems theory: mathematical foundation. Academic press. - New York, San Francisco, London, 1975; 28. Myakishev G. (Мякишев Г.Я . - WWW.RUBRICON.COM / Большая советская энциклопедия / Энергия); 29. Ogurtzov A. P . (Огурцов А.П. - WWW.RUBRICON.COM / Большая советская энциклопедия / Цель, 2004); 30. Osorio J., Russek M. - Circulat. Res. - 1962, 104, 4, 664; 31. Sadovsky V.N. (Садовский В. Н., Основания общей теории систем, М., 1974); 32. Shepard John W., Shweitzer Paula K., Keller Cesar A., C hun Duck S., Dolan Gerald F. - Myocardial Stress. Exercise versus Sleep in Patient with COPD - Chest, 86, 3, September, 1984, p. 366-374; 33. Teilhard de Chardin P. (Тей яр де Шарден. - Феномен человека. Преджизнь, жизнь, мысль, сверхжизнь. - главная редакция изданий для зарубежных стран издательства "Наука ", Москва, 1987); 34. Trubniko v N.N . (Трубников Н. - О категориях "цель", "средство", "результат" - М., 1968); 35. Yudin E.G. (Э. Г. Юдин - WWW.RUBRICON.COM / Большая советская энциклопедия / Системный анализ).