biocybernetica, direcția științifică asociată cu pătrunderea ideilor, metodelor și mijloacelor tehnice ale ciberneticii în biologie. Originea și dezvoltarea C. b. sunt legate de evoluția conceptului de feedback într-un sistem viu și încearcă să modeleze caracteristicile structurii și funcționării sale (PK Anokhin, NA Bernshtein și alții). Eficiența abordării matematice și sistematice la studiul unui spectacol live și multe în domeniul biologiei generale (LTS. Haldane, E. S. Bauer, R. Fisher, Shmal'gauzen și colab.). Procesul de "cibernetizare" al biologiei se desfășoară atât în domenii teoretice, cât și în domeniile aplicate. Principala problemă teoretică a lui K. b. - studiul legilor generale ale managementului, precum și stocarea, prelucrarea și transmiterea informațiilor (vezi informații) în sistemele vii.
Fiecare organism este un sistem capabil de auto-dezvoltare și gestionare ca interrelații interne între organe și funcții, precum și relațiile cu factorii de mediu. Într-un efort de a înțelege natura celor vii, oamenii de știință au încercat adesea să găsească în organism ceea ce ar putea fi investigat în mod izolat. Scopul lui K. b. - studiul organismului, ținând seama de interrelațiile de bază care încep cu nivelul celular, țesutului, organelor și se termină cu organismul. Un sistem viu este caracterizat nu numai de schimbul de materie și energie, ci și de schimbul de informații. C. b. consideră sistemele biologice complexe în interacțiunea cu mediul exact din punctul de vedere al teoriei informației. Una dintre cele mai importante metode ale lui K. b. este modelarea structurii și modelelor de comportament ale unui sistem viu; include construirea de sisteme artificiale care reproduc anumite aspecte ale activității organismelor, conexiunile interne și relațiile lor (a se vedea modelarea). C. b. consideră că un organism viu este un sistem de management "ierarhic" multifuncțional care își desfășoară activitatea de integrare pe baza unificării funcționale a subsistemelor individuale, fiecare rezolvând problema locală "privată". Particularitatea organismului ca sistem dinamic complex este unitatea controlului centralizat și autonom. Autoreglarea, caracteristică tuturor nivelurilor de gestionare a unui sistem viu, este asigurată de mecanisme autonome, până la apariția unor astfel de perturbări care necesită intervenția mecanismelor centrale de gestionare.
Recent, tot mai multa atentie a biologilor a fost atrasa de caracteristicile functionale ale sistemelor de control biologic, cauzate de procesele periodice (ritmice, ciclice). Organismele vii cu o precizie ridicată sunt capabile să "măsoare" timpul ("ceas biologic"). Aceasta se manifestă prin modificări periodice ale respirației, temperaturii corporale și a altor procese vitale. Natura ritmurilor biologice (vezi Ritmurile biologice) este încă în mare măsură neclară, dar există toate motivele să credem că periodicitatea este o caracteristică fundamentală a funcționării sistemului biologic și a proceselor de gestionare în acesta. Procesele care apar la fiecare nivel al sistemului viu se caracterizează prin periodicitatea lor specifică, determinată de factorii interni și externi. Și între activitatea periodică a nivelurilor individuale într-un organism care funcționează în mod normal, există anumite schimbări de fază (schimbări în timp) cauzate de o organizație de management specifică la fiecare nivel. Încălcarea acestor schimbări de fază normală poate provoca întreruperea întregului sistem viu sau a unei părți din acesta. Aceasta duce la defecțiuni în sistemul de control și la acumularea de erori, care pot fi descrise ca fiind "zgomotul". Corectarea defecțiunilor necesită reconfigurarea internă a sistemului (algoritmul său) sau acțiuni de control extern datorită includerii unor mecanisme de control la nivel superior.
Ființele vii sunt unite în sisteme de ordine diferite (populații (vezi Populația), Biocenoza etc.), formând un fel de ierarhie a sistemelor vii. În toate aceste sisteme superorganistice, ca și în viața celulei, în dezvoltarea organismului, în evoluția lumii organice ca întreg, există mecanisme de reglementare interne, pentru care principiile și metodele lui K. sunt de asemenea aplicabile.
Mecanismele de management determină cursul proceselor de viață nu numai în normă, ci și în patologie (vezi Cybernetics Medical). Celula este un sistem complex de autoreglare. Are multe mecanisme de reglementare, una dintre ele fiind fluctuațiile structurii sale, asociate cu activitatea mitocondriilor și coincide cu oscilațiile proceselor de oxidare-reducere. Sinteza proteinelor din celulă este controlată de mecanisme genetice deterministe asociate cu procesele de stocare, prelucrare și transfer de informații genetice (vezi Genetic Information). Studiul activității vitale a organismului în ansamblul său și a diferitelor sale funcții, precum și mecanismele care guvernează activitatea organelor și sistemelor individuale, este zona în care K. b. sa dovedit a fi cea mai eficientă. În acest sens, s-au format direcții independente - cibernetice fiziologice și neurocybernetics, studierea mecanismelor de menținere a homeostaziei; principiile autoreglementării funcțiilor corpului și a proceselor tranzitorii în acesta; modelele de reglementare nervoasă și umorală în unitatea și interacțiunea lor; principiile de organizare și funcționare a rețelelor neuronale și neuronale; mecanisme de punere în aplicare a actelor de comportament și alte probleme. Studierea modelelor de lucru ale creierului uman, care se bazează pe un complex de algoritmi, adică reguli de transformare a informațiilor, K. b. permite să modeleze (inclusiv pe calculator) diferite forme de muncă creierului, în timp ce dezvăluie noi modele de activitate. Creat, de exemplu, un program de calculator oferind posibilitatea de a învăța, joacă șah, teoreme care dovedesc, și altele. Dezvoltam așa-numita programare euristică, atunci când explorarea și modele de norme de prelucrare a informațiilor în creier sub diverse procese creative.
O analiză a mecanismelor proceselor individuale de dezvoltare și gestionare a populațiilor și comunităților, inclusiv stocarea, prelucrarea și transferul de informații de la individ la individ, este de asemenea un domeniu de cercetare al K. b. La nivelul biogeocenozelor, inclusiv biosfera ca întreg, K. b. încearcă să utilizeze metoda de modelare pentru optimizarea biosferei, în special pentru a determina modalitățile cele mai raționale de intervenție umană în viața naturii.
Întrebări de evoluție din perspectiva K. b. Acesta a fost considerat prima II Schmalhausen care a spus ierarhia de management, a subliniat principalele canale de comunicare între indivizi, populații și comunități ecologice, pentru a identifica posibile pierderi de date și distorsionare sale și a descris un proces evolutiv în ceea ce privește teoria informației. Din aceleași poziții, se investighează mecanismele diverselor forme de selecție.
Un exemplu de aplicare a K. b. în aplicații pot servi ca un dispozitiv pentru controlul automat al funcțiilor biologice (așa-numitele orteze), dispozitive automate pentru evaluarea condiției umane la momentul activităților de muncă sau de sport, în timp ce munca de creație în condiții extreme și sub-extreme.
Utilizarea metodelor și mijloacelor cibernetice pentru a colecta stocarea și prelucrarea informațiilor obținute în cursul cercetărilor biologice face posibilă descoperirea noilor legi cantitative și calitative ale proceselor și fenomenelor studiate.
Un rol important în dezvoltarea lui K. b. în URSS, conferințe și simpozioane cu privire la aspectele biologice ale ciberneticii asupra controlului bioelectric, neurocybernetics jucat. Întrebări K. b. sunt acoperite de o serie de reviste sovietice și străine.
Lit.: Anokhin PK Fiziologie și Cibernetică, în carte. Probleme filosofice ale ciberneticii, M. 1961; Aspecte biologice ale ciberneticii. Sat. Lucrări, M. 1962; Ashby U.R. Designul creierului, trans. cu engleza. M. 1962; George F. Brain ca calculator, trans. cu engleza. M. 1963; Wiener N. Cybernetics sau Controlul și Comunicarea în Animale și Mașini, trans. cu engleza. M., 1968; Bernstein NA Eseuri privind fiziologia mișcărilor și fiziologiei activității, M. 1966; Anokhin PK Cibernetica biologică și medicală, în carte. Cibernetica - pentru serviciul comunismului, vol. 5, M. 1967; Brines, SN, Svechinsky, VB, Probleme de Neurocybernetică și Neurobiologie, M. 1968; Shmelgauzen II. Probleme cibernetice ale biologiei, Novosibirsk, 1968; Larin VV Baevsky RM Geller Ye. S. Proceduri de control într-un organism viu, în carte. Întrebări filosofice ale biobiberneticii, M. 1969; Apter M. Cybernetics and Development, Per. cu engleza. M. 1970; Hassenstein B. Biologische Kybernetik, Hdlb. 1970.
VV Parin, E. S. Geller.
Articole similare
-
Caracteristicile biologice ale menținerii și reproducerii oilor de oaie
-
De ce părinții biologici de familie caută părinți biologici?
Trimiteți-le prietenilor: