Регуляция количества результата действия.

Для достижения заданной цели только задания качества результата действия недостаточно. Цель задаёт не только «какое действие должен» сделать объект (качество результата действия), но и «сколько этого действия» должен сделать 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 характеристики результата действия – максимум, минимум 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 полноценными системами, потому что они выдают только неделимый квант действия. Необходимы системы, у которых возможна регулируемая градация результата действия.

Например, требуется, чтобы в тканевых капиллярах было давление 10 мм Hg. Этой фразой сразу задаётся всё, что содержится в понятии «необходимо и достаточно». Необходимо... давление, и достаточно... 10 мм Hg. Можно подобрать СФЕ, которая даёт давление, но не 10 мм Hg, а, например, 100 мм Hg. Это слишком много. Вероятно, можно подобрать СФЕ, которая может давать давление 10 мм Hg и в данный момент 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 действия, которое необходимо в данный момент, необходима градация результатов действия систем. Это можно было бы достичь путём построения систем из набора однотипных СФЕ по типу блок-схемы составной СФЕ. У неё есть то, что необходимо 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 столько градаций, сколько СФЕ есть в системе. Чем больше точности требуется, тем более мелкие градации результата действия должны быть. Поэтому, вместо одной СФЕ с её предельно большим результатом действия нужно использовать столько СФЕ с маленькими результатами действия, сумма которых равна требуемому максимуму, а точность выполнения цели равна результату действия одной СФЕ. Если включать в действие то число СФЕ, сумма результатов действия которого достаточна для выполнения задания, то цель будет достигнута.

Но у составной СФЕ нет возможности 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 результат 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 информация с рецептора «У» идёт в особый анализатор-эффектор, функцию которого, возможно, смог бы выполнять тот же анализатор-контактор или отдельный анализатор, и где результат этого измерения должен сравниваться с тем, что должно быть (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 должную с собственным (актуальным) результатом действия, чтобы увидеть его соответствие (несоответствие) 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 соответствующих элементов.

Простой блок управления (отрицательная обратная связь).

Чтобы блок управления системы мог «увидеть» (почувствовать и измерить) результат действия системы, он должен иметь соответствующий рецептор «У» на выходе системы и линию связи между ним и рецептором «У» (реципрокный путь).

Логика работы такого управления заключается в том, что если результат 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 решения блока управления передаются на эффекторы (управляемые СФЕ). Анализаор, который включает в себя анализатор-контактор и анализатор-эффектор является простым анализатором.

Следовательно, система, в отличие от СФЕ, содержит как ППС, так и ООС. Прямая управляющая связь активирует систему, а отрицательная обратная связь определяет число активированных СФЕ.

А В С

Рис. 10. Отрицательная обратная связь. (Блок-схема системы с простым блоком управления)

Отличие данной системы от составной СФЕ только в наличии рецептора «У», который измеряет результат действия, и реципрокных путей, по которым информация передаётся с этого рецептора в анализатор (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 системы; 6 – активные СФЕ.

Блок управления, содержащий ППС и петлю ООС, является простым. Алгоритм работы простых блоков управления не отличается большой сложностью (рис. 11). Петля ООС постоянно отслеживает результат действия исполнительных элементов (СФЕ). Если результат действия получается больше, чем задано, нужно его уменьшить, 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 максимальной точностью будет результат действия одной СФЕ (квант действия).

Например, если в лёгких будет открыто больше альвеолярных 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 для газообмена 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 срабатывает информатор лёгочного кровообращения и блок управления решает, сколько капилляров нужно открыть или закрыть. Отсюда, диффузионная часть сосудистого 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 петле ООС зависит от глубины ООС. Если в цикле ООС будут включаться или выключаться по одной СФЕ, подстройка будет наиболее плавной и точной, но и наиболее медленной. Если по несколько СФЕ, то чем больше СФЕ будет участвовать в одном цикле переключения ООС, тем быстрее будет подстройка, но и тем менее она будет точной. В последнем случае возможны переходные процессы (см. далее).

Блок управления системы кроме информатора «Х» также содержит и информатор «У» (ОСС). Поэтому у него есть информация 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 результата 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: