Принцип автоматичної регуляції в живих системах

Керування (регулювання) - процес зміни стану або режиму функціонування системи відповідно до поставленого перед нею задачею.

Усяка система містить керуючу частину і виконавчу частину (мал.10.2). По лінії прямого зв'язку керуюча частина посилає відповідно до завдання у виконавчу частину команди. По лінії зворотного зв'язку в керуючу частину надходять зведення з виконавчої частини про виконання команд. Наприклад, головний мозок (керуюча частина) посилає команди м'язам, а по каналах зворотного зв'язку в головний мозок надходять зведення про виконання команди (наприклад, про відповідний руховий акт).

Біологічні об'єкти відносяться до саморегулюючих систем. Саморегулюючі системи такі, котрі мають здатність підтримувати свій стан або режим функціонування на визначеному заданому рівні при непередбачених зовнішніх впливах.

Теорія автоматичного регулювання виділяє два основних способи регулювання: регулювання по збурюванню регулювання по відхиленню. Система регулювання (мал. 10.3) по збурюванню дозволяє усунути результати непередбаченого зовнішнього впливу на систему з метою зберегти заданий режим функціонування. Для цього система повинна містити у своїй пам'яті інформацію про можливі наслідки збурювання.

Прикладом регулювання по збурюванню є система терморегуляції організму, заснована на сигналах шкірних терморецепторів про зміну температури навколишнього повітря.

Іншим розповсюдженим видом регулювання є регулювання по відхиленню.

У випадку регулювання по відхиленню (мал. 10.4) керуюча частина виробляє команди, що викликають зміни в системі, що компенсують відхилення від заданого режиму функціонування в системі.

Датчик передає по каналі зворотного зв'язку зведення про режим функціонування системи в апарат порівняння, у якому вони порівнюються з заданими параметрами, у випадку відхилення від завдання (неузгодженості) керуюча частина виробляє команди, що усувають відхилення. Зворотні зв'язки - необхідна умова процесів саморегуляції. Зворотний зв'язок передає інформацію про результат функціонування системи в керуючу частину. Розрізняють позитивні і негативні зворотні зв'язки.

Позитивні зворотні зв'язки приводять до вироблення команд, що ведуть до збільшення відхилення системи від первісного стану. Наприклад, усмоктування шлунком продуктів переварювання білків приводить до збільшення соковиділення («апетит приходить під час їжі»). У той же час деякі патології розвиваються за участю позитивних зворотних зв'язків. Наприклад, ослаблення серцевої діяльності може приводити до закупорки судин, що у свою чергу викликає ще більше ослаблення серцевої діяльності.

Негативні зворотні зв'язки викликають команди, що прагнуть зменшити відхилення в системі. Регулювання по відхиленню здійснюється з використанням негативних зворотних зв'язків. Наприклад, при перегріві організму підсилюється потовиділення, учащається подих, що приводить до збільшення тепловіддачі в навколишнє середовище і зниженню температури організму.

Біологічні системи мають здатність змінювати завдання, програму, що визначає результат їхнього функціонування, з метою поліпшення результату діяльності або пристосування до різких змін умов зовнішнього середовища.

Механізм пристосування організму до мінливих умов називається гомеостазом. Гомеостаз забезпечує підтримка в організмі умов постійного функціонування процесів метаболізму: сталість температури, рн, тиску і т.д. Більш строго, параметри у внутрішнім середовищі організму непостійні. Вони роблять коливання біля середніх значень: сезонні, добові, за цикл подиху, серцевого скорочення і т.д. Підтримка коливань параметрів системи на постійному рівні (по амплітуді і частоті) називається гомеокинезом.

На закінчення розглянемо як приклад спрощену схему терморегуляції теплокровних організмів (мал. 10.5).

Інформація про температуру тіла організму надходить у центр терморегуляції головного мозку разом з омиваючи його кров'ю. При відхиленні від заданої температури виробляються команди у виконуючу частину для компенсації відхилення. Це регуляція по відхиленню за допомогою негативного зворотного зв'язку. Крім того, здійснюється регуляція по збурюванню на основі зведень про зміну температури навколишнього повітря, що надходять від шкірних терморецепторів. Команди з центра терморегуляції надходять в апарат теплопродукції (в основному тепло виробляє печінку, м'язи) і в апарат тепловиділення (шкіра, судини, потові залози, легені). Так, при перегріві організму зменшується теплотворення і підсилюються процеси тепловиділення в основному за допомогою випару води з поверхні шкіри і легень.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Кібернетична система. Її властивості	\|	Інформація. Інформаційні потоки в живих системах

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.012 сек.