Основы медицинской гомеостатики - А Степанов

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

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

ВВЕДЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

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

ЧАСТЬ I.

ГОМЕОСТАТИКА КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА

История развития гомеостатики

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

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

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

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

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

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