Здравоохранение и медицина

Управление в организме

Прямая и обратная связь

Прямая и обратная связь: недостатки

Пример: регуляция углеводного обмена в организме

Пассивное и активное управление

Регулирование темпов и уровней

Удовлетворение метаболических потребностей организма

Высшие уровни управления в организме

Управление поведением у простейших животных

Интерфейсы человеческого организма

Организм как целое

Гомеостаз

Гомеостатическая кривая

Стресс

Адаптация

Иерархия

Количественные оценки свойств организма

Ресурсы сохранительных свойств

Оптимальность в технике и биологии

Организм в окружающей среде

Психика

 ПОСЛЕСЛОВИЕ

Жизнь в техносфере...

С того времени, когда В. И. Вернадский впервые смог взглянуть на биосферные процессы как на объект планетарной деятельности человечества, роль антропогенных факторов в формировании среды обитания человека стала очевидной. Природа уже не автономна в своем развитии — лежащие перед ней пути контролируются человеком, машинный мир приходит в мир природы. Биосфера сливается с ноосферой, превращаясь в сферу господства человеческого разума.

Одно из очевидных следствий такого превращения — создание условий для удовлетворения все более возрастающих потребностей человека, а это, прежде всего, рассмотренные нами биологические (метаболические) потребности в веществах и энергии. Прослеживая на страницах этой книги путь клетка клеточные организмы — человек — человеко-машинные системы, мы видели, как повышение «плотности жизни» на единицу пространства и времени увеличивает потребности, усложняет пути и способы их удовлетворения. Современный город с его ог-ромной «концентрацией биомассы»— десятками тысяч жителей на каждый квадратный километр — возможен только при условии совершенной технической организации жизненной среды. Огромная питающая город площадь, занятая под сельскохозяйственное производство, развитая сеть запасания, переработки, транспортировки питательных веществ, водопровод, канализация — все это кончается мириадами ячеек индивидуального пользования: пчелиными сотами городских квартир, освещаемых, отапливаемых, водоснабжаемых, приближенных к сети торговли и общественного питания и т. д. и т. п.

Транспортные магистрали с их многоэтажными развязками, ухоженные поля, леса и рощи (резервуары чистого воздуха), оросительные каналы соседствуют с колоссальными цехами из стекла и бетона, где люди часто работают в кондиционированном воздухе. Все это наводит на мысль о техносфере как о естественной среде обитания и работы человека (такой же естественной для него, как и первозданная природа), о полном владычестве человека над своим жизненным пространством.

Но это далеко не так. Обратимся снова к великолепной книге С. Лема «Сумма технологий»: «Гомеостаз — так ученые называют стремление к равновесию, то есть к существованию вопреки изменениям,— создал известковые и хитиновые скелеты, противодействующие силе тяжести, обеспечил подвижность посредством ног, крыльев и плавников, облегчил пожирание с помощью клыков, рогов, челюстей и пищеварительных систем и в то же время защитил от пожирания панцирями и камуфляжами и дошел на этом пути освобождения от внешней среды до регуля-ции, обеспечивающей постоянную температуру тела... Но биологическая эволюция этим не ограничивается. Из организмов, из различных типов, классов и видов животных и растений она строит в свою очередь еще более сложное целое — уже не «острова», а целые «континенты» гомеостаза, формируя поверхность и атмосферу всей планеты.

Гомеостатическая деятельность человека... сделала его хозяином Земли, могущественным, увы, лишь в глазах апологета, коим он сам и является. А перед лицом климатических катаклизмов, землетрясений.., человек, по существу, столь же беспомощен, как и в последний ледниковый период. Некоторые из бедствий он умеет, хотя и неточно, предвидеть. Однако до гомеостаза в масштабах планеты ему еще далеко».

Техносфера как жизненное вместилище человечества видится сегодня скорее как фантастика, чем как реальная перспектива ближайшего будущего.

И все же небольшие группы людей — космонавты, акванавты, а чаще отдельные люди — не только исследователи, но и пионеры машинной жизни, несущие в своих руках источник питания для собственного сердца, уже сегодня обязаны своей жизнью техносфере.

Сорок лет покоился на морском дне английский крейсер «Эдинбург», унесший на глубину 260 м золотой запас из нескольких сотен слитков. Современная технология позволила извлечь их. Эту работу выполнили глубоководные водолазы в специальном подводном снаряжении. 

Но как спустить водолаза на такую глубину, где давление составляет 26 атмосфер? Сколько же часов — а может быть, и суток — продолжается подъем водолаза с такой глубины на поверхность, чтобы избежать кессонной болезни из-за огромных перепадов давления?

Подъемы и спуски проходят сегодня без всякой задержки — просто потому, что уже на корабле подводник живет в таких же условиях, которые он должен встретить на глубине (рис. 74). Специальные барокамеры на борту, спускаемый колокол, в который водолаз переходит из жилого отсека для спуска на рабочую глубину — во всех

этих помещениях поддерживаются необходимые для работы на глубине условия — давление (в нашем примере — 26 атмосфер), состав вдыхаемого воздуха с малым содержанием кислорода, комфортная температура. А адаптацию к условиям техносферной жизни и реадаптацию к нормальным условиям водолазы проходят постепенно^ пока корабль идет от базы к месту работы и обратно.

А человек с искусственными внутренними органами? Здесь техносфера, в которой этот человек живет постоянHOg проникла в его внутреннюю среду! Современные кардиостимуляторы вместе с источником питания вживлены в сердечную мышцу человека. Но один из перспективных способов снабжения их энергией — подзарядка высокочастотными токами через ткани тела и кожу. Человек с искусственными органами может сохранить свою жизнь исключительно в техносфере — инженерно организованной среде, которая должна создать условия для «уравновешивания» того же плана, что и уравновешивание нормального организма с естественной средой.

Что толку от вживленного стимулятора, если он свое-временно не будет подзаряжен? Какой прок от искусственной почки, которая вовремя не получит диализата, производимого специальными заводами? Барокамера на борту судна поддержки может обеспечить жизнь акванавта только в том случае, когда технически обеспечен полный комплекс жизненных функций организма, находящегося в условиях техносферы. Этот комплекс мы рассматривали в гл. I, он был представлен в табл. 2 и 3. Для дальнейшего они нам понадобятся, так что напомним их вкратце.

Жизненные функции организма определяют его ин-формационно-кибернетическую и метаболическую активность, Кибернетических функций, грубо говоря, всего три: получение информации, ее переработка с принятием решений, их реализация с помощью системы эффекторов. Метаболических функций, можно сказать, четыре. Сначала — доставка в организм нужных веществ, затем — получение из них энергии, использование веществ и энергии для получения нужных для жизнедеятельности соединений и, наконец, выведение из организма шлаков.

Техносферная жизнь должна будет обеспечить выполнение всех этих функций. Это сложная задача и с технической точки зрения, и с точки зрения физиологии и психологии. Жизнь в техносфере ставит перед человеком целый круг таких проблем, с которыми раньше ему сталкиваться не приходилось. Это и этические, и правовые, и чисто медицинские проблемы. Искусственный орган — насколько его считать частью человека? Кто «истинная» мать ребенка, если он получен искусственным соединением генов одной женщины (генетической матери), а выношен другой женщиной (биологической матерью)? Подобные вопросы часто поднимаются на страницах печати, и мы касаться их совсем не будем, с нас хватит и своих, специфических проблем.

Вот, например, проблема целостности организма. Це-лостность биологического организма означает, что совокупность составляющих его органов (элементов, систем) необходима и достаточна для поддержания стационарного неравновесного состояния — уравновешивания со средой. Как целостный объект он рождается, развивается, проживает жизнь и умирает. Присоединение каких-либо дополнительных элементов (биологических, технических) качественно свойств его не изменяет. Организм по-прежнему целостен, хотя целостность он теперь способен сохранить и в более широком диапазоне условий среды и жизни. Так, использование одежды и обуви, конструирование специального защитного снаряжения позволяет человеку находиться и работать там, где раньше это было невозможно.

Точно так же и ослабление каких-то функций организма не лишает его целостности — жизнеспособности, хотя сужает круг доступных ситуаций и действий.

А вот полное исключение хотя бы одной из жизненно важных функций (неважно, кибернетических или мета-болических) делает организм нежизнеспособным в естественных условиях среды. Если в социальной среде потеря слуха человеком не ведет его к гибели, то только потому, что среда эта, реагируя на поведение такого организма соответствующими действиями, восполняет недостаток естественной рецепции какими-то социогенными (в частности, техногенными) средствами. В живой природе, конечно, дело обстоит совсем не так. Лишение нормальной рецепции в животном мире сразу же ставит жизнь организма под угрозу — при первой же встрече с потенциальным врагом ущербный организм беззащитен. Омар, например, достаточно защищен против хищных рыб панцирем с острыми отростками, которыми он поворачивается к врагу. Чтобы полакомиться мясом, хищница норовит откусить омару глаза, расположенные, как у всех ракообразных, на длинных отростках. Ослепленное животное становится легкой добычей.

Точно так же потеря любой из метаболических функций приводит к потере свойства целостности — организм нежизнеспособен, и в самых обычных условиях среды он умирает. Смерть — это гибель всех органов и систем t хотя причина смерти — отказ одного из них.

И здесь мы воочию убеждаемся в отличии внутренней биогенной среды организма от внешней среды, технической по своей природе, даже в том случае, когда она «вторглась» во внутреннюю сферу организма для помощи ему. Техническая среда заменяющая какие-то функции организма, ...бессмертна. В живущем организме техническая компонента, заменяющая какой-то орган или систему, вполне аналогична своему живому прототипу. Конечно, речь может идти только о соответствии функций, выполняемых этими двумя «устройствами», живым и неживым. Но в отличие от своего биологического прототипа при потере целостности организма, когда все биологические ком-поненты гибнут, элемент техносферы — искусственный орган, безжизненный и ранее, сохраняется* «переживая» своего хозяина.

Здесь-то и возникают совершенно новые проблемы ме-тодологического, а может быть, и более широкого плана. Технический прогресс, возможность жизни в техносфере заставляют по-новому смотреть на, казалось бы, установившиеся и вполне классические представления о жизни вообще.

Вспомним слова В. И. Вернадского, который говорил, что «приходится различать проявление живого организма в двух аспектах — в проявлении совокупности живых организмов, как это имеет место в биогеохимии, и, во-вторых, в проявлении отдельных особей...». Действительно, жизнь — целостное системное явление, включающее множество живых элементов во всем богатстве их взаимосвязей. Но, с другой стороны, жизнь — это и конкретное бытие каждого такого элемента* прежде всего — отдельно взятого организма.

Как глобальное явление, охватывающее всю эволюционно меняющуюся биосферу, жизнь безгранична во времени и пространстве. Как бытие отдельного организма жизнь ограничена в пространстве и во времени, начиная от рождения конкретного носителя жизни и кончая его смертью.

Посмотрим теперь па основные атрибуты жизни, как они представлены в современной биологии. К основным трем характеристикам жизни объекта отпросят обычно не-равновесный характер протекающих в нем процессов, способность к самоуправлению и, наконец, к самовоспро-изведению. Мы имели в этой книге дело в основном с двумя первыми характеристиками живого — обменом веществ со средой (открытость системы в ее метаболической части) и управлением (информационно-кибернетическая компонента организма).

Технический прогресс в области жизнеобеспечения и искусственных внутренних органов приводит к тому, что едва ли не все три атрибута жизни перечисленных выше, в топ или иное мере, в тех или иных ситуациях становятся зависимыми от технических элементов, устройств, систем. Говоря о жизни в техносфере, мы выяснили, что этот прогресс коснулся в большей мере индивидуального носителя жизни и в меньшей — жизни как глобального явления. Вероятно, эта тенденция сохранится и в ближайшем будущем — связь жизни с техническим окружением будет становиться все глубже, размежевание двух сторон жизненных явлений — индивидуальной жизни и жизни как глобального явления — будет проявляться все сильнее.

Впрочем, некоторые стороны такого размежевания можно было видеть и ранее. Взять, например, способность к самовоспроизведению. Мы уже говорили, что способность к воспроизведению (оставлению потомства) не является необходимым признаком жизни. Ведь организм вне репродуктивного периода остается по-прежнему живым, многие жизнеспособные гибриды в природе вообще не способны к репродукции. Другое дело — жизнь как глобальное явление. Хотя бы часть особей, составляющих популяцию, должна обладать способностью к продолжению рода. Для сохранения жизни как таковой, как глобального явления, самовоспроизведение является атрибутом абсолютно необходимым.

Что касается открытого характера живых систем и их способности к саморегуляции, управлению собственным поведением и собственной судьбой, то эти две черты в со-вокупности определяют возможность целостного существования каждого отдельного носителя жизни — организма. Если, как мы условились выше, под целостностью понимать способность организма поддерживать постоянство своей структуры и функции в определенных условиях окружения, то встает проблема переноса этой концепции на случай жизни в техносфере.

Организм, жизнь которого поддерживается искусственными органами, целостен в условиях адекватной ему техносферы — и только в них. В естественных условиях он нежизнеспособен — и, следовательно, не целостен. Логично, но как-то непривычно.

Другой аспект этой же проблемы — проблема границ внутренней среды в техносфере. В физиологии, как мы уже говорили в гл. I, считается, что граница, разделяющая внутреннюю и внешнюю среду, проходит по кожным покровам и внешним оболочкам органов. Если перенести эти принципы на искусственные органы, то придется признать, что каждое техническое средство, аппарат, в котором происходят обменные процессы между организмом и внешней средой, сам делится на две части. Одна из них должна быть отнесена к внутренней среде организма, а другая — к его окружению. Так обстоит дело, например, с искусственной почкой. Опять логично, но как-то очень уж странно.

И последний аспект проблемы. Похоже, что самые интересные методологические вопросы возникнут при анализе информационного обмена организма со средой. Если в естественных средах потоки информации направлены только в одну сторону — от среды к организму, то в технически организованной среде обмен информацией носит двунаправленный характер. Среда так же активно может реагировать на изменение состояния организма, как и организм на изменение состояния среды. Ситуация кардинально изменившаяся. Будущее покажет, насколько принципиальны проблемы, возникающие в биотехнических системах, — системах, само возникновение которых заставляет по-новому смотреть на проблему жизни. 

МИР ТЕХНИКИ И СОЦИАЛЬНАЯ СФЕРА (замечания при корректуре)

Эта книга была закончена летом 1986 года, а два после-дующих года стали временем знаменательного изменения наших взглядов и мироощущений, пробуждения активного интереса к жизни общества, механизмам его деятельности и его истории, «человеческому фактору» и самому человеку. Происходят глубокие сдвиги и в понимании того места и социальной роли, которую в современном мире играет человек.

Как же соотносятся идеи прочитанной книги с тем бурным социальным морем, в который погружен скромный круг рассмотренных нами вопросов?

Основная идея книги — развитие жизненных процессов от клетки до организма за счет накопления (наслоения) все новых и новых связей регуляторного типа. Клетка — одноклеточный организм — все более сложные многоклеточные организмы — организм человека — экзо-эволюционные механизмы окружающего мира. Наслаивающиеся друг на друга управленческие механизмы — биохимические, физиологические, психические, биотехнические — имеют своей конечной целью сохранение жизни< Сельское хозяйство, промышленность, весь сложный мир машин, кажется, продолжает служить человеку точно так же, как служил Робинзону патриархальный мир его необитаемого острова.

Казалось бы, и социальные механизмы защиты, наслаиваясь на биологические слои регуляций, будут преследовать ту же цель — сохранение жизни каждого индивида и тем самым — продолжение рода человеческого. Но как биосоциальное явление человек перестает укладываться в рамки тех биологических и технических концепций которыми мы оперировали на страницах книги,

Биологические механизмы защиты человека часто ока-зываются слишком хрупкими перед лицом довлеющих над ними социальных факторов, порожденных научно-техническим прогрессом. Скелетный каркас и нервно-мышечный аппарат человека — недостаточная защита при авариях современного транспорта с его скоростями и высотами. Кожа человека не спасает его от вируса СПИДа, занесенного неаккуратной медсестрой во время инъекции нестерильным шприцем. Системы биохимической защиты метаболической системы человека бессильны против отравляющего действия промышленных химических веществ при авариях на предприятиях. Просчеты воспитания сказываются в расширении алкоголизма, наркомании и токсикомании. Не потеряет ли таблица вероятностей воз-никновения непредвиденных катастроф, приведенная на стр. 214, своего «успокаивающего вида»?

Чем масштабнее, сложнее социальные механизмы жиз-необеспечения, тем более вероятно их отчуждение от человека, тем больше ощущается необходимость в новых подходах, новых комплексных программах изучения феномена человека. Проблемы «человек и техника», «человек в техносфере», которых мы касались в книге — только первые среди наиболее важных в наш век научно-технической революции.

Сегодня мы во многом осознали «остаточный принцип», многие десятилетия тяготевший над гуманитарной сферой, как в удовлетворении потребностей человека в жилище, досуге и при решении так называемой «продовольственной программы», так и в области моральных и социальных норм, создания правового государства и механизмов действенной социальной защиты человека. Остаточный принцип в решении социальных проблем отлично уживался с остаточным принципом в изучении челове-ческой проблематики в теории. Засилье атомной энергетики, ведущая роль физики в 1950—60-х годах и электроники в 70-х и 80-х, биология в роли Золушки — только некоторые штрихи возникшей ситуации. Говоря об этом периоде, некоторые ученые употребляют термин «техницизм», подчеркивая тем самым приоритет «ведомственных» интересов, когда деятельность человека приобретает антигуманистическую направленность, а сам человек уже не может распорядиться результатом своих действий.

Человек в современном мире является элементом мно-гочисленных социальных социально-экономических и прочих связей, поочередно выступая в них то в роли производителя (источника), то в роли потребителя (стока) материальных и духовных благ, в ролях рецептора, управляющего элемента или эффектора сложных кибернетических систем. Насколько известно автору, современная наука не создала сколько-нибудь полных описаний человека, его модели, позволяющей хоть с минималь-ной полнотой судить об этих аспектах деятельности человека. Как обеспечить потребности человека за пределами того узкого круга, о котором говорилось на страницах книги? Как стимулировать деятельность человека? Как человек реагирует на различного рода управленческие решения? Целостного представления о человеке нет даже в форме объединения знаний различных дисциплин, направленных на общие проблемы человека ).

Лет десять назад отдел юмора и сатиры стенгазеты Института проблем управления, в котором работал и работает автор, обсуждал вопрос о публикации в стенной печати озорного проспекта энциклопедии «Жизнь и деятельность А. С. Пушкина». Идея показалась слишком рискованной и осуществлена не была. А энциклопедия должна была якобы состоять из шести толстых томов:

Том 1. Биофизика.

Том 2. Биохимия. Том 3. Физиология. Том 4. Психология. Том 5. Жизнеописание. Том 6. Творческое наследие.

Вспоминая эту историю, автор ни в коей мере не хочет опошлить образ великого поэта, да он здесь и не причем. Просто пример этот всплыл в памяти как юмористический вариант комплексного подхода к феномену человека. Никакая привычная модель сегодня не может дать полного описания индивидуальности, морального и социального лица, нравственных и творческих принципов и мировоззрения человека.

Последние десятилетия добавили к проблеме человека новые пласты вопросов. С одной стороны, это глобальная устойчивость в экологической, политической и военной областях, с другой — сохранение нравственной природы человека, экологии истории и культуры. Все отчетливее мы начинаем понимать, что в центре всех этих проблем стоит — должен стоять — человек. Экономические и политические интересы партий и государств слишком долго стояли выше человеческих интересов. Наш «домашний» ведомственный подход — не самый яркий тому пример- Отношения человека с социальной и природной средой неоднозначны, а существующие противоречия во многом объективны и неизбежны. Само существование человека порождает потребности в веществах и энергии. В книге мы говорили об этих процессах как о первичных, ведущих. Удовлетворение потребностей человечества постепенно расширяло круг втягиваемых в «культурный оборот» природных явлений. Испещренная следами деятельности человека, пронизанная мириадами невидимых и явных техно- и социогенных связей, природа постепенно теряет свою автономность. Идеи В. И. Вернадского о ноосфере слишком хорошо известны, чтобы возвращаться к ним на последних страницах книги. Ноосфера Вернадского — итог деятельности человека, направленной на материальное обеспечение своего существования. Она — в заводах, шахтах, полях1 изменивших геологическое лицо планеты.

Но говоря о ноосфере, хочется напомнить и о другой линии в ее трактовке, восходящей к Тейяру де Шардену: ноосфера — чисто духовное явление, «мыслящий пласт», который разворачивается над миром растений и животных — вне биосферы и над ней. Эта ноосфера — в мозгу человека, в книгах, библиотеках и музеях, в памяти людей (а теперь — и ЭВМ). Если она и соприкасается с материальной биосферой, то как топонимы на географических картах, исторические названия городов и череда заброшенных храмов по берегам Оки.

Для человека обе линии ноосферного развития равно важны. Богатство человека — не только в материальной и не только в интеллектуальной сфере. Эмоциональное богатство — такое же достояние человечества. Переориентация современной науки от установок «познай мир» к возвращающейся на историческую сцену максиме «познай самого себя»— одна из симптоматических черт дня. Шкала «добро — зло» так же ценна при оценках челове-ческой деятельности, как шкала «истина — ложь».

Дегуманизация — трудно изживаемая беда не только технических или естественных наук. Когда говорят., что «история человечества — это история развития его производительных сил, история освоения естественных производительных сил биосферы» ♦), то видят только одну сторону исторического процесса. Когда в центр истории с последовательным упорством ставился вопрос о процентном соотношении крестьян и ремесленников, исторических формациях и закономерностях, то сама история подвергалась таким же репрессивным мерам, как и человек в истории. «Прислушиваясь к торжественной и мощной поступи миллионов, не различали шагов простого человека, рядового гражданина» ♦).

Таковы некоторые тенденции развития наук о человеке в ближайшем будущем. Наша проблематика входит как малая частица в огромный круг общих интересов сферы «Человек в современном мире». Дальнейший прогресс в области «Организм в мире техники» самым непосредственным образом зависит от продвижения во всей этой сфере. Это касается и развития теоретических взглядов и концепций, и — в еще большей мере — внедрения в жизнь нашего поколения разнообразных технических и кибернетических средств помощи живому человеку.

К непосредственному кругу вопросов, рассмотренному на страницах этой книги, добавилось не так много. Из научных результатов, оставшихся за рамками рассмотрения, хочется отметить исследования физических полей человека, проведенные под руководством Ю. В. Гуляева и Э. Э. Годика в Москве (Институт радиотехники и электроники АН СССР). Многообещающие результаты получены в области исследования электромагнитных свойств человеческого организма коллективом «Отклик» в Киеве под руководством С. П. Ситько. Будем надеяться, что авторы этих работ сами расскажут о них специалистам и широкому кругу читателей.

Было организовало несколько интересных научных конференций, на которых обсуждались проблемы, рас-смотренные на страницах книги. Так, в апреле 1988 г. в г. Красноярске Институт биофизики СО АН СССР и Институт проблем управления провели школу на тему «Гомеостаз на разных уровнях организации биосистем», где был представлен целый ряд интересных лекций и докладов. По материалам школы в 1990 г. издательство «Наука» планирует издать коллективную монографию под этим же названием.

Несколько передач, непосредственно связанных с тематикой книги, показало Центральное телевидение. Широкий резонанс, в частности получил телерепортаж о враче Анатолии Кашпировском, который на глазах телезрителей провел гипнотический сеанс обезболивания без наркоза при хирургической операции на обеих ногах. Сенсационность репортажа состояла в том, что сам сеанс проводился ... по телевизору, когда больная и врач находились в разных городах (17 июня 1988 г., программа «Взгляд»). Результат этот намного более впечатляющий, чем классический пример, приведенный на стр. 156 книги.

Психика — а возможность такого сеанса основана как раз на таинственных сегодня свойствах психики человека — остается единственной в мире областью, к изучению которой нет очевидных подходов. Граница между информационными полями мозга (кибернетический уровень) и «получателем» этой информации (психический уровень) для современной науки по-прежнему непроницаем. Соотношение между реальной жизнью, которую ведет организм, и ее отражением в информационных средах мозга («текстах» мозга)— одна из горячих точек, привлекающих специалистов в рамках самого широкого подхода к феномену человека. Читателям, интересующимся тем, что сейчас пишут об отношении реальной жизни к ее записям в текстовых структурах, хочется рекомендовать две статьи В. Руднева в рижском журнале «Родник» (№№ 3—4 за 1988 г.) под названием «Введение в XX век: направление времени в культуре».

Но это уже вопросы, далеко выходящие за горизонты нашего рассмотрения.