Морфологічні характеристики управління біологічними системами

Завданням цього підрозділу є відтворити морфологічні характеристики системи управління біологічними системами. Для будь-якого дослідника, який прагне розробляти методи управління складними клітинними, молекулярними, надмолекулярними, надклітинними і надорганізменними системами, необхідно розуміти, що система - це набір змінних величин, пов’язаних одна з одною прямими і зворотними зв’язками [233].

При будь-якій дії на систему міняється ієрархія змінних, а також сили і напрями зв’язків між змінними. Система виявляє певний цілісний відгук на певну дію. При цьому нагадаємо, що кібернетика не розглядає процес породження систем управління, а тільки їх функціонування.

Щоб вивчати будь-яку систему, необхідно побудувати її модель. Модель системи - це перелік істотних змінних (їх значно менше, ніж усіх змінних величин у реальній системі), але якщо їх поєднати потрібними прямими і зворотними кореляціями, то ця сукупність істотних змінних дасть такий же відгук на ту ж дію, як реальна система.

Дослідник управління біологічними системами, як і системний біолог, повинен дивитися на живу природу не очима тварин і первісної людини (вони бачать тільки об’єкти), а очима, що бачать системи, до яких входять змінні величини об’єктів живого світу, косної природи, космосу, клімату, погоди і т. ін. Саме так, як дивився на еволюцію Ч. Дарвін.

Структура біоту живого надто складна, оскільки багаторівнева, тому й морфологія управління біологічними системами також надто складна. Для того, щоб розібратись у ній, варто провести окремі дослідження. Окрім емерджентних властивостей, що виникають на більш високих рівнях організації, на кожному новому рівні організації виникають нові рівні управління біологічними системами. Нижче приведені рівні регуляції життєвих процесів на різних рівнях біологічних організацій. Йдеться про: а) системи внутріклітинної регуляції (рівень ядра (6) і цитоплазми (5); б) системи організменої регуляції (6); в) системи рівня “організм - середовище” (5); г) системи популяційного рівня регуляції (7); д) системи фітоценотичного рівня регуляції (3).

У майбутньому це число, звичайно, зросте, оскільки будуть відкриті нові системи регуляції. Саме завдяки цим рівням регуляції виникають емерджентні властивості на різних рівнях організації життя. Вищі рівні регуляції часто домінують над нижчими. Так, стебло пшениці, що окремо стоїть, здатне дати до 3000 зерен. У фітоценозі (у полі) в умовах аутоконкуренції воно, зазвичай, дає 30­40 зернин. Конкуренція здатна понизити експресію будь-якого структурного гена рослини у 50-100 разів.

Виходячи з викладеного вище, ми, за допомогою принципу рудиментації, дещо спростимо структуру об’єкта управління і побудуємо евристичну модель, але таку, щоб можна було застосувати її до вивчення будь-якого рівня біологічної системи. Причому в управлінні біологічними системами слід виділяти два рівні управління: а) організмений і б) популяційний.

Організаційно живі організми перебувають у стані ареалів, “співтовариств”, колоній, косяків, зграй, стад [226]. В екології часто користуються терміном “співтовариство”. Зміст цього терміна неоднозначний. Під ним розуміється і сукупність взаємопов’язаних організмів різних видів (синонім біоценозу), і аналогічна сукупність тільки рослинних (фітоценоз, рослинне співтовариство), тваринних (зооценоз) організмів або мікробного населення (мікробоценоз) [100, с. 7].

Унаслідок цих якісних спостережень виникає припущення, що коли біологічна система, яка складається з органічних молекул, “народжується”, то при цьому вона потрапить під управління певної нематеріальної системи, яка використовує як механізм управління слабкі взаємодії. “Нематеріальність” цієї системи проявляється в тому, що вона не має жодної з відомих “властивостей” матерії, а, отже, сама з матерією не взаємодіє, тобто ортогональна їй. З іншого боку, оскільки будь-яка взаємодія, включаючи і слабку, є просто викривленням простору у своїй сфері, що призводить до зміни еволюційних рішень нелінійних рівнянь простору, то цій “нематеріальній системі” зовсім не треба мати матеріальних характеристик.

Таким чином, організм людини як біологічна система складається з двох частин. Перша - це матеріальна частина - об’єкт управління, а друга- це гомеостат з “біопрограмою” - суб’єкт управління, яка здійснює управління матеріальною частиною з використанням слабких і частково електромагнітних взаємодій. При цьому звернемо увагу на той факт, що морфологія біологічних систем - живих організмів, є надзвичайно прихованою від дослідників. Суб’єкт і об’єкт управління знаходяться у одному цілому - біологічному організмі, що володіє біологічним тілом, органом управління і програмою власного розвитку одноосібно і одночасно.

Прямою аналогією біологічної системи в такому уявленні є стільниковий телефон Cell-phone. Сам телефон є “матеріальною частиною” - те, як саме з’являється одноклітинна біологічна система, якщо просто подивитися на неї під мікроскопом.

ДНК або “внутрішня програма” біологічної системи є аналогом SIM- карти, яка містить умови контракту і усі ідентифікаційні параметри користувача. Програма, закодована в мікросхемах, яка управляє функціями стільникового телефону - це аналог “біопрограми”. Акумулятор, який здійснює енергетичне забезпечення стільникового телефону, є аналогом низькоенергетичної ядерної реакції, яку може використати біопрограма для успішного функціонування.

Управління біологічними системами здійснюється завдяки наявності зв’язків [100, с. 7-8]. Останні ділять на прямі і зворотні, що для нас є позитивним чинником, оскільки ці органи присутні у всіх трьох явищах. Прямим називають такий зв’язок, при якому один елемент (А) діє на інший (В) без відповідної реакції. Прикладом такого зв’язку у біосфері може бути дія деревного ярусу лісу на трав’янисту рослину, що випадково виросла під його пологом або дія сонця на земні процеси. За зворотного зв’язку елемент В відповідає на дію елемента А.

Зворотні зв’язки бувають позитивними і негативними. І ті, й ті грають істотну роль в екологічних процесах та явищах. Позитивний зворотний зв’язок веде до посилення процесу в одному напрямку. Приклад його - заболочування території, наприклад, після вирубки лісу. Зняття лісового пологу і ущільнення ґрунту, зазвичай, веде до накопичення води на його поверхні. Це, в свою чергу, дає можливість поселятися тут рослинам-накопичувачам вологи, наприклад, сфагновим мохам, вміст води в яких у 25-30 разів перевищує вагу їхнього тіла. Процес починає діяти в одному напрямку: збільшення зволоження - збіднення киснем - уповільнення розкладання рослинних залишків - накопичення торфу - подальше посилення заболочування.

Негативний зворотний зв’язок діє таким чином, що у відповідь на посилення дії елемента А, збільшується протилежна за напрямом сила дії елемента В. Такий зв’язок дозволяє зберігати систему у стані стійкої динамічної рівноваги. Це найбільш поширений і важливий вид зв’язків у природних системах. На них, передусім, базується стійкість і стабільність екосистем. Один з негативних проявів діяльності людини в природі пов’язаний з порушенням цих зв’язків, що може привести до руйнування екосистем або переходу їх в інший стан [100, с. 7-9].

Гомеостатична модель роботи генетичного апарату подана у науковій літературі [457, с. 45-84]. У ній розглянуті генетичні моделі гена, клітини, тканини (органів), біологічного організму як цілого і популяції як гомеостату.

У біології система управління - це матеріальна суть, жива система, сукупність взаємодіючих елементів (частин), що має входи і виходи для обміну з середовищем інформацією, речовиною і енергією. Усі живі системи є імовірнісними цілеспрямованими нелінійними системами автоматичного управління. Абстрактні системи (моделі реальних систем) можуть бути будь-якими, зокрема статичними, і/або лінійними, і/або детерміністськими системами [429].

Наші уявлення про живі системи (моделі систем) засновані на постулаті, що будь-яка система управління складається з двох основних взаємодіючих частин: ланка, що управляє, або регулятор, і об’єкт управління. Як писав О. Богданов: “Нерідко слово зберігає організаційну ідею там, де роздроблене мислення особи вже абсолютно втратило її. Наприклад, організуюча роль релігії в соціальному житті цілком вислизає від буденної середньої свідомості нашої епохи. Між тим, саме слово цілком ясно вказує на цю роль, чи походить воно від “religare” (латинське - зв’язувати), чи від “relegere” (збирати). Аналогічним чином якщо не склад, то вживання слова “душа” в російській і інших споріднених мовах, якщо його уважно простежити, дає розгадку однієї з найбільш глибоких таємниць науки і філософії. Воно часто застосовується в сенсі “організатор” або “організуюче начало” такої-то справи або суспільства...” [65, с. 93].

Управління біологічними системами має інтелектуальний характер, оскільки усе живе має власну душу, органом якої є, на думку Г. Еббінгауза, мозок біологічного організму [557, с. 35]. І якщо принципово не стояти на позиції заперечення наявності душі у біологічних організмах, то тоді вона постає як “органічна єдність, живе сплетіння взаємно пов’язаних, проникаючих одна в одну функцій” [557, с.

Душа з її внутрішнім життям не просвічує через всю реальність тілесної форми. Як писав Гегель: “Той же недолік виявляється і у вищій сфері, у духовному світі і його організмах, що розглядаються в їхній безпосередній життєвості. Чим значиміші і змістовніші ці духовні утворення, тим більше потребує супутніх засобів та єдина мета, що одушевляє це ціле і складає його внутрішню душу. У безпосередній дійсності ці засоби виявляються доцільними органами, і все, що діється, і відбувається, здійснюється лише через посередництво волі. Кожна частка такого організму, як держава і родина, тобто кожен окремий індивід, виявляє волю і перебуває у зв’язку з іншими членами того ж організму, але єдина внутрішня душа цього зв’язку, свобода і розум єдиної волі не виступають на арену реальності і не відкриваються в кожній частині як єдине і цілісне внутрішнє одушевлення” [119, 155].

У наявній літературі знаходимо лише найзагальніші його, інтелекту, характеристики, що завжди зводяться до одного і того ж - душі людини. Так, наприклад, Г. Гегель з цього питання писав: “Досі ми розглядали особливу реальність в її замкненій особливості як щось позитивне. Але ця самостійність підлягає запереченню в живій істоті, і лише ідеальна, духовна єдність всередині тілесного організму зберігає силу позитивно співвідноситися з самою собою. Душу слід розуміти як цю ідеальність, стверджувальну і у своєму запереченні. Тому, якщо в тілі є саме душа, то і саме це явище має стверджувальний характер. Душа, щоправда, виявляє себе як сила, протидіюча самостійному уособленню членів, однак вона і створює їх, бо містить в собі як внутрішнім і ідеальним началами те, що зовні виявлене у формах і членах. Таким чином, у зовнішньому є саме це внутрішнє з його позитивним змістом; зовнішнє, що залишається тільки зовнішнім, було б нічим іншим, як абстракцією і однобокістю” [119, 131].

Проблема інтелекту розглядалася, як відомо, в ірраціональному ключі А. Шопенгауером, А. Бергсоном, Е. Гартманом, В. Вундтом і іншими дослідниками. З біологізаторських позицій його аналізували Г. Спенсер і представники прагматизму.

Як проблема експериментальної психології проблема інтелекту була висунута тільки в кінці XIX століття Г. Еббінгаузом. Природа інтелекту, за Піаже, двояка, - біологічна і логічна. Він є вищою формою адаптації до середовища, оскільки в ньому долаються безпосередні і миттєві пристосування шляхом організації стабільних просторових і тимчасових логічних структур. За складом інтелект як діяльність структуризації є система життєвих активних операцій логіки.

Тому інтелект розглядається нами як сукупність всіх пізнавальних функцій індивіда. Форма його функціонування є пульсацією вищеназваних підструктур, а продуктами його є високоенергетичні поля інтелектуальної енергії - своєрідна плазма. Її сьогодні ми і спостерігаємо на екранах сучасних приладів у формі “вогняних картинок” - випромінюванні мікрохвильового діапазону. Зовні спостережувана, ця енергетична реакція виглядає як голограма, що спалахує в мозку людини. Чи не тому Платон говорить про те, що душа є “першооснова всіх видів руху”, “старша і більш божественна від усіх речей”? [Див.: 380, с. 272].

Принципово іншим випадком є управління популяціями біологічних організмів. Популяції виділяються як відносно відособлені частини окремих видів, в межах яких вірогідніші схрещування і передача інформації, ніж це можливо між різними популяціями цього виду [100, с. 47]. Найважливішим чинником відособлення популяцій усередині виду є відмінності умов місця проживання.

Розглянемо їх властивості на найскладнішій системі - планетарній спільноті людей, що повністю оволоділа планетарним простором і сьогодні підкорює Ближній Космос. Ця структура має принципово іншу конфігурацію біологічного тіла і органів управління, ніж організмений рівень, але має низку атрибутивних властивостей безтілесного суб’єкта, наприклад, душу, колективний інтелект, колективну психіку і пам’ять, колективну діяльність, колективні органи управління, орган саморегуляції та ін. [82].

Модель гомеостату планетарної спільноти та його властивості розроблена Ю. Горським і викладена в монографіях, численних публікаціях засідань школи-семінару з гомеостатики, на конференціях, міжнародних симпозіумах та конгресах [Див.: 138, с. 63].

Людська спільнота володіє природним гомеостатом, тобто органом, що регулює її життєдіяльність. Дослідженнями Ю. Горського доведено, що чим вище на еволюційній драбині стоїть вид живого, тим більше зростає роль індивідуального досвіду у формуванні реакції на зміну життєвої ситуації. Цей феномен отримав назву сигнальної спадковості [263].

Сигнальна спадковість у людському суспільстві набуває виняткового значення. На її основі формуються: 1) друга сигнальна система (мова); 2) поведінкова активність, що спрямована на зміну навколишнього середовища, і діяльність, що опосередкована завдяки зміненим елементам зовнішнього середовища (знаряддя виробництва). У кінцевому підсумку, завдяки цим модифікованим можливостям, людська популяція створила специфічну спадкову структуру негенетичного характеру - культуру.

Феномен людської популяції закладений у якісно нових способах у порівнянні з популяціями вищих тварин, колективної переробки інформації і високої швидкості обробки інформації індивідом, що живе у культурному середовищі. У принципі, людський організм як гомеостат біоструктурно нічим не відрізняється від усіх інших вищих тварин. Проте поєднання двох згаданих вище чинників створило значну перевагу у виживанні за рахунок спрямованої зміни середовища проживання під межі норм реакції організму. Для спрямованої зміни середовища і створення знарядь виробництва треба організувати такий потік інформації, який би відбивав властивості об’єкта, раніше не істотні для виживання.

Зміна змісту інформаційного потоку із зовнішнього середовища стала можливою за рахунок зміни властивостей суб’єкта, яка виражалася в зміні геометрії тіла при взаємодії його зі знаряддями виробництва (камінь, палиця, сокира, ніж, прилад, системи приладів...). Кожна тварина освоює зовнішній світ за законом будови свого тіла, тобто має відповідні ознаки, інформаційно комплементарні для взаємодії з вузькою частиною зовнішнього середовища.

Людина, міняючи знаряддя виробництва, міняє способи взаємодії в широкому діапазоні усередині зони проживання і за її межами, а це розширює його можливості в прийомі інформації, тобто з’явився новий небіологічний спосіб зміни інформаційних фільтрів на вході у свій гомеостат. Ця властивість індивідів еволюціонує у міру накопичення небіологічної спадковості у такому соціально-культурному середовищі, у якому відбувався достатньо глибокий розподіл індивідів за специфікою взаємодії з зовнішнім середовищем.

Рис. 4.2.1. Модель інформаційного гомеостата людської популяції

Сукупність усіх отриманих і отримуваних знань у людській популяції визначає свідомість виду як симетричного гомеостата. У цьому аспекті увесь інформаційний потік про стан зовнішнього середовища, що циркулює у видовому гомеостаті, по відношенню до індивіда називається надсвідомістю. По відношенню до свідомості індивіда надсвідомість має уявні містичні властивості і проявляється в людській психіці у формі інтуїції.

Для розуміння механізмів функціонування і вирішення питань використання популяцій важливе значення мають відомості про їх структуру.

Розрізняють статеву, вікову, територіальну і інші види структури [100, с. 48]. У теоретичному і прикладному планах найбільш важливі дані про вікову структуру, під якою розуміють співвідношення особин (часто об’єднаних в групи) різного віку.

Зазвичай, найбільшою життєздатністю відрізняються популяції, в яких особини різного віку представлені відносно рівномірно. Такі популяції називають нормальними. Якщо в популяції переважають літні особини, це однозначно свідчить про наявність негативних чинників в її існуванні, що порушують відтворювальні функції. Такі популяції розглядають як регресивні, або такі, що вимирають. Потрібні термінові заходи щодо виявлення причин такого стану і їх усунення. Популяції, представлені в основному молодими особинами, розглядаються як такі, що впроваджуються, або інвазивні.

Життєвість їх не викликає побоювань, але велика вірогідність спалахів надмірно високої чисельності особин, оскільки в таких популяціях не сформувалися трофічні і інші зв’язки. Особливо небезпечно, якщо такі популяції представлені видами, які тут раніше були відсутні. У такому разі популяції, зазвичай, знаходять і займають вільну екологічну нішу і реалізують свій потенціал розмноження, інтенсивно збільшуючи чисельність.

Отже, віддзеркалення морфології систем управління живими системами у наявній літературі є проблематичною справою, оскільки не існує єдино правильного типу організаційної структури і єдино правильного способу управління персоналом, причому людьми краще взагалі не управляти. “Сьогодні, нарешті, стало ясно, що такого явища, як єдино правильна організаційна структура, не існує. Є просто різні види структур, кожен з яких має свої сильні і слабкі сторони. Стало очевидним, що організаційна структура - не самоціль. Це інструмент, за допомогою якого можна підвищити продуктивність праці робітників. У цій якості будь-яка організаційна структура годиться для вирішення певних завдань в певних умовах і в певний час” [164, с. 25].

Тож проблема тут полягає у тому, що у цій царині необхідно передбачити не тільки управління людьми, але й іншими живими системами, до яких варто віднести біот всього живого, і для них потрібно сформувати ідеї, на основі яких упорядковувати їх поведінку і розвиток у екосфері Майбутнього.

4.3.