главная

зоология

ботаника

физиология

скачать

вопрос-ответ

FAQ

ссылки

контакты

поддержка


Где купить справку тут.

КИБЕРНЕТИКА БИОЛОГИЧЕСКАЯ


КИБЕРНЕТИКА БИОЛОГИЧЕСКАЯ, биокибернетика (от греческого kybernetike — искусство управления), научное направление, связанное с применением идей и методов кибернетики в биологии. Исторически зарождение и развитие биологической кибернетики связаны с эволюцией представлений об обратной связи в живых системах (А. А. Богданов, П. К. Анохин и др.). В дальнейшем в связи со становлением кибернетики её биологическое направление сформировалось в науку об общих закономерностях управления и связи в биологических системах, о процессах хранения, передачи и переработки информации в этих системах и способах её кодирования (Н. Винер, А. А. Ляпунов, И. И. Шмальгаузен). Дифференциация биологических наук привела к делению биологической кибернетики на ряд самостоятельных разделов (нейрокибернетика, физиологическая кибернетика, математическая генетика, математическая экология, математическая биофизика и т. п.). Естественная иерархия живых систем определяет иерархию объектов, изучаемых биологической кибернетикой. Со структурно-функциональной и информационной точки зрения всё многообразие живого может быть подразделено на 4 главных уровня: молекулярно-генетический (клеточный), онтогенетический (организменный), популяционно-видовой и биогеоценотический, или биосферный. Для каждого из этих уровней характерны свои способы кодирования и переработки информации, свои системы управления и связи и их иерархии. На молекулярно-генетическом уровне основные внутриклеточные управляющие системы (хромосомы и некоторые другие органоиды) осуществляют ауторепродукцию клеток и передают наследственную информацию от поколения к поколению. Расшифровка наследственной информации и её реализация происходят на следующем уровне — онтогенетическом. Онтогенез организмов определяется согласованной реализацией наследственной информации за счёт работы управляющих систем особи. На популяционном уровне происходит процесс изменения и закрепления наследственной информации, приводящей к образованию пусковых механизмов эволюции, дифференциации, возникновению адаптации, видообразованию и, в конечном счёте — к эволюционному прогрессу. На биогеоценотическом уровне популяции разных видов образуют сообщества, находящиеся в сложных взаимоотношениях как между собой, так и со средой. Таким образом, биосфера — это иерархически организованная система объектов разных уровней организации, каждый из которых может быть расчленён на объекты более низкого уровня; между всеми объектами системы происходит объединяющий их обмен энергией, веществом и информацией. Для рассмотрения конкретных биологических систем как кибернетических необходимо специфическое имитационное моделирование, при котором следует отвлечься от многих специальных свойств системы (размеров, способов формирования сигналов и т. п.), но отразить в модели такие типичные для данной системы особенности, которые связаны с её функционированием, структурой, передачей и преобразованием информации. Поэтому для биологической кибернетики особенно существенны понятия структуры, законов функционирования и критериев функционирования системы, причём её структура определяется характером связей между элементарными единицами системы. Описание функционирования системы задаётся функциями, определяющими изменения состояния её элементов, задающими выходные сигналы и команды на изменения структуры. И, наконец, поскольку биологическая кибернетика имеет дело с управляющими системами, необходимо задать критерий (или цель) управления. Это может быть поддержание гомеостаза системы, оптимизация некоторой её функции или приспособление к меняющейся среде. Необходимо заметить, что для многих биологических систем понятие цели управления не определено (например, что является целью эволюции?). Поэтому зачастую задание критерия или цели управления является лишь удобным приёмом, позволяющим построить замкнутую модель при недостатке конкретной информации. Исследование простых систем может быть проведено средствами классической математики. Для сложных систем, с которыми обычно приходится иметь дело в биологии, эти методы оказываются, как правило, непригодными. Эффективное исследование таких систем, состоящих из большого количества элементов с разнообразными и нерегулярными связями между собой, не сводящимися к простым закономерностям, классическими дедуктивными методами оказывается невозможным. Поэтому в качестве основного метода исследования сложных систем в биологической кибернетике используют метод вычислительных экспериментов на ЭВМ, который с середины 20 века стал новым методом научного познания. Вычислительный эксперимент основан на использовании так называемых имитационных моделей, являющихся переложением на машинный язык описаний моделируемых процессов. Во многих случаях (например, при исследовании экологических систем) этот метод единственно возможен, т. к. натурные эксперименты часто неосуществимы или неоправданно рискованны. В последние годы термин «биологическая кибернетика» употребляется реже, в основном по отношению к процессам управления в живых системах. Многие проблемы, которые ранее рассматривали в рамках биологической кибернетикой, стали относить к сфере системного анализа или информатики (в приложении к биологии).

См. также Биологические системы.


А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я