Принципы обратной связи в теории систем реферат

Обновлено: 03.07.2024

Термины теория систем и системный анализ, несмотря на период более 25 лет их использования, все еще не нашли общепринятого, стандартного истолкования.

Причина этого факта заключается в динамичности процессов в области человеческой деятельности и в принципиальной возможности использовать системный подход практически в любой решаемой человеком задаче.

Общая теория систем (ОТС) — научная дисциплина, изучающая самые фундаментальные понятия и аспекты систем. Она изучает различные явления, отвлекаясь от их конкретной природы и основываясь лишь на формальных взаимосвязях между различными составляющими их факторами и на характере их изменения под влиянием внешних условий, при этом результаты всех наблюдений объясняются лишь взаимодействием их компонентов, например характером их организации и функционирования, а не с помощью непосредственного обращения к природе вовлечённых в явления механизмов (будь они физическими, биологическими, экологическими, социологическими, или концептуальными)

При системном подходе объект исследования представляется как система. Само понятие система может быть относимо к одному из методологических понятий, поскольку рассмотрение объекта исследуется как система или отказ от такого рассмотрения зависит от задачи исследования и самого исследователя.

Существует много определений системы.

Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии.
Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объектов.
Система — множество элементов находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (толковый словарь)

Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где A — множество элементов; R — множество отношений между A.

Система — это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.

Исследование объекта как системы предполагает использование ряда систем представлений (категорий) среди которых основными являются:

Структурное представление связано с выделением элементов системы и связей между ними.
Функциональные представление систем — выделение совокупности функций (целенаправленных действий) системы и её компонентов направленное на достижение определённой цели.
Макроскопическое представление — понимание системы как нерасчленимого целого, взаимодействующего с внешней средой.
Микроскопическое представление основано на рассмотрении системы как совокупности взаимосвязанных элементов. Оно предполагает раскрытие структуры системы.
Иерархическое представление основано на понятии подсистемы, получаемом при разложении (декомпозиции) системы, обладающей системными свойствами, которые следует отличать от её элемента — неделимого на более мелкие части (с точки зрения решаемой задачи). Система может быть представлена в виду совокупностей подсистем различных уровней, составляющую системную иерархию, которая замыкается снизу только элементами.
Процессуальное представление предполагает понимание системного объекта как динамического объекта, характеризующегося последовательностью его состояний во времени.

Рассмотрим определения других понятий, тесно связанных с системой и ее характеристиками.

Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени. Объект может быть материальным и абстрактным, естественным и искусственным. Реально объект обладает бесконечным набором свойств различной природы. Практически в процессе познания взаимодействие осуществляется с ограниченным множеством свойств, лежащих в приделах возможности их восприятия и необходимости для цели познания. Поэтому система как образ объекта задаётся на конечном множестве отобранных для наблюдения свойств.

Внешняя среда.

Из этих рассуждений вытекает, что немыслимо рассматривать систему без ее внешней среды. Система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия с окружением, являясь при этом ведущим компонентом этого воздействия.

В зависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функции систем можно расположить по возрастающему рангу следующим образом:

пассивное существование;
материал для других систем;
обслуживание систем более высокого порядка;
противостояние другим системам (выживание);
поглощение других систем (экспансия);
преобразование других систем и сред (активная роль).

Обычно в качестве подсистем фигурирует более или менее самостоятельные части систем, выделяемые по определённым признакам, обладающие относительной самостоятельностью, определённой степенью свободы.

Компонент — любая часть системы, вступающая в определённые отношения с другими частями (подсистемами, элементами).

Элементом системы является часть системы с однозначно определёнными свойствами, выполняющие определённые функции и не подлежащие дальнейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя).

Понятие элемент, подсистема, система взаимопреобразуемы, система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка (метасистема), а элемент при углубленном анализе, как система. То обстоятельство, что любая подсистема является одновременно и относительно самостоятельной системой приводит к 2 аспектам изучения систем: на макро- и микро- уровнях.

При изучение на макроуровне основное внимание уделяется взаимодействию системы с внешней средой. Причём системы более высокого уровня можно рассматривать как часть внешней среды. При таком подходе главными факторами являются целевая функция системы (цель), условия её функционирования. При этом элементы системы изучаются с точки зрения организации их в единое целое, влияние на функции системы в целом.

На микроуровне основными становятся внутренние характеристики системы, характер взаимодействия элементов между собой, их свойства и условия функционирования.

Для изучения системы сочетаются оба компонента.

Структура системы.

Под структурой системы понимается устойчивое множество отношений, которое сохраняется длительное время неизменным, по крайней мере в течение интервала наблюдения. Структура системы опережает определенный уровень сложности по составу отношений на множестве элементов системы или что эквивалентно, уровень разнообразий проявлений объекта.

Связи — это элементы, осуществляющие непосредственное взаимодействие между элементами (или подсистемами) системы, а также с элементами и подсистемами окружения.

Связь — одно из фундаментальных понятий в системном подходе. Система как единое целое существует именно благодаря наличию связей между ее элементами, т.е., иными словами, связи выражают законы функционирования системы. Связи различают по характеру взаимосвязи как прямые и обратные, а по виду проявления (описания) как детерминированные и вероятностные.

Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций — от одного элемента к другому в направлении основного процесса.

Обратные связи, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Открытие принципа обратной связи явилось выдающимся событием в развитии техники и имело исключительно важные последствия. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.

Рис. — Пример обратной связи

С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информации о работе, выполненной объектом управления, сравнивается с сигналом, задающим содержание и объем работы (например, план). В случае возникновения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы принимаются меры по его устранению.

Основными функциями обратной связи являются:

противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);
компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);
синтезирование внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);
выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону. Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.

Нарушение обратных связей в социально-экономических системах по различным причинам ведет к тяжелым последствиям. Отдельные локальные системы утрачивают способность к эволюции и тонкому восприятию намечающихся новых тенденций, перспективному развитию и научно обоснованному прогнозированию своей деятельности на длительный период времени, эффективному приспособлению к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Особенностью социально-экономических систем является то обстоятельство, что не всегда удается четко выразить обратные связи, которые в них, как правило, длинные, проходят через целый ряд промежуточных звеньев, и четкий их просмотр затруднен. Сами управляемые величины нередко не поддаются ясному определению, и трудно установить множество ограничений, накладываемых на параметры управляемых величин. Не всегда известны также действительные причины выхода управляемых переменных за установленные пределы.

Критерии — признаки, по которым производится оценка соответствия функционирования системы желаемому результату (цели) при заданных ограничениях.

Эффективность системы — соотношение между заданным (целевым) показателем результата функционирования системы и фактически реализованным.

Функционирование любой произвольно выбранной системы состоит в переработке входных (известных) параметров и известных параметров воздействия окружающей среды в значения выходных (неизвестных) параметров с учетом факторов обратной связи.

Рис. — Функционирование системы

Выход — результат конечного состояния процесса.

Процессор — перевод входа в выход.

Система осуществляет свою связь со средой следующим образом.

Управление системой связано с понятиями прямой и обратной связи, ограничениями.

Обратная связь — предназначена для выполнения следующих операций:

Ограничение — обеспечивает соответствие между выходом системы и требованием к нему, как к входу в последующую систему — потребитель. Если заданное требование не выполняется, ограничение не пропускает его через себя. Ограничение, таким образом, играет роль согласования функционирования данной системы с целями (потребностями) потребителя.

Проблема — это разница между существующей и желаемой системами. Если этой разницы нет, то нет и проблемы.

Решить проблему — значит скорректировать старую систему или сконструировать новую, желаемую.

Состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени.

Подобные документы

Определение коэффициента передачи усилителя с отрицательной обратной связью. Выбор рабочей точки и транзистора для выходного каскада. Выбор транзистора для промежуточного каскада. Проверка правильности выбора транзистора. Расчет емкостных элементов.

курсовая работа, добавлен 13.10.2017

Классификация, основные параметры и характеристики усилителей. Виды обратной связи в усилителях. Структурная схема усилителя, охваченного последовательной обратной связью по напряжению. Операционные, инвертирующи, неинвертирующие усилители и сумматоры.

лекция, добавлен 09.12.2013

Применение пропорционально-интегрально-дифференцирующих контроллеров для организации управления при охвате громкоговорителя электромеханической обратной связью (ЭМОС) комбинированных типов. Применение ПИД-регулятора к комбинированной по скорости ЭМОС.

статья, добавлен 26.03.2016

Принцип работы и функции усилителя с обратным сигналом, механизм передачи сигнала с его выхода на вход, реализуемый через специальную цепь. Характер влияния обратной связи на входное сопротивление и факторы, на него влияющие. Операционные усилители.

лекция, добавлен 04.10.2013

Проектирование среднескоростного тракта передачи данных между двумя источниками и носителями информации. Повышение вероятности передачи. Система с решающей обратной связью, непрерывной передачей и блокировкой приемника. Применение циклического типа кода.

курсовая работа, добавлен 06.04.2014

курсовая работа, добавлен 20.04.2014

Построение операционного усилителя с частотно-зависимой обратной связью. Расчет коэффициента усиления для инвертирующего усилителя по напряжению. Определение ёмкости конденсаторов и входного сопротивления. Выбор усилителя с широкой полосой пропускания.

лабораторная работа, добавлен 09.12.2018

Проблема настройки автокомпенсатора помех с корреляционной обратной связью. Исследование быстродействия АКП. Реакция АКП при воздействии активной шумовой и хаотической импульсной помех. Формирования весовых коэффициентов для помеховой обстановки.

статья, добавлен 16.01.2021

Математический анализ шумовых свойств системы фазовой автоподстройки частоты со смесителем в цепи обратной связи. Расчет спектральной плотности мощности шумов выходного сигнала. Шумовые характеристики выходного сигнала системы с конкретными параметрами.

статья, добавлен 14.01.2017

Усовершенствование модели биполярного транзистора, работающего в недонапряженном режиме. Алгоритм моделирования сверхвысокочастосного генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе, работающем в недонапряженном режиме с отсечкой тока.

Актуальность проблемы состоит в том, что в механизме социального управления фундаментальная роль принадлежит принципу обратной связи: там, где этот принцип нарушается или вообще отсутствует, там отсутствуют или искажаются результаты социального управления. Обратная связь – является ключевым элементом системы управления. Механизм обратной связи – это реакция системы на внешнее воздействие. Так же можно сказать, что механизм обратной связи – это механизм, определяющий изменение состояния, являющийся реакцией на внешнее воздействие и определяющийся этой реакцией.

Содержание работы

Введение………………………………………………………………………2
Глава 1.Управленческая деятельность как система взаимодействующих элементов управления…………………………………………………. 4
Объект и субъект управления…………………………………………..5
Взаимосвязь субъекта и объекта управления…………………………10
Глава 2. Механизм обратной связи в управлении………………………. 14
2.1 Сущность и значение принципа обратной связи……………………..15
2.2 Реализация принципа обратной связи на примере в организации….21
Заключение……………………………………………………………………24
Список использованных источников и литературы……………………….26

Файлы: 1 файл

курсач ТУ.docx

Глава 1.Управленческая деятельность как система взаимодействующих элементов управления………………………… ………………………. 4

Объект и субъект управления…………………………………………..5
Взаимосвязь субъекта и объекта управления…………………………10

Глава 2. Механизм обратной связи в управлении………………………. 14

2.1 Сущность и значение принципа обратной связи……………………..15

2.2 Реализация принципа обратной связи на примере в организации….21

Список использованных источников и литературы……………………….26

В соответствии с этим принципом система управления наблюдает за объектом, на который воздействуют возмущающие факторы. В результате, в поведении объекта возникают отклонения. Система управления отслеживает наблюдаемые параметры (переменные) и на основе наблюдений создает алгоритм управления.

По обратной связи любая организация может отслеживать свой прогресс в целях, делать прогнозы на будущее, корректировать свои цели чтобы достигать их наиболее эффективным путем. Обратная связь дает понимание ошибок или верных решений, показывает, насколько компания эффективна в достижении своих целей. Важно, чтобы механизм обратной связи поддерживался в рабочем состоянии. Если обратная связь - узкое звено – это приводит к регрессу, потере денег и внутренним кризисам в управлении. Обратной связью может служить маркетинговое исследование, опрос потребителей, беседа клиентом, жалобная книга, телефон службы поддержки потребителей, или возможность оставлять комментарии на сайте компании.

Важно, чтобы механизм обратной связи был доступен, легок в использовании для клиента. Тогда организация сможет получать наиболее важную информацию о своих действиях, о покупателе. Эта информация важна , ее нельзя получить иначе, она имеет огромный смысл и может служить росту и развитию данной организации или компании . Обратная связь с клиентом приносит результат руководителю, именно потому что ценность информации так высока для организации, все данные должны быть доступны руководству компании. В механизме обратной связи должен присутствовать специалист, который в состоянии собрать, проанализировать обратную связь (как положительную, так и негативную) и предоставить выводы руководителю бизнеса.

Важно, чтобы результаты или выводы по обратной связи должны быть доступны всем сотрудникам, которые влияют на принятие ключевых решений процесса. Все эти люди должны быть психологически готовы к негативной обратной связи и воспринимали ее не только как эмоциональный негатив со стороны клиента, но, прежде всего, как вклад клиента в компанию и как важный компонент успеха организации для эффективности всей системы в целом.

Глава 1. Управленческая деятельность как система взаимодействующих элементов управления

Процесс управления [1] - это целенаправленное воздействие управляющей системы на управляемую, ориентированное на достижение определенной цели и использующее главным образом информационный поток.

Система управления [2] - это система, задачей которой является выработка и реализация управленческих воздействий или решений для формирования необходимой поведения управляемой системы или объекта управления, в условиях различных воздействий окружающей среды для достижения сформулированных целей.

В общем виде управление (менеджмент) следует представлять как умение добиваться поставленных целей, используя труд, мотивы поведения и интеллект людей. Речь идет о целенаправленном воздействии на людей с целью превращения неорганизованных элементов в эффективную и производительную силу. Другими словами, управление - это человеческие возможности, с помощью которых лидеры используют ресурсы для достижения стратегических и тактических целей организации. Управление выполняет функцию предпринимателя, направляя мышление и ресурсы туда, где они дадут наибольшие результаты, наибольший вклад в общественное благо. Основной целью науки управления является изучение и совершенствование принципов, структур, методов и техники управления. Поиск оптимальных методов управления ведется постоянно и в большом диапазоне - от технологических до экономических, административных и социально- психологических Метод управления можно определить как способ воздействия на управляемую систему для реализации поставленной задачи.

[1] - Балабанова, И.Т. Теория управления: учеб. пособие / И.Т. Балабанова. – СПб.: Питер, 2008. – 345с.

[2] - Теория управления: учебник / под ред. Г.Г. Коробовой. - М.: Юрист, 2008. – 210 с.

Важнейшими элементами управленческого процесса является объект и субъект управления, которые путем воздействия друг на друга достигают определенных результатов в управленческой деятельности.

Процесс управления предполагает наличие управляемого объекта и субъекта (управляющего органа). Это значит, что любая организация представляет собой единство двух подсистем управления: управляемой и управляющей. В обоих случаях отношения между управляемой и управляющей подсистемами - это взаимоотношения людей.

Таким образом, под объектом управления следует понимать отдельную структуру организации либо организацию в целом, на которую направлено управляющее действие. Субъект управления[3] - орган либо лицо, осуществляющее управляющее действие.

Под субъектом управления физическое или юридическое лицо, от которого исходит властное воздействие, т. е. административно - управляющий персонал, который посредством взаимосвязанных методов управления обеспечивают эффективную управленческую деятельность. Объектом же управления являются физические и юридические лица, которые выступают в роли управляемых, т. е. тем, на что направлено властное воздействие субъекта управления[4].

Любое управление как система состоит из двух подсистем: управляемой подсистемы, которая и является объектом управления, и управляющей подсистемы - подсистемы, осуществляющей управление в системе.

[3] – Лаврушин, О.И. Теория управления: учеб. для вузов / О.И. Лаврушин. – М.: Наука, 2008. – 590с.

[4] – Бурганова Л. А. Теория управления: Учебное пособие. - М.: ИНФРА - М, 2008 – 294 с.

Управляемая и управляющая подсистемы взаимосвязаны каналами передачи информации, которые рассматриваются абстрактно, независимо от их физической при роды. Объект управления представляет собой систему, состоящую из элементов.

Под элементом системы[5] понимается такая подсистема, которая в данных условиях представляется неделимой, и не подлежит дальнейшему расчету на составляющие. Элемент всегда является структурной частью системы и выполняет только свои, ему присущие функции, которые не повторяются другими элементами данной системы. Элемент обладает способностью взаимодействовать с другими элементами и интегрировать с ними, что является признаком целостности системы.

Воздействие субъекта на объект управления может осуществляться только при условии циркулирования определенной информации между управляющей и управляемой подсистемами. Процесс управления независимо от его содержания всегда предполагает получение, передачу, переработку и использование информации.

Субъекты управления

Субъект управления направляет объекту управления импульсы воздействия, которые содержат в себе информацию относительно того, как должен функционировать в дальнейшем объект управления. Данные импульсы будем называть управленческими командами.

Для того чтобы между двумя субъектами существовала управленческая связь и соответственно осуществлялось управленческое взаимодействие, необходимо, чтобы между этими субъектами существовали отношения управления. Они являются основой возможности осуществления управления, так как именно они задают возможность вырабатывать управленческие команды и готовность эти команды выполнять.

[5] - Абрашин, В.Д. Теория управления / В.Д. Абрашин, И.В. Пещанская, Н.Я. Фирсин. М.: - Изд-во МГЭИ, 2008. – 468 с.

Отношения управления не являются изначальными отношениями, а базируются на более глубинных отношениях, таких как экономические либо морально-этические отношения.

Важным моментом является то, какие мотивы побуждают субъекта управления к руководству, какие цели он при этом преследует. В том случае, когда цели управления (желаемое состояние объекта или желаемый результат его функционирования) совпадают с целями, преследуемыми субъектом управления, последний ориентирован на наиболее эффективное управление. Для того чтобы это существовало, необходимо соблюдение двух условий:

1) субъект управления не должен иметь возможности достижения своих целей за счет управленческой деятельности в независимости от достижения целей управления;

2) степень достижения субъектом управления своих целей за счет управленческой деятельности должна находиться в прямой зависимости от степени достижения целей управления.

Полная привязка потребности субъекта управления управлять к результатам функционирования объекта управления наблюдается в том случае, когда субъектом управления является субъект собственности. Если субъектом управления является не собственник, а исполнитель, призванный реализовывать функцию управления, потребность управлять у субъекта управления объективно не связана непосредственно со стремлением получения наилучшего конечного результата. Более того, эта потребность зачастую связана со стремлением субъекта управления удовлетворять свои исходные потребности, используя управление, но не ориентируясь при этом на конечные результаты, а в определенных случаях и во вред конечным результатам.

Объекты управления

Объект управления[6] получает управленческие команды и функционирует в соответствии с содержанием данных команд.

[6] - Балабанова, И.Т. Теория управления: учеб. пособие / И.Т. Балабанова. – СПб.: Питер, 2008. – 345с.

Необходимым является наличие у субъекта управления рычагов воздействия (мотивации) на объект управления, с помощью которых можно побуждать его выполнять управленческие команды (это условие определяет принципиальную возможность или невозможность субъекта управления осуществлять управление). Для того чтобы механизм мотивирования приводил к достижению поставленных целей, необходимо выполнять следующие требования:

1) он должен обладать действенностью на протяжении всего времени функционирования объекта управления и не ослабевать по мере удовлетворения потребностей объекта управления. Этого можно добиться за счет комплексного использования рычагов воздействия, периодического чередования методов мотивирования ориентации, стимулирующих воздействий на удовлетворение стабильных долгосрочных потребностей;

2) механизм стимулирования должен увязывать уровень стимулирования со степенью достижения конечных целей.

В настоящее время в мировой практике управления разработан и широко применяется достаточно большой арсенал средств стимулирования, отвечающих данным требованиям. Формирование механизма мотивирования должно строиться преимущественно на ситуационной основе.

Информационный подход к процессам управления различными системами представляется в виде системы с управлением, включающей три подсистемы: управляющую систему (систему управления), объект управления и систему связи.

Согласно информационному подходу, управление рассматривается прежде всего как процесс преобразования информации: информация об объекте управления воспринимается управляющей системой, перерабатывается в соответствии с той или иной целью управления и в виде управляющих воздействий передается на объект управления. Процессы получения информации, ее хранения и передачи в этом случае отождествляются с понятием связь. Переработка воспринятой информации в сигналы, направляющие деятельность в объекте, отождествляется с понятием управление. Если системы способны воспринимать и использовать информацию о результатах своего функционирования, то говорят, что они обладают обратной связью. Обратная связь создает возможность эффективного управления в изменяющихся условиях функционирования объекта управления даже в тех случаях, когда возмущающие воздействия не могут быть измерены или когда их влияние заранее не известно.

Механизм обратной связи – это реакция системы на внешнее воздействие. Более точно можно сказать, что механизм обратной связи – это механизм, определяющий изменение состояния, являющийся реакцией на внешнее воздействие и определяющийся этой реакцией.

Существуют отрицательные обратные связи, которые поддерживают гомеостаз, т.е. компенсируют внешнее воздействие, и положительные обратные связи, которые ухудшают стабильность системы.

Стремление к гомеостазу формирует механизмы не только отрицательных, но и положительных обратных связей, так как она компенсируется тенденцией разнообразия. Одна из таких тенденций порождается принципом минимума диссипации энергии (рассеяния энергии). Это является таким же эмпирическим обобщением, как и принцип сохранения гомеостаза.

Таким образом, одной из особенностей любого из важнейших эволюционных процессов, протекающих в живом мире, является противоречие между тенденциями к стабильности, т.е. сохранению гомеостаза, и укреплению отрицательных обратных связей, и тенденциями к поиску новых, более рациональных способов использования внешней энергии и вещества, т.е. укреплению положительных обратных связей. Способы решения этих противоречий могут быть различными, и это обстоятельство ответственно за самые разнообразные организационные формы материального мира.

В настоящем рефераты мы проанализируем обратные связи присущие живым организмам.

Основная часть

По энциклопедическому определению – обратная связь это обратное воздействие результатов процесса на его протекание или управляемого процесса на управляющий орган. Обратная связь характеризует системы регулирования и управления в живой природе, обществе и технике. Различают положительную и отрицательную обратную связь. Обратная связь классифицируют также в соответствии с природой тел и сред, посредством которых они осуществляются. Обратную связь в сложных системах рассматривают как передачу информации о протекании процесса, на основе которой вырабатывается то или иное управляющее воздействие. В этом случае обратную связь называют информационной. Понятие обратная связь как формы взаимодействия играет важную роль в анализе функционирования и развития сложных систем управления в живой природе и обществе, в раскрытии структуры материального единства мира.

Распространена теория двойственной обратной связи, согласно которой обратная связь в природных системах представлена в двух формах: информационной и неинформационной. Считается, что неинформационный тип распространен в неживой природе, а информационный появляется, начиная с органического уровня материи. Организация систем в живом мире порождает совершенно иной, новый тип механизмов развития, неизвестный в неживой природе, содержащий механизмы обратной связи. Это и есть та главная особенность, которая отличает живое от неживого.

Таким образом, важной стороной управления в живых системах является наличие обратных связей. Принцип обратных связей является одним из основных принципов самоуправления, саморегуляции и самоорганизации. Без наличия обратных связей процесс самоуправления невозможен. С помощью обратных связей сами отклонения объекта от заданного состояния формируют управляющие воздействия, которые приводят состояние объекта в заданное.

Таким образом, обратная связь – это обратное воздействие результатов процесса на его протекание. Обратная связь является фундаментальным понятием кибернетики, особенно теории управления и теории информации; Обратная связь позволяет контролировать и учитывать действительное состояние управляемой системы (т.е., в конечном счёте, результаты работы управляющей системы) и вносить соответствующие корректировки в её алгоритм управления. Обратная связь может быть положительной и отрицательной.

Роль положительных и отрицательных обратных связей различна. Отрицательные обратные связи обеспечивают стабильность функций живых систем, их устойчивость к внешним воздействиям. Они являются основным механизмом энергетического и метаболического баланса в живых системах, контроля численности популяций, саморегуляции эволюционного процесса. Положительные обратные связи играют позитивную роль усилителей процессов жизнедеятельности. Особую роль они играют для роста и развития. Рассмотри их подробней.

Отрицательная обратная связь (ООС) – тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала.

Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.

Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации – от клетки до экосистем – для поддержания гомеостаза. Например, в клетках на принципе отрицательной обратной связи основаны многие механизмы регуляции работы генов, а также регуляция работы ферментов (ингибирование конечным продуктом метаболического пути). В организме на этом же принципе основана система гипоталамо-гипофизарной регуляции функций, а также многие механизмы нервной регуляции, поддерживающие отдельные параметры гомеостаза (терморегуляция, поддержание постоянной концентрации диоксида углерода и глюкозы в крови и др.). В популяциях отрицательные обратные связи обеспечивают гомеостаз численности. Физиологический смысл отрицательной Обратной связи заключается в том, что увеличение регулируемой величины (например, активности органа) сверх некоего предела вызывает понижающее воздействие со стороны сопряжённой с нею подсистемы; резкое уменьшение регулируемой величины обусловливает противоположное воздействие.

Отрицательная обратная связь также поддерживает температуру тела человека около 37 °С.

Человек и все живые существа, являющиеся саморегулирующимися гомеостатичными системами, живут главным образом благодаря негативной обратной связи.

Положительная обратная связь (ПОС) – тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых систем, называемых генераторы (производители).

Положительная обратная связь рассогласует систему, и, в конечном счёте, существующая система трансформируется в другую систему, которая оказывается более устойчивой (то есть в ней начинают действовать отрицательные обратные связи).

Действие механизма нелинейной положительной обратной связи ведёт к тому, что система начинает развиваться в режиме с обострением.

Положительная обратная связь играет важную роль в макроэволюции. В целом, в макроэволюции положительная обратная связь приводит к гиперболическому ускорению темпов развития, что создает эффект равномерного распределения событий по логарифмической шкале времени.

На уровне простейших микроорганизмов, в которых еще нет нервных клеток, канал обратной связи (восприятие – реагирование) существовал и существует непосредственно на границе, отделяющей внешнюю среду организма от внутренней среды. Исходя из общепринятой сейчас теории возникновения жизни, рассмотрим, как работала обратная связь на уровне добиологическом. Например: простейшие многомолекулярные системы – коацерваты, уже имели зачатки обратной связи – обмен веществ своей внутренней среды с внешней. Возможно, одним из определяющих моментов возникновения жизни было образование мембраны, обладающей зачатками избирательной проницаемости и отделяющей систему от внешней среды.

Более подробно действие обратных связей можно рассмотреть на примере роста численности популяции некоторых видов, к примеру, мелких рыбёшек, в зависимости от наличия пищи (планктона) и наличия рыб-хищников. Чем больше пищи, тем большее число потомков рыбёшек может прокормиться и затем дать новое потомство. При неограниченном количестве пищи и отсутствии хищников и болезней у рыбешек их численность могла бы неограниченно возрастать. Здесь имеет место положительная обратная связь, выражающаяся в том, что процесс роста популяции рыбешек ведет к еще большему (в геометрической прогрессии) её росту. В случае наличия рыб-хищников возникает еще одна обратная связь: численность хищников будет влиять на количество корма для них (на количество мелких рыбешек). Эта обратная связь будет отрицательной. В результате действия обратных связей численность в популяциях является волнообразной и колебания численности будут происходить вокруг некоторого среднего уровня.

У высокоорганизованных животных деятельность центральной нервной системы в норме всегда включает как необходимое условие наличие обратной связи. Так, любое действие животного, например погоня за добычей, сопровождается импульсами, поступающими от центральной нервной системы к мышцам (бег, схватывание добычи), и обратными сигналами от органов чувств (зрение, проприорецепторы и др.), позволяющими учитывать результаты усилий и корректировать их в связи с ходом событий.

Саморегуляция процессов жизнедеятельности также обусловлена обратной связи. Так, подъём артериального давления выше нормы воспринимается специальными рецепторами, которые сигнализируют об этом в вазомоторные центры нервной системы. Это приводит к возникновению центробежных импульсов, ведущих к снижению давления. Подобный процесс – пример отрицательной обратной связи, наиболее часто наблюдаемой в стабильных живых системах. Большинство регуляторных систем животных и растительных организмов работает по этому принципу. Положительная обратная связь преобладают в период эмбрионального развития.

Многие процессы в экологии, например, регуляция динамики популяций, также основаны на положительной и отрицательной О. с. Так, особый случай отрицательной обратной связи представляет собой рассмотренная итальянским математиком В. Вольтерра система хищник – жертва. Увеличение численности жертв способствует усиленному размножению хищников, а рост численности последних, напротив, – снижению численности жертв. Хотя таким образом равновесие и поддерживается в природе, но благодаря запозданию в размножении животных оно приобретает форму волн жизни – широких колебаний численности животных вокруг среднего уровня.

На молекулярном уровне по принципу О. с. регулируется огромное число ферментативных реакций, одновременно протекающих в живой клетке. Координация этой сложной взаимосвязанной системы осуществляется путём изменения активности ферментов (отрицательную обратную связь осуществляют ингибиторы, положительную – стимуляторы) или скорости их синтеза (обратные связи осуществляют эффекторы).

Комбинации положительных и отрицательных обратных связей обусловливают альтернативную смену физиологических состояний (например, сон – бодрствование). Изучение кривой развития патологических процессов неинфекционного характера (трофические язвы, гипертония, маниакально-депрессивный психоз, эпилепсия и т.д.) позволяет, исходя из результата, определить наиболее вероятный тип Обратной связи, лежащий в основе заболевания, и ограничить изучение его этиологии и патогенеза механизмами определённой категории. Живые объекты как наиболее совершенные саморегулирующиеся системы богаты различными типами обратной связи; изучение последних – весьма продуктивно для исследования биологических явлений и установления их специфичности.

Таким образом, общие характеристики обратных связей могут быть сформулированы следующим образом:

Отрицательные обратные связи способствуют восстановлению исходного состояния. Положительные – уводят организм все дальше от исходного состояния.

Самоорганизация на всех уровнях начинается на основе механизмов положительной обратной связи, на которые затем накладываются ограничения отрицательных обратных связей.

Заключение

В настоящем реферате мы рассмотрели понятие и виды обратных связей применительно к живым системам. Подведем некоторые, основные выводы по данному вопросу.

Обратная связь является фундаментальным понятием кибернетики, особенно теории управления и теории информации; обратная связь позволяет контролировать и учитывать действительное состояние управляемой системы (т.е., в конечном счёте, результаты работы управляющей системы) и вносить соответствующие корректировки в её алгоритм управления.

Представления о регулировании по принципу обратных связей. появились в биологии давно. Уже первая гипотеза о рефлекторных реакциях (17 – 18 века) содержала предпосылки этого принципа. В более чёткой форме эти представления были развиты в работах Ч. Белла, И.М. Сеченова и И.П. Павлова, а также на протяжении всего 20 века.

Обратная связь может быть положительной и отрицательной.

Отрицательная обратная связь – тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала.

Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.

Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации – от клетки до экосистем – для поддержания гомеостаза.

Положительная обратная связь – тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

Таким образом, общие характеристики обратных связей могут быть сформулированы следующим образом:

Список использованной литературы

1. Данилова В.С. Кожевников Н.Н. основные концепции современного естествознания: учебник для ВУЗов / В.С. Данилова. – М.: АСПЕКТ ПРЕСС, 2000;

Читайте также: