ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие состояния в биологических науках и в теории управления из "Теория управления и биосистемы Анализ сохранительных свойств" В биологических науках интуитивно сформулировалось представление о состоянии системы как об очень широком круге показателей и характеристик, определяющих ее функционирование И реакции на различные внешние факторы. В физиологии, например, говорят о нормальном состоянии организма, если все его переменные и их реакции на внешние стимулы находятся в допустимых пределах. Понятие внутреннего состояния организма в сравнительной физиологии эквивалентно понятию функционального уровня и учитывает скорости движения веществ, скорости протекания различных процессов и такие характеристики, как температура тела [166]. Еще более широко термин состояние используется в биогеоценологии как аналог некоторых интегральных характеристик биосистемы. Так, важным показателем является состояние биоценотической системы в целом и в особенности ее устойчивости во времени [204]. [c.133] В других случаях понятие состояния используется в качестве обобщающего, классифицирующего термина, который дает некоторую оценку структуры и функционирования организма или его систем. Термин состояние в этом случае относится к целой группе мало отличающихся друг от друга наборов количественных характеристик. Именно в таком смысле следует понимать клинические термины удовлетворительное состояние или состояние средней тяжести , относящиеся к целостному организму. Состояние системы кровообращения, характеристики которого приведены выше, может быть отнесено к классу гипер-тензивных состояний, как и близкие к нему состояния, для которых, например, систолическое давление равно 160 или 170 мм рт. ст. Обзору и общей классификации состояний организмов — от нормальной жизнедеятельности через промежуточные состояния до анабиоза — посвящена монография [55а]. [c.134] Таким образом, термин состояние биосистемы, хотя интуитивно и ясен, не имеет строгого определения. Иногда он относится к переменным типа уровень, как в экосистемах, иногда — к переменным системы типа темп, как в сравнительной физиологии (хотя в этом случае специальной разницы между темпами и уровнями не делается), и, наконец, связывается с обоб-шенными характеристиками биосистемы. В теории управления имеется строгое определение понятия состояния системы [46, 66, 88]. [c.134] Состояние динамической системы — это наименьший набор чисел, который необходимо задать в данный момент времени о, чтобы была возможность в рамках математического описания системы предсказать ее поведение в любой будущий момент времени I Сосуществует простой способ определения этого набора чисел (называемого также вектором состояния системы), основанный на использовании схем моделирования. Схемы моделирования, рассмотренные выше в разд. 3.3, стали широко распространенным методом исследования биосистем, поэтому для объяснения смысла вектора состояния мы и воспользуемся этим способом. [c.134] Для биологических систем это определение является чрез вычайно удобным. Все живые системы есть открытые системы в которых протекают процессы обмена вещества и энергии. Су ществует широкий класс моделей биологических систем, в ко торых основное внимание направлено как раз на описание про цессов обмена, запасания и расходования веществ и энергии Такие модели называются компартментальными, и им будет посвящена следующая глава. В компартментальных моделях открытых систем выходные сигналы интеграторов всегда описывают запас веществ или энергии в системе, определяют их уровни — количества или концентрации. Значит, вектор состояния биосистемы является вектором концентраций веществ в этой системе. В терминах переменных типа темпов и уровней (разд. 1.7) вектор состояния часто представляет собой вектор уровней в системе. [c.135] Легко видеть, что задания уровней в системе достаточно для определения всех темпов процессов, происходящих в ней, есла только известны законы функционирования системы и условия среды, в которых она находится. Следовательно, состояние системы есть минимальный набор переменных, полностью определяющий ее функционирование. Этот набор можно изменить, но нельзя уменьшить. [c.135] Остальные три сигнала — внутренние Q, Х и R. Вектор состояния, однако, имеет размерность единица, так как в схеме рнс. 3,8, а имеется только один интегратор. [c.135] Схема моделирования дыхательного хемостата Гролита. [c.136] Вернуться к основной статье