Стаффорд Бир - Мозг фирмы

Такой способ организации во всех отношениях довольно необычен. В организме человека действуют и другие, более сложные автономные системы управления, которые прежде всего суммируют антагонистические импульсы, насколько можно судить, в едином центре управления. В качестве примера можно назвать управление дыханием. Дыхание — сложное действие, оно не должно прекращаться ни во сне, ни в бодрствовании. И снова мы обнаруживаем, что соответствующий управляющий центр располагается в нижнем отделе головного мозга, гае симпатическая и парасимпатическая нервные системы близко подходят друг к другу. Механизм управления пульсом сердца, о котором только что говорилось, оказывается расположенным в дыхательном центре (как показано на рис. 18) и фактически лежит между мостом и верхушкой четвертого желудочка. Он представляет собой ретикулярную формацию мозга, где переключающие цепи представляют собой наилучший пример анастоматиче-ских характеристик, обсужденных нами ранее. Стоит разобраться в том, как работает эта система.

Тело человека использует различные виды топлива, извлекаемые из пищи. Большинство из них сахара и кислород, подаваемый кровью, который необходим для их сгорания. Двуокись углерода — наиболее важный остаточный продукт, выбрасываемый после сгорания, поскольку от нее нужно быстро избавиться; другой побочный продукт — всего лишь вода. Если рассматривать мозг как печку для сжигания, то ему требуется фантастическое количество кислорода. Нейрон погибает через три минуты, если его лишить кислорода, а нейронов насчитывается десять миллиардов, и все их нужно снабжать кислородом. В силу этого через мозг протекает около одного литра крови в минуту — 1/7 часть всей крови, циркулирующей в теле человека. Легкие представляют собой завод для поглощения кислорода, который работает за счет грудной мускулатуры. Эта система похожа на систему переменного тока низкой частоты, поскольку ее моторы выключаются, чтобы сжать грудную клетку и вытолкнуть воздух из легких, и должны вновь включиться, чтобы начать новый цикл. При условии, что такая система работает, необходимо, однако, автономное управление ею, чтобы можно было приводить ее в соответствие с состоянием окружающей среды. Ясно, что обратная связь, обеспечивающая успешное функционирование легких, должна учитывать количество кислорода и двуокиси углерода, которые постоянно сказываются на состоянии энергетической системы в связи с нагрузкой, принимаемой организмом.

Принципиально тут все ясно. Прежде всего нужны рецепторы. У нас есть химические рецепторы, постоянно измеряющие изменения содержания этих двух газов в крови, которые находятся в синусе сонной артерии и дуге аорты. Они представляют собой небольшие железистые структуры со множеством чувствительных волокон. Еще больше химических рецепторов в самом продолговатом мозге, но они реагируют только на содержание двуокиси углерода в крови, причем лишь косвенно, поскольку не контактируют с самой артериальной кровью. Вместо этого они производят требуемое изменение за счет диффузии угольной кислоты, которая вступает в химические реакции с сотнями других кислот. Наконец, есть афферентные сигналы, вызываемые механическим движением грудной клетки и рецепторами на стенках дыхательных путей. Все эти рецепторы передают информацию через парасимпатические нервы в свой центр в мозге. Эффекторная часть системы работает через мотонейроны спинного мозга, которые управляют движением грудной клетки, вступая в действие от импульсов, поступающих из анастомотик ретикулума самого дыхательного центра.

Структура обратной связи в принципе совершенно ясна, но с точки зрения теории управления здесь много сложного. Развитая система химического анализа в продолговатом мозге требует расчетов, которые занимают время, как и химическая диффузия, отражающая состояние активности клеток в теле, тоже требует времени на реакцию продолговатого мозга. Бейлис1 рассматривает первое как создание экспоненциальной задержки всего сервомеханизма и считает, что задержка диффузии составляет от 5 до 15 с. Но есть и другие трудности для анализа сервомеханизма этой системы; они были разъяснены Прибаном и Финчамом 1, из работы которых взята приводимая на рис. 19 схема.

Как показали эти авторы, дыхательная система осуществляет нечто большее, чем регулировку работающей системы. Верно, что необходимо химическое, мускульное управление и управление дыхательными путями. В промышленности (используя ту же модель) тоже необходимо управлять потоками материалов, работой цехов и движением финансов. Более того, необходимо управлять всеми этими тремя функциями комбинированно, так чтобы как органическая система — человеческое тело, так и предприятие работали, соблюдая внутреннюю гармонию.

Рис. 19. Схема организации управления дыханием по Прибану и Финчаму

Однако, как показали Прибан и Финчам в завершение ими анализа сервомеханизма, управление дыханием организовано так, что осуществляется при минимальных затратах. Это достигается за счет обеспечения равенства вентиляционного и метаболистического газообменов. Механизм, который это обеспечивает, как они показали, имеет три уровня, и эти уровни, как подтверждает мой собственный анализ автономного управления на промышленном предприятии, в точности соответствует планирующей деятельности главных, средних и младших руководителей. Более того, этот механизм работает точно по той же технологии, которую я часто вводил для управления материальным производством.

Высший уровень управления определяет общий уровень предстоящих затрат и период времени ихосвоения. "Это делают, оценивая оптимум предсказуемой активности дыхания в сопоставлении с фактической его активностью в данный момент. Результатом такого сопоставления является предсказание следующего вдоха, выраженного через энергию и время, необходимое для его осуществления", — пишут Прибан и Финчам. Таким образом, отношение оптимальной производительности в промышленном производстве к текущей есть мера производительности труда в данном производстве, и в моей промышленной практике я обычно использовал это соотношение как средство планирования. (Мы еще встретимся с этим в третьей части книги.) Можно постоянно следить за этим соотношением, чтобы приспосабливать будущее состояние системы к тому, которое у нее только что было. Таким образом, говорим ли мы об управлении дыханием или об управлении производством, мы оперируем принципами, одинаково приложимыми ко всем адаптивным системам.