Владимир Живетин - Человеческий риск (системные основы управления)

В общем случае математические модели процесса жизнедеятельности описываются системами с распределенными параметрами, а некоторые процессы описываются интегродифференциальными и стохастическими уравнениями.

Свойства человека характеризуются неопределенностью их проявления в различных жизненных условиях. Эта неопределенность обусловлена психофизиологическими возможностями человека в процессе жизнедеятельности и вносит некоторую неоднозначность (неопределенность) в возможные исходы его состояния или действия. Основными психическими процессами, участвующими в приеме информации, являются ощущения, восприятие, представление и мышление.

Прием информации – это процесс формирования перцептивного (чувственного) образа, представляющего субъективное отражение в сознании человека свойств управляемого процесса. Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов, среди которых первостепенное значение для деятельности человека имеют зрительный, слуховой и тактильный (осязательный) анализаторы. Предельные их возможности характеризуются абсолютным и дифференциальным порогами. Для определения характеристик сигнала чаще используется оперативный порог различения, при котором достигается наилучшее сочетание точности и скорости различения.

При оценке человеческого риска, обусловленного приемом информации в виде входных сигналов, важными являются предельные возможности анализаторов. Физические сигналы (световые, звуковые, тепловые и др.) воспринимаются рецепторами, а затем преобразуются в нервные импульсы (электрохимические). Рецепторы, проводящие пути и головной мозг состоят из большого числа нервных клеток – нейронов, соединенных между собой множеством связей. Средняя скорость импульсов в нервной системе составляет от 5 до 125 м/с.

Рецепторы анализаторов представляют собой нелинейную систему, осуществляющую прием внешних физических сигналов и их ограничение по максимальному и минимальному значениям. Рецепторы кодируют различные виды сигналов в единый универсальный частотно-импульсный код, характерный для нервной системы человека. Число нервных импульсов в единицу времени пропорционально интенсивности сигнала, воспринимаемого рецепторами. Связь рецепторов с центральной нервной системой является двусторонней, т. е. сигналы распространяются не только от рецепторов к нервной системе, но и из нее поступают к рецепторам. Сигналы обратной связи регулируют и контролируют работу рецепторов. Анализаторы восприятия физических сигналов характеризуются нижним и верхним абсолютными порогами чувствительности. Нижний порог – это минимальная величина раздражения, ниже которого она человеком не воспринимается, верхний порог – максимально допустимая величина раздражения.

Анализаторы обладают свойством адаптивности, при этом происходит изменение чувствительности. Свойство адаптивности играет защитную роль при резких колебаниях интенсивности сигналов на входе рецепторов.

Анализаторы человека взаимодействуют друг с другом, что позволяет получать более полную информацию о наблюдаемых процессах и явлениях. Так, например, взаимодействие зрения и вестибулярного аппарата обеспечивает создание координат поля зрения и стабилизации позы. Наибольшее применение при управлении находят зрительный, отчасти слуховой и акселерационный анализаторы. Человек через зрительный анализатор воспринимает около 90 % всей информации. Диапазон чувствительности зрительного анализатора по яркости составляет от 10 –6до 10 6кд/м 2, абсолютный порог восприятия точечного светового сигнала составляет одну минуту, дифференциальный порог – 1 % исходной интенсивности сигнала.

Поскольку человек может одновременно воспринимать информацию несколькими анализаторами, то можно было бы рассматривать его как многоканальную информационную систему. Однако ответные реакции в основном формируются в центральной нервной системе, поэтому многоканальность передачи информации через человека, как правило, нарушается. При управлении некоторые ответные реакции формируются без активного участия сознания. В этом случае человек может практически одновременно реагировать на сигналы, обработка которых требует активного сосредоточения внимания, и на сигналы, реакция на которые автоматизирована. При этом человек представляет аналог многоканальной системы передачи информации.

Большая роль в формировании информационно-энергетических потоков, являющихся результатом межнейронных взаимоотношений, возникающих при наличии мотивации цели жизнедеятельности, принадлежит памяти. Остановимся на физиологии процесса образования памяти и причинах, обусловливающих человеческий риск, включая погрешности неадекватного отображения мира.

Рассматривая межнейронные взаимоотношения, которые в основном реализуются за счет синаптических связей, будем иметь в виду различные формы этих взаимоотношений:

– морфолого-топологические;

– физико-энергетические;

– химико-вещественные;

– информационные.

Эти формы не самостоятельны, они представляют собой разные формы межнейронных отношений. По этой причине их следует рассматривать во взаимодействии. Все это можно было объединить в информационно-энергетические процессы, но тогда получим глобальную модель без детализации процессов.

Неисчислимое многообразие форм поведения человека в большей мере относится к топологическому аспекту взаимоотношений нервных клеток, причем численная оценка количества комбинаций их топологических отношений дает астрономические цифры. Поэтому изучение узора молекулярных или внутриклеточных процессов в мозге без детального учета пространственно-временного (топологического) расположения соответствующих клеток оказывается «немым» с точки зрения информационного содержания. То же самое относится и к физико-энергетическим и электрофизиологическим аспектам. На рис. 2.16 представлена гипотетическая модель внутриклеточной регуляции образования синаптической связи как биологической основы формирования памяти [3].

Рис. 2.16

На данном рисунке обозначены следующие каналы:

I – информационные отношения организма и среды;

II – информационные взаимоотношения органов и организма;

III – информационные отношения нервных клеток;