ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ – 2012 – Т. ХVIII, № 2 – С.411

ленностей в числе и свойствах элементов, образующих complexity. Авторы убеждены, что нет четкой определенности в коллективном поведении таких элементов в системе, но в целом система работает, развивается, имеется некоторая самоорганиза-ция, эволюция и телеологическая предопределенность. Все по-следнее является базовыми свойствами синергетических систем (complexity), которые имеют существенные отличия от традици-онных детерминистских или стохастических систем и объектов и поэтому не могут конкретно описываться в рамках ДСП. Второй постулат, предложенный В.М. Еськовым, вводит понятие «мер-цающие системы», когда вектор состояния биосистем совершает непрерывное движение внутри квазиаттракторов [1].

Все это очень напоминает любую биологическую жизнь, а также динамику развития человеческого общества. Понятно, что каждый человек смертен и его уход из общества хаотичен и не детерминирован, но именно в этом микро-хаосе человечество развивается, накапливает информацию, пытается куда-то по-пасть, само формирует эти цели и методы их достижения, т.е. любой социум обладает эмерджентными свойствами. Иными словами, в любом обществе имеется коллективный эффект (в виде эволюции и телеологического развития), но существование и развитие этого процесса имеет хаотический характер в преде-лах некоторых квазиаттракторов. Никто не знает, какие открытия мы создадим в ближайшем будущем и чего достигнем через 20-30 лет. Но мы уверены в своем развитии, в поступательной динамике развития всего человечества. Коллективный эффект государства и человечества в целом не зависит от состояния от-дельного человека, его смерти или жизни (как и постулировал Г. Хакен [2]), но такая complexity имеет некоторую закономерность в своем развитии (при этом речь не идет о параметрах порядка – гениях, которые сильно влияют на развитие науки, культуры, человечества в целом).

Именно это имел в виду Г. Хакен, когда вводил этот базо-вый принцип современной синергетики. Единиц (элементов) в сложной системе много и они вроде ведут себя хаотически, но имеется коллективный положительный эффект, т.е. эмерджент-ные свойства complexity. Вершина этого – мозг человека. Это базовый закон (принцип) работы, существования таких (синерге-тических) complexity. А механизм такого слаженного коллектив-ного поведения невозможно изучать и объяснять, исходя из пове-дения отдельных элементов и законов их взаимодействия. В та-ких системах нет и доминантных законов, как это было в физике, технике и химии. Идет некоторое «подыгрывание» друг другу и рождается некоторый коллективный эффект, но жестких связей и законов в таких системах нет. Они непрерывно могут варьиро-вать (мерцать) как по числу работающих элементов, характеру их связей и схемам индивидуального развития, но коллективный процесс имеет телеологические и эмерджентные свойства.

Еськовым В.М. сформулировано предложение: не только поведение одного элемента не имеет существенного значения, но и конкретное состояние всей системы (complexity) в данный мо-мент времени тоже не имеет никакого значения для описания и моделирования подобных систем. Это утверждение сразу откры-ло двери для правоты высказывания древних философов (все течет, все изменяется). Это свойство синергетических БДС обо-значается как «glimmering property» и оно сразу отделяет 13 ос-новных отличительных признаков complexity от любых систем с ДСП-свойствами. Glimmering property резко усиливает качество и количество неопределенностей для complexity и открывает новые «миры» для количественного и качественного описания (модели-рования) синергетических БДС.

Для создания полной картины (развития и современного со-стояния) синергетики мы определили пять основных свойств и 13 признаков (отличий) в поведении объектов, относящихся к фор-мальному аппарату синергетики, который мы определяем как «теория хаоса и синергетика» – ТХС. В рамках этого подхода открываются новые перспективы для персонифицированной медицины.

Литература

1. Еськов, В.М. Третья парадигма. Часть I. / В.М. Еськов.–

Самара: Изд-во ООО «Офорт» (Гриф РАН), 2011.– 250 с. 2. Хакен, Г. Принципы работы головного мозга / Г. Хакен.–

М.: Изд-во PerSe.– 2001.– 352 с.

3. Prigogine, I. The Die Is Not Cast / I. Prigogine // Futures. Bulletin of the Word Futures Studies Federation.– Vol. 25.– No. 4 January 2000.– P. 17-19.

BIOINFORMATICAL ANALYSES OF MACRO-CHAOS AND

MICRODYNAMICAL CHAOS IN MEDICINE

O.A. VEDYASOVA, S.S. BEDNARGEVSKII, D.V. SINENKO, D.Y. FILATOVA, N.G. SHEVCHENKO

Surgut State University

The principle distinguishes between I. Prigogine interpretation

of macro-chaos and Haken-Eskov interpretation of glimmering prop-erty of biological dynamic system were presented.

Key words: bionformatsionny analysis of macro-chaos, chaos mikrodinamichesky, biological systems. УДК 632.95.025.5

СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РОЛИ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ В ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА П.К.

АНОХИНА

В.М. ЕСЬКОВ, И.Ю. ВОЛКОВА, С.Н. СЯРДОВА, С.П. ШУМИЛОВ, Л.Н. ЯРУЛЛИНА*

В статье обсуждаются историческое и современное представления гомеостазиса и функциональной системы организма. Кроме этого представляется синергетическое понимание этих терминов. Ключевые слова: теория функциональных систем организма, си-нергетическая оценка.

Предпосылки понимания гомеостазиса как особого со-

стояния внутренней среды живого организма, которое отличное от внешней среды, впервые начал вводить Клод Бернар (1813-1878). Основные положения своей теории он изложил в извест-ной работе «Введение в экспериментальную медицину» (Bernard C. Introduction a la medicine Experimentale. Paris,1952. оriginal, 1864). В этой работе Бернар отмечал «Постоянство или стойкость внутренней среды, гармонический набор процессов, являются условием свободной жизни организма». Именно в этой работе человечество впервые вплотную подошло к понятиям «регуля-ция», «живые системы с особыми свойствами», которые в даль-нейшем для специалистов в области общей теории систем (ОТС) и биофизиков, работающих в области неравновесных систем, послужили основой для развития многих новых направлений ОТС, кибернетики и синергетики.

Значительно позже (спустя 100-150 лет) мы начали детали-зировать понятия внутренней среды (как глубокий, антиэнтро-пийный уход от традиционного термодинамического равновесия) и свободной жизни организма (полная свобода может получиться только у человека с его особым, постоянным (в смысле запоми-нания событий, памяти) состоянием этой самой внутренней сре-ды). После работ К. Бернера в первой половине 20 века, Уолтер Бредфорд Кеннон (1871-1945), анализируя особенности висце-ральных функций живого организма (на примере пищеварения) и ряда нейрогуморальных процессов вводит понятие саморегуля-ции физиологических процессов. В своей известной работе «Мудрость тела» (Cannon W. «The Wisdom of the Body». New York, 1963 (original, 1932)) он впервые вводит понятие «гомео-стазиса». Расширяя это понятие до общих кибернетических рубежей У.Р. Эшби (1903-1972) начал говорить о гомеостазисе (как свойстве исходно человекомерных систем) любых сложных систем, находящихся в динамическом равновесии.

Таким образом, понятие гомеостазиса возникло из наблю-дений и исследований физиологов, но было значительно расши-рено на многие complexity, которые подобны организму человека. Как результат такого развития, расширения этого понятия, мы приходим к синергетическим системам, которые обладают осо-быми свойствам и которые весь 20 век в рамках ОТС (начиная от Л. фон Берталанфи) пытались изучать и описывать. Упоминая всю эту хронологию, мы обязательно должны говорить и о тео-рии функциональных систем организма (ФСО) человека, разра-

* Сургутский государственный университет, 628412, Тюменская обл., ХМАО-Югра, г. Сургут, пр-т Ленина, 1

ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ – 2012 – Т. ХVIII, № 2 – С.412

батываемой П.К. Анохиным и его научной школой. Однако эта область знаний о предтечах синергетики – особая область, тре-бующая отдельного большого разговора.

В ходе развития самого понятия гомеостазиса всегда вне пределов обсуждения оставалась проблема особых свойств объек-тов, подобных организму человека, которые обладают особыми свойствами гомеостатических объектов. Забегая вперед, необходи-мо отметить, что до конца 20 века к этим особым свойствам отно-сили следующие свойства (в этом числе и в представлениях К. Бернара, У.Б. Кеннона и У.Р. Эшби): гетерогенность таких сред, их способность к саморегуляции и некоторому развитию, наличие механизмов, которые устойчиво поддерживают различные гради-енты в указанных внутренних средах (в свободной жизни организ-ма). Более того, именно эта свобода (от термодинамического рав-новесия, общепринятого в физике) и возникла из-за устойчивого существования разных градиентов. И самым большим признаком свободы биосистем является градиент температуры. Как только организм зафиксировал свою внутреннюю температуру (36,6°С по Кеннону – это и есть мудрость тела), так с этого и началась свобода (в том числе и в работе мысли – нет переохлаждения или перегре-вания мозга – он работает нормально и всегда!).

Однако любая свобода (в первую очередь от термодинами-ческого равновесия) требует создания устойчивых потоков и градиентов и главные из них энергетические (пищевые, тепло-вые, возникновение искусственного в виде крова – жилья). Толь-ко при обеспечении физиологических и психических свобод начинаются другие свободы: в получении и обмене информации, передвижении, образовании различных групп и сообществ инди-видуумов. Именно гомеостазис дает различные свободы телу и духу, выбору из множества реальностей и возможностей только тех, которые оптимизируют жизнь каждого живого существа и особенно человека.

Сейчас мы в человеческих средах (сообществах) вступаем в эпоху борьбы за различные ресурсы: энергетические (нефть, газ, уран), воду, территорию (для получения пищи) и, наконец, за информационные ресурсы. Все это способно поддержать внут-реннюю (физиологическую и психическую) среду отдельного человека и отдельных сообществ (стран) и это также, по большо-му счету, относится к обеспечению гомеостазиса (отдельного человека и целых стран). Без всего этого поддержать внутрен-нюю среду организма каждого человека на планете Земля не удастся, т.е. это все определяет качество жизни, уровень меди-цинского обеспечения, уровень психического благополучия. Поэтому сейчас следует расширить понятие гомеостазиса не только за счет изучения внутренних механизмов работы организ-ма отдельного человека (физиологических, биофизических), но и за счет гомеостазирования внешней среды, в которой обитает конкретный человек (экономика, экология, политика). Последняя сейчас имеет реальную угрозу для каждого человека и всего че-ловечества. Мы расширяем понятие гомеостазиса от отдельного организма до биосферы Земли в целом. В будущем при образова-нии искусственных экосистем на планетах Солнечной системы (Марсе, спутниках Юпитера и Сатурна) понятие гомеостазиса придется расширять и на объекты Космоса.

В целом, рассматривая понятие гомеостазиса человека и целых урбанизированных экосистем в условиях Космоса (искус-ственных экосистем) мы постоянно должны помнить о необхо-димости поддержания устойчивых потоков энергии и (как след-ствие) трофических потоков. Иными словами в Космосе гомео-стазис отдельного организма человека будет требовать создания особых искусственных потоков во внешней среде. В противном случае наступит термодинамическое равновесие в виде смерти отдельного человека или целой экосистемы (в космосе). Все это расширяет границы применения понятия от гомеостазиса орга-низма отдельного человека до гомеостазиса колонии человека в искусственных (в условиях космоса) экосистемах. В этих случаях тоже нужно создавать (уже искусственно) градиенты и потоки на границах перехода внутренней среды (закрытая экосистема и люди, живущие в ней) и внешней среды (космоса, условий жизни на отдельной планете).

В последнем случае роль организма уже играет вся искус-ственная экосистема, а роль внешней среды – внешняя среда Космоса или Планеты, которую будет колонизировать человек. Такая проблема имеет экологические, физиологические, физиче-ские и другие аспекты, но в целом это проблема «человек и среда обитания». Главной особенностью подобных биосистем является

постоянное мерцание (хаотическое движение вектора состояния биосистемы в фазовом пространстве состояний) и постоянная эволюция. Последнее проявляется в постоянном (возможно те-леологическом) движении области фазового пространства, внут-ри которого движется вектор состояния в определенном направ-лении. Если говорить о человеке, то траектория вектора состоя-ния биосистемы в фазовом пространстве состояний представля-ет движение по синусоиде: в плоскости наблюдается восхожде-ние этой области – квазиаттрактора (КА), а к старости – на-блюдаем спад КА в фазовом пространстве. Подобная эволюция была описана в тории смены парадигм и в теории эволюции лю-бой сложной системы, характеризуемой понятиями: возникнове-ние, расцвет, спад, смерть (разрушение).

В любом состоянии вектор состояния для таких сложных, синергетических систем их гомеостазис характеризоваться ос-новными свойствами: кластеризация и компартментализация, мерцание вектора в фазовом пространстве в пределах некоторого КА, их эволюция и, возможность хаотически изменять параметры КА в виде их объемов. Все это относится к пяти особым свойст-вам сложных (синергетических) систем, к которым в первую очередь относится организм человека в целом, их ФСО (как кла-стерам). Таким образом, современная трактовка гомеостаза в рамках третьей (синергетической) парадигмы, дает нам новое понимание этого термина (состояния complexity), которое в рам-ках ДСП описывалось условиями для ВСБ в виде 0/ =dtdx при

constxi = . Теперь мы можем говорить о некоторых постоянных (условно) параметров КА. Последнее касается как их объемов, так и координат их центров. Гомеостазис теперь может быть представлен условиями: ,constVG ≈ constxC

i ≈ (где Cix – координаты

центров КА). Дальнейшее развитие понятия гомеостазисе будет опреде-

ляться динамикой развития теории хаоса и синергетики, что свя-зано с фундаментальной перестройкой подходов, определений, понятий (при изучении сложных биомедицинских систем).

SYNERGETIC APPROACHING OF CERTAINTY AND UNCERTAINTY

IN THE THEORY OF ORGANISM FUNCTIONAL SYSTEM OF P.K. ANOKHIN

V.M. ESKOV, I.J. VOLKOVA, S.N. SAYRDOVA, S.P. SHUMILOV,

L.N. YARULLINA

Surgut State University

The historical and modern presentation of homeostasis and functional system was discussed. The synergetic approaching of such term was discussed too.

Key words: theory of functional systems, synergetic evaluation. УДК 577.3:539.12.04

МОЖНО ЛИ МОДЕЛИРОВАТЬ И ИЗМЕРЯТЬ ХАОС В МЕДИЦИНЕ?

В.М. ЕСЬКОВ, А.А. БАЛТИКОВА, И.В. БУРОВ, Т.В. ГАВРИЛЕНКО,

А.С. ПАШНИН*

В настоящей статье представлены главные проблемы идентифика-ции биосистем с хаотическим режимом. Третья парадигма вводит некоторые (основные) понятия во все эти биосистемы и предлагает методы моделирования. Ключевые слова: идентификация, биосистема, хаотический режим.

Активное развитие информационно-кибернетического под-

хода в физиологии и медицине (в аспекте познания сложноорга-низованных биосистем) начало происходить после появления теории функциональных систем организма (ФСО) человека П.К Анохина. Именно в этой теории была введена максимальная неопределенность по числу элементов и их взаимосвязей (в част-ности, положительных связей) в организации ФСО. Теория П.К Анохина является, фактически, продолжением бихевиористиче-ского подхода И.П. Павлова, но на сегодняшний день оба подхо-да не получили достаточного развития и настоящее сообщение является в неопределенном смысле продолжением представлений сторонников бихевиоризма и теории ФСО.

* Сургутский государственный университет, 628412, Тюменская обл., ХМАО-Югра, г. Сургут, пр-т Ленина, 1