3. Физическое упражнение как управляемая система

Одно из основных отличий движений живых организмов от движе­ний неживых тел заключается в самоуправлении. Управление в слож­ных системах изучает кибернетика — наука о строении управляющих и управляемых систем и процессах управления в них.

3.1. Понятие об управлении

Изучение системы движений человека с точки зрения управления включает определение состава и структуры системы, ее состоя­ния, поведения и определение управления системой.

В кибернетике при изучении управления под системой пони­мают выделенное (иногда условно) объединение взаимодействующих частей, составляющее функциональное целое. Состояние си­стемы описывается значениями ее характеристик, наблюдаемых в тот или иной момент времени. Поведение системы проявляется в смене ее состояний, изменении характеристик (переход систе­мы из исходного состояния в конечное). Управление системой — это процесс перевода системы в новое, заранее заданное состояние (дости­жение цели), определение ее поведения путем направленного воздействия, изменяющего ее характеристики.

Систему движений человека изучают с точки зрения управления обычно в такой последовательности: из каких составных частей она состоит и как они объединены (состав и структура системы); каковы харак­теристики ее движений (состояние системы); как выполняется процесс движения по данным регистрации характеристик (поведение системы); какие воздействия и каким путем приводят к достижению цели (управ­ление системой).

Рассмотрим структурную схему управления. В простейшем случае имеется управляемая подсистема (объект управления — О. У.), управляющая подсистема (аппарат управления — Л. У.) и среда, в которой действует управляемая подсистема при достижении цели (рис. 37). Управляемая подсистема имеет «вход», через который в нее поступает управляющее воздействие (команда), и «выход», через который проявляется ее поведение как смена состоя­ния. Связь (на рисунке изображена стрелками) может быть только в одном направлении — прямая. Это схема разомкнутого кон­тура связи (см. рис. 37, о). Такая система не имеет сведений о среде и не получает данных о результатах действия. Вследствие своей «слепоты» и «глухоты» она малоэффективна в сложных переменных условиях.

В более сложной системе с замкнутым контуром связи есть каналы обратной связи (см. рис. 37, б). По ним поступают сведения о предварительном состоянии и среды, и управляемой подсистемы, а также о результате действия.

Самоуправляемая система включает в себя две подсистемы: управляемую (О. У.), выполняющую задачу, и управляю­щую (Л. У.), подающую команды, а также два канала обратной связи: внешней (от среды к системе) и внутренней (между подсистемами). Обратные связи превращают каналы связи в замкнутые кольца; внеш­нее кольцо замыкается через среду.

Различают обратные связи: а) положительные — они усиливают эффект действия системы, подтверждают целенаправленность ее действия, побуждают вести линию поведения дальше — и б) о т р и ц а т е л ь н ы е — они направлены на снижение эффекта настоящего действия системы, так как сигнализируют об отходе от необходимой линии поведения. Для целесообразного управления бывает необходимо и усиливать, и снижать эффект действия. И тот и другой виды обрат­ной связи могут осуществляться через одни и те же каналы

Движения спортсмена направлены на изменение условий внешнего окружения и на изменение положения собственного тела в окружаю­щей среде. Однако спортсмен вступает во взаимодействие не со всей средой, а с ее частью — полем действия.

Часть поля действия, которое спортсмен изменяет физически,— это моторное поле. Оно физически (механически) противодействует его движениям (полезные и вредные сопротивления). Одна из частей поля действия сенсорное поле— источник внешней информа­ции, воспринимаемой органами чувств спортсмена. Можно и нужно уметь изменять свое поле действия — то расширять его, то суживать— как в моторной, так и в сенсорной частях.

Исследуя движения человека, Н. А. Бернштейн впервые описал циклы (кольца) взаимодействия: а) периферический цикл (внешние и реактивные внутренние силы действуют на движущиеся звенья; дви­жение последних изменяет сами названные силы) и б) центральный цикл (сигналы от движущихся звеньев воздействуют на мозг; мозг посылает команды, изменяющие движения звеньев).

В периферическом цикле взаимодействия складывается единая ди­намическая структура при совместном действии сил внешних и внут­ренних. Во внутреннем цикле взаимодействия преодолеваются огромные сложности управления в биомеханической системе.

Н. А. Бернштейн считал, что «движение возможно лишь при условии тончайшего и непрерывного, не предусмотримого заранее согласо­вания центральных импульсов с явлениями, происходящими на пе­риферии тела».