Кибернетическая картина мира

развиваемой теории, вакуум – это непрерывно перестраиваемая матрица структурированной неопределенности, в которой заполнение матрицы идентифицируется с назначением конкретных значений произвольных коэффициентов U. Перед астрономами и астрофизиками стоит задача обнаружения центров управления планетарными и галактическими системами. Эти идеи перекликаются с идеями К. Э. Циолковского, 150-летие со дня рождения которого мы отмечали в 2007 г.

2.5. Кибернетическая метеорология

Предсказаниемпогодылюдизанималисьснезапамятныхвремен. В настоящее время стало очевидным, что атмосфера Земли – сложная самоорганизующаяся система, находящаяся под воздействием Солнца и других факторов. К настоящему времени предсказанием погоды занимается мощная международная система, опирающаяся на сеть наблюдательных пунктов во всех районах земли и в космосе, на использование самых мощных суперкомпьютеров и сетей. Точность прогнозов существенно повысилась, но необходимость в совершенствовании ощущается остро, поэтому рассмотрим возможности лингво-комбинаторного моделирования в этом направлении.

Если обратиться к моделированию атмосферы, то в качестве ключевых слов можно взять метеорологические элементы – «температура», «давление воздуха», «влажность воздуха», «скорость ветра», «направление ветра», «облачность», «осадки», «видимость (прозрачность атмосферы)», «температура почвы», «температура поверхности воды» – 10 переменных. В структуре эквивалентных уравнений этой системы будет содержаться 45 произвольных коэффициентов, аналогично системе (2.28). Только здесь принято: А1 – характеристика температуры воздуха; Е1 – изменение этой характеристики; А2 – характеристика давления; Е2 – изменение этой характеристики; …. Выявление возможности управления важна для подстройки модели и для управления погодой. Вышеназванные метеорологические элементы характеризуют локальную погоду, при глобальном рассмотрении метеорологических явлений используют другие ключевые слова – циклоны, антициклоны, фронты, вихри, торнадо и др.

Предсказывая погоду люди, базировались на самых различных представлениях о природных явлениях и их взаимодействии, но

91

атмосфера – очень сложная система, и все ее описания принципиально содержат большую неопределенность, что и объясняет неточность прогнозов, которые вырабатываются на суперкомпьютерах.

2.6. Системная кибернетическая биология

ДНК и человеческая речь обладают стратегически близкой фрактальной структурой. Сознание – одно из основных понятий физиологии, социологии, психологии, а теперь – и компьютерных наук. По определению БСЭ, оно означает способность идеального воспроизведения действительности и специфические механизмы и формы такого воспроизведения на разных уровнях. Но с точки зрения компьютерных наук сознание – это и механизмы генерации новых структур, в частности, виртуальных миров.

Является анатомическим фактом то, что мозг состоит из двух полушарий, каждое из которых выполняет свои функции. Эти функции довольно подробно изучены путем наблюдения за людьми с повреждениями различных частей мозга.

Левое полушарие мозга отвечает за обучение, правое – за воспитание; левое функционирует на основе модели левого полушария, которая является дискретной, правое – на основе модели правого полушария, которая является непрерывной, левое осуществляет психологическую защиту своего «мы» на основе осознанных стереотипов, правое – своего «я» на основе подсознательных барьеров. Именно в левом полушарии сосредоточено то, что мы называем сознанием, которое оценивает социальную значимость наших поступков, а в правом – то, что мы называем подсознанием, которое оценивает личную значимость наших поступков.

Высшиепсихическиефункции–восприятие,внимание,память, эмоции, мышление по-разному функционируют в левом и правом полушариях. Восприятием называется отражение в психике человека предметов или явлений при их непосредственном воздействии на его органы чувств, при этом формируются образы, с которыми оперируют внимание, память, мышление, эмоции. Восприятие левого полушария отвечает на вопрос «там» и «тогда», работает со сжатием шкал во времени и пространстве. Восприятие правого полушария отвечает на вопрос «здесь» и «теперь», оперирует в реальном времени и пространстве.

92

Память – это процесс запечатления, сохранения и воспроизведения следов прошлого опыта, она дает возможность сохранить целесообразное поведение на длительные интервалы времени и прогнозировать будущее. Память левого полушария семантическая, классифицированная, произвольная, правого – эпизодическая, контекстная, непроизвольная.

Эмоции – процессы, отражающие личную значимость и оценку внешних и внутренних ситуаций в жизни человека в форме переживаний. Наиболее существенные черты эмоций – субъективность, ситуативность, обобщенность, направленность. Эмоции бывают положительные и отрицательные и различаются степенью напряженности. Эмоции левого полушария – это рефлексия, правого – эмпатия, глобальная оценка значимости событий.

Язык – средство общения, делающее доступным познанию не только те объекты, с которыми достижимо реальное взаимодействие. Речь выступает как способ организации своего и чужого поведения и как орудие анализа внешней среды, поскольку слово,

содной стороны, выделяет предмет из среды, давая ему имя, а с другой – включает его в категорию сходных. Собственно речь и ее вербальные компоненты анализируются в основном в левом полушарии, а невербальные – жесты, мимика, интонации – в основном в правом. Только совместная работа полушарий позволяет всесторонне обработать поступающую информацию.

Побудителем разворачивания процесса мышления служит проблемная ситуация – рассогласование между искомым результатом и имеющимися в памяти стратегиями достижения чего-то подобного. Анализпроблемнойситуациипорождаетвопросы,которыеприводят к ответам, а ответы – это уже суждения, вскрывающие отношения, значимые в проблеме. Становится необходимым перевод проблемы

сязыка слов и символов на язык образов и обратно, что позволяет увидеть проблему как бы с разных сторон, выделить в ней инварианты и тем самым продвигает ее решение. Левополушарное мышление – дискурсивное, понятийное, здесь работает формальная логика и вычисляются рекурсивные признаки объекта – локальные, обобщенные, позиционные, анализируются фигуры. Правополушарное мышление – интуитивное, чувственное, образное, здесь работает динамическая логика и формируются целостные представления об объекте – сложность, скелет, симметрия, фон.

Всем своим опытом, всей своей жизнью человек формирует у себя некую модель мира (виртуальный мир), в которой представ-

93

лен и он сам. Эта модель является центральной частью психической жизни человека и состоит из следующих блоков: высших психических функций; структуры ценностей, включая мотивы, цели, установки, идеалы, нормы; цензуры и системы психологической защиты (барьер). В правом и левом полушариях формируются разные модели мира, взаимодействие этих моделей – основа работы мозга. В норме это взаимодействие носит циклический характер, когда доминирование одного полушария сменяется доминированием другого.

Управляет психическими процессами личность – высшее психическое образование. Она осуществляет это управление на основе образа Я, образа мира, моделей мира. Особенности личности проявляются в мотивах, установках, целенаправленности поведения, ценностях.

В настоящее время создаются компьютеры, которые могли бы моделировать и левое, и правое полушария и взаимодействия между ними.

На состоявшейся в декабре 2009 г. сессии Российской академии наук были рассмотрены проблемы моделирования мозга и отмечалась большая сложность проблемы. В мировой науке нет единого мнения по поводу того, что такое сознание. В итоге выделяются три структуры: аппаратная (brain), программная (mind) части и созна-

ние (consciousness).

Человеческий мозг – очень сложная система. Можно высказать гипотезу, что когда в мозгу созревает мысль и возникает желание ее высказать, например, произнести фразу (2.1), включается операция поляризации, формируется генератор нервных сигналов, которые отрабатываются аппаратом артикуляции, произношения, и звучит устная речь. Или включается генератор для управления руками, и человек фиксирует свою речь письменно.

Можно рассмотреть модель ментальных процессов более высокого уровня. Обычно ментальные процессы характеризуются ключевыми словами «восприятие», «внимание», «память», «мышление»,«язык»,«эмоции»,«управлениедвижениями»,итогдаструктура эквивалентных уравнений будет иметь вид (1.14), где А1, …, А7 – характеристики восприятия, внимания, памяти, мышления, языка, эмоций, управления движениями; Е1, …, Е7 – изменение этих характеристик соответственно. Уравнения (1.14) определяют взаимодействие между различными составляющими ментальных процессов в рамках нашей модели. Из этой модели вытекает необ-

94

ходимость в блоке управления для манипуляции произвольными коэффициентами, который можно считать аналогом высшей психической структуры – личности.

Для построения другой модели ментальных процессов можно исходить из структуры естественного языка, и если он содержит сто тысяч различных слов, то мозг человека в соответствии с формулой (2.7) будет содержать такое количество произвольных коэффициентов, порядок которого совпадает с количеством нейронов мозга. Можно высказать предположение, что нейроны в мозгу – это и есть субстанция произвольных коэффициентов, субстанция U, которая пронизывает все и вся. Развитие естественного языка приводит к развитию субстанции U, к усилению человеческих возможностей по управлению. Ментальные процессы являются частью целостного организма.

В качестве следующего примера рассмотрим моделирование организма. Организм человека – очень сложная система, которую можно рассматривать на уровне молекул, клеток, органов. Для лечащего врача важно рассматривать организм прежде всего на уровне органов, и при построении лингво-комбинаторной модели мы будем исходить из общепринятого набора органов: «органы движения (кости, мышцы, связки)», «органы пищеварения», «органы дыхания», «мочеполовые органы», «кроветворная и лимфатическая системы», «центральная нервная система», «периферийная нервная система», «железы внутренней секреции», «кожа и сенсорные системы». Уравнение организма будет содержать девять переменных

а структура эквивалентных уравнений будет иметь вид

Е1 = U1*A2 + U2*A3 + U3*A4 + U4*A5 + U5*A6 +

+ U6*A7 + U7*A8 + U8*A9;

E2 = – U1*A1 + U9*A3 + U10*A4 + U11*A5 + U12*A6 +

+ U13*A7 + U14*A8 + U15*A9;

E3 = – U2*A1 – U9*A2 + U16*A4 + U17*A5 + U18*A6 +

+ U19*A7 + U20*A8 + U21*A9;

E4 = – U3*A1 – U10*A2 – U16*A3 + U22*A5 + U23*A6 +

+ U24*A7 + U25*A8 + U26*A9;

E5 = – U4*A1 – U11*A2 – U17*A3 – U22*A4 + U27*A6 +

+ U28*A7 + U29*A8 + U30*A9;

95

E6 = – U5*A1 – U12*A2 – U18*A3 – U23*A4 – U27*A5 +

+ U31*A7 + U32*A8 + U33*A9;

E7 = – U6*A1 – U13*A2 – U19*A3 – U24*A4 – U28*A5 –

– U31*A6 + U34*A8 + U35*A9;

E8 = – U7*A1 – U14*A2 – U20*A3 – U25*A4 – U29*A5 –

– U32*A6 – U34*A7 + U36*A9;

E9 = – U8*A1 – U15*A2 – U21*A3 – U26*A4 – U30*A5 –

где U1, U2,..., U36 – произвольные коэффициенты, которые могут быть использованы для настройки модели; А1 – характеристика органов движения; Е1 – изменение этой характеристики, и т. д. В модели может использоваться большее количество органов, но тогда она будет менее наглядна. Вопрос выбора главных органов для моделирования решают медики. Следует заметить, что характеристики каждого из органов меняются со временем – от характеристик ребенка через характеристики взрослого человека до характеристик пожилого, таким образом может моделироваться процесс старения. Эта модель (рис. 2.6) используется в страховой медицине

(FOFSBM .PEFM PG 0SHBOJTN

1IZTJDJBO . 1IZTJDJBO -

Рис. 2.6. Взаимодействие между блоками модели

96

[23]. Главная цель моделирования организма – уменьшить количество врачебных ошибок, из-за которых в настоящее время, например в США, погибает свыше 100 тыс. чел., что является юридическим фактом.

2.7. Электронный паспорт здоровья на основе компьютерной модели организма

Ниже на основе результатов многолетней интеллектуальной деятельности по моделированию организма как целостной системы приводится соответствующая структура электронного паспорта здоровья, реализация которого позволит повысить качество здравоохранения при уменьшении затрат.

В настоящее время наше здравоохранение базируется на рукописной медицинской карте, которая не содержит даже фотографии больного. Эта карта является уникальным документом, который не может дешевым способом передаваться из одного медицинского учреждения в другое, что приводит к повторению многочисленных анализов и дополнительным расходам. За рубежом накоплен опыт применения «electronic medical registers» и даже получен положи-

тельный экономический эффект от их внедрения. Так, в США заказ лабораторных и рентгеновских исследований уменьшен на 9–14%, дополнительные расходы снижены до 8%, а количество госпитализаций – примерно на 2%. Избыточное потребление лекарств при этом уменьшилось на 11%.

Разработки по созданию электронных паспортов здоровья активно ведутся в Российской Федерации уже несколько лет и одобрены правительством. Данные системы кое-где уже предлагаются как коммерческие продукты. основным носителем информации являются флэш-карты. Анализ предложенных моделей электронных паспортов выявил несколько серьезных проблем, на некоторые указывают сами их авторы:

– большая сумма затрат, связанная с необходимостью тотальной компьютеризации медицинских учреждений;

– обучение медицинского персонала пользованию этими системами при традиционно невысоком уровне компьютерной грамотности в данной отрасли;

– увеличение нагрузки на персонал, связанное с необходимостью заносить информацию в электронные карты.

97

Но, по нашему мнению, проблемы электронной паспортизации являются еще более глубокими.

– Предложенные системы – это по сути обычные объединенные амбулаторные и стационарные истории болезни, представленные в более удобной форме хранения в виде электронной базы данных. Тем самым они абсолютно не решают проблему качества вносимых материалов, учитывая, что данные будут поступать от медицинских учреждений и медицинских работников абсолютно разного уровня.

– Основой предложенных систем являются диагнозы, поставленные в различных медицинских учреждениях, не исключена ситуация конфликтов этих заключений, что обычно для медицинского сообщества.

– Не понятно, как предложенные электронные паспорта здоровья, используя компьютер только как регистратор, помогут врачу в принятии врачебных решений, если учесть, что в массе случаев врач все равно в большей степени ориентируется на 2–3 симптома и интуицию, исходящую из собственного опыта.

– Отсутствие ограничения по хранению любого количества информации. У многих больных она накопится в таком объеме, который вряд ли может быть полноценно проанализирован врачом, что будет приводить к игнорированию специалистом части данных с опасностью пропуска важных.

Таким образом, предложенные системы вполне могут использоваться для контроля за деятельностью медицинских учреждений государством и страховыми компаниями, давать общие статистические данные, но вряд ли решат основную проблему правильности и своевременности принятия врачебных решений, так как направлены преимущественно на хранение и представление информации в рамках стандартных протоколов записей в медицинских документах. Проблема анализа в принципе может быть решена. Проблема синтеза при данном подходе – никогда.

Переход количества, т. е. огромного числа медицинских данных, в качество, т. е. принятие лучшего врачебного решения, возможно только при использовании компьютера в качестве создателя модели каждого пациента на основе заложенной единой модели человеческого организма.

Данный подход сразу нивелирует разброс мнений и грубых ошибокприполученииданных,таккаконипростобудутблокироваться невозможностью сосуществования в единой электронной модели.

98

Данная система позволит четко выделять основные наиболее важные моменты, анализируя ситуации в целом, т. е. будет отвечать основному девизу врачей «Лечить человека, а не диагноз». Очень важно то, что при моделировании исчезают рамки, установленные определенной медицинской школой, классификацией или особенностями страны. А это реально позволит организовать сеансы телемедицины без границ в соответствии с рекомендациями ВОЗ.

Рассмотренная глобальная компьютерная модель организма может работать как в целом, так и в рамках отдельных специальностей, при этом отдельные модели можно объединять в системы, позволяющие ликвидировать разрозненность специалистов и создавать «электронного семейного врача». Данная система не будет представлять социальной угрозы для медиков, так как при ней значение узких специалистов будет только возрастать, поскольку именно они будут источником факторов, в том числе новых. Таким образом, основная тенденция развития современной медицины в виде все большей специализации и детализации не будет представлять опасности для пациентов, которых неправильно оценят на уровне первичного звена, что является самой частой проблемой. Необходимо также учитывать, что неминуемое развитие специализаций и сложность медицинских процессов однозначно приведут к снижению уровня работы семейных врачей из-за невозможности отслеживать растущие в геометрической прогрессии технологии.

Структура паспорта здоровья представляется следующим образом Все вносимые параметры в паспорт будут делиться на:

– не требующие повторного внесения: пол, год рождения, генетические маркеры;

– переменные: антропометрия, симптомы, средовые факторы и т. д.

В модели необходимо предусмотреть возможность перманентного обновления факторов.

Для примера в модель «Ортопедия» будут вложены следующие группы факторов.

Паспортные данные, например, помимо возрастных особенностей и статистики поражений в этой возрастной группе, будут давать для модели на основе места проживания информацию о экологической обстановке и наиболее частых по статистике заболеваниях по количеству обращений в этой местности.

Генетические факторы дадут информацию и вероятности системных заболеваний с ортопедическими проявлениями.

99

Антропометрические данные – вычислять риск осложнений, учитывая соотношения веса-ростовых показателей или нарушения соотношения длин и окружностей сегментов тела.

Вовлеченные органы опорно-двигательного аппарата будут учитывать типичные сочетания поражений.

Симптомы автоматически объединятся в симптомокомплексы. Доказанные факторы влияния других систем будут учитывать вторичное поражение опорно-двигательного аппарата на фоне по-

ражения других органов.

Средовые факторы должны учитывать характер травмы, профессиональную вредность, вредные привычки и т. д.

Совокупность полученных факторов будет создавать многомерную модель, гарантирующую рамки для принятия врачебных решений. Итак, на основе новейших достижений мировой медицинской науки, генетики, кибернетики, информатики и современного системного анализа, как результат многолетней интеллектуальной деятельности разработан инновационный проект «Электронный паспорт здоровья на основе компьютерной модели организма», внедрение которого позволит существенно поднять уровень здравоохранения при уменьшении расходов на эту сферу. Начинать необходимо с родильных домов, постепенно накапливая банки данных о здоровье людей и вовлекая в этот процесс все большее количество медицинских учреждений. В качестве носителя и синхронизатора информации предлагается использовать мобильный телефон.

Разработка электронного паспорта здоровья является частью целевой межотраслевой программы модернизации системы физической культуры и спорта для сохранения психофизического здоровья детей и подростков г. Санкт-Петербурга. Эта программа разработана Санкт-Петербургской государственной педиатрической академией, сетью спортивно-оздоровительных клубов OLYMPIC, Санкт-Петербургской ГОУ СОШ № 235 им.Д. Д. Шостаковича и ГУАП. Она базируется на разработанной глобальной модели организма, на использовании электронного паспорта здоровья и системы кибернетических велосипедов, разработанных в ГУАП. В проекте сформулирована масштабная задача интеграции медицинского лечебно-восстановительного блока с принципиально новым модулем социально-ориентированной профилактики для реализации основополагающего фактора национальной идеологии – сбережение и развитие человеческого ресурса – здоровья человека.

100