Аддаптивные системы
Адаптация
Понятие адаптации как инструмента («орудия») целенаправленного воздействия на объект, столь распространенное в биологии и социологии (известны и широко используются феномены биологической и социальной адаптации), в последние 20 лет стало фигурировать в математической, технической и особенно в кибернетической литературе [4—11]. Трудно сказать определенно, с чем связано пристрастие математиков и инженеров к биологической терминологии. Может быть, это инерция давно начавшегося процесса «биологизации» терминов кибернетики, который идет одновременно с процессом обогащения биологии кибернетической терминологией. Но возможно, что причины здесь более глубокие: огромные возможности биологических систем, выгодно отличающие их от самых совершенных технических устройств и вызывающие пристальное внимание, восхищение и даже зависть инженеров.
Необходимость введения адаптации хорошо чувствует всякий проектировщик, которому приходится создавать систему при значительной априорной неопределенности об условиях ее функционирования. Осреднение по этой неопределенности редко бывает удачным. С другой стороны, всякое осреднение поведения среды позволяет спроектировать систему, оптимально работающую только при среднем состоянии среды. Всякое же отклонение среды от среднего приводит к неоптимальности функционирования системы.
Именно поэтому так
важно вводить в систему
В понятие адаптации как активного действия (управления) обычно вкладывают два смысла: приспособление к фиксированной среде (условно на зовем пассивной адаптацией) и поиск среды, адекватной данной системе (назовем соответственно активной адаптацией). В первом случае адаптирующаяся система функционирует так, чтобы выполнять свои функции в данной среде наилучшим образом, т. е. максимизирует свой критерий эффективности функционирования в данной среде. Активная адаптация, наоборот, подразумевает либо изменение среды с целью максимизации критерия эффективности, либо активный поиск такой среды, в которой достижим желаемый комфорт. Очевидно, что в действительности оба вида адаптации встречаются одновременно и взаимодействуют друг с другом. Растения обладают преимущественно пассивной адаптацией, а животные — активной. В социальной жизни и та и другая адаптация проявляются, по-видимому, в равной мере. В обоих случаях для осмысления адаптации как процесса необходимо разобраться по крайней мере в двух обстоятельствах:
1 . Какова цель адаптации, т. е. что называть эффективным функционированием системы?
2. Каков алгоритм адаптации, т. е. каким способом достигается поставленная цель?
Таким образом, задавая цель (какая бы она ни была) и способ ее достижения, мы тем самым определяем адаптацию как процесс.
Это означает, что адаптация ничем не отличается от управления (в широком смысле). Действительно, адаптация, как и всякое управление, есть организация такого целенаправленного воздействия на объект, при котором достигаются заданные цели. Отождествляя адаптацию и управление, необходимо определить тип управления, к которому относится адаптация.
Распространено мнение, что адаптацию как управление следует отнести к оптимизации в обстановке помех, в процессе которой параметры объекта изменяются так, чтобы его показатель качества стремился к экстремальному значению независимо от изменения ситуации. Аналогичное определение приводится в книге Я. 3. Цыпкина «Адаптация и обучение в автоматизированных системах» (M., Наука, 1968): «...процесс изменения параметров и структуры системы, а возможно, и управляющих воздействий на основе текущей информации с целью достижения определенного, обычно оптимального состояния системы при начальной неопределенности и изменяющихся условиях работы». Здесь четко определено требование оптимизации по заданному критерию. Однако сложные системы (особенно биологические и социальные), как правило, не имеют единственного критерия функционирования. Такого рода системы функционируют в обстановке многокритериальности, причем эти критерии могут быть не только экстремальными, но и иметь характер ограничений. Это побуждает формулировать сразу несколько критериев и варьировать их выбор в зависимости от сложившейся ситуации и внутренних потребностей самой системы. Таким образом, уже выбор критериев адаптации является процессом адаптивным и должен учитываться при определении адаптации.
Поэтому, с учетом особенностей сложных систем, адаптацию в широком смысле можно определить как процесс целенаправленного изменения параметров и структуры системы, который состоит в определении критериев ее функционирования и выполнении этих критериев.
Это определение включает приведенное выше, но, кроме того, позволяет изменять критерии функционирования системы, по коnорым оценивается эффективность ее работы при организации адаптации. Введение процедуры выбора критерия оптимальности в процессе адаптации расширяет понятие адаптации и сближает его с биологическим и социологическим толкованием. Последнее обстоятельство является очень важным. Дело в том, что в технике пока очень мало эффективно рабо тающих адаптивных систем — во всяком случае, значительно меньше, чем хотелось бы. Такая ситуация сложилась в результате того, что реальные объекты не терпят поисковых воздействий, необходимых для организации поиска экстремума критерия оптимальности. Интерес, проявляемый в последнее время к так называемым беспоисковым системам оптимизации, вызван именно этим обстоятельством. Однако далеко не все процессы адаптации могут быть выполнены беспоисковым способом, требующим информации о структуре объекта. Поэтому проблема адаптации в технике сводится к снижению той высокой платы, которую приходится платить за процесс адаптации. Это можно сделать по крайней мере двумя путями — выбором удачного алгоритма адаптации при фиксированном критерии и удачным варьированием критериев при фиксированном алгоритме адаптации. Третий путь довольно естественно образуется варьированием алгоритмов и критериев. В технике применяется только первый путь. Биологические и социальные системы широко используют еще и второй путь адаптации — изменение целей, в чем, по-видимому, и заключается причина удивительно гибкой адаптивности этих систем, которой пока практически лишены технические системы адаптации.
Основная цель изучения процессов адаптации должна состоять именно в отыскании причин и механизмов гибкости процессов адаптации в биологических и социальных системах с целью их перенесения в технические системы. Именно это соображение заставляет анализировать процессы адаптации на разных уровнях: от самого низкого — технического, до самого высокого—социального.
К сожалению, пока далеко не все идеи биологической и социальной адаптации могут быть формализованы и использованы в технических системах (например, известные феномены мгновенной адаптации и преадаптации) . Однако то немногое, что уже доступно, дает великолепные результаты (например, алгоритмы адаптации, моделирующие биологическую эволюцию и поведение живых существ). Именно это позволяет надеяться, что следующий «прорыв» в области адаптивных систем будет именно в направлении моделирования биологической и социальной адаптации.
Типы адаптации
Если объект таков, что его изменение в процессе адаптации удобно осуществлять с помощью параметров u1,..., un, т. е.
U = (u1,..., un), (1.5.2)
то такую адаптацию
естественно назвать
(1.5.3)
т. е. множество S является континуумом, во втором
(1.5.4)
где D — дискретное множество значений управления U.Однако очень час то адаптацию объекта удобно осуществлять не путем изменения его параметров, а модификацией его структуры, т. е. вводя структурную адаптацию. Для этого представим фактор управления U в виде пары
U = ‹ W, C ›, (1.5.5)
где W — структурные факторы, с помощью которых можно изменять структуру объекта адаптации, a C = (с1, ..., ck) — адаптируемые параметры объекта (это параметры (1.5.2), с помощью которых реализуется параме трическая адаптация) .
Целенаправленная вариация структурных факторов дает возможность адаптировать структуру объекта. Такая декомпозиция управления U на структурные W и параметрические С факторы позволяет более эффективно решать задачи адаптации сложных объектов, для которых параметрическая адаптация малоэффективна.
Теперь задачу адаптации (1.2.9) следует записать в виде
где EW — множество допустимых структур W; ECW — множество допустимых параметров С, соответствующих структуре, определяемой W; W* — оптимальная структура; C*W* — оптимальные параметры этой структуры. (Так как W однозначно определяет структуру объекта, то можно W условно называть структурой.) Очевидно, что
S = EW × ECW, (1.5.7) т. е. множество S допустимых управлений при адаптации (1.2.10) образуется как произведение множеств допустимых структур EW и параметров ECW этих структур.
Блок-схема решения задачи (1.5.6) показана на рис. 1.5.1, из которого хорошо виден иерархический характер адаптации. На верхнем уровне производится адаптация структуры W, а на нижнем — параметров С этой структуры. Очевидно, что эти Два контура адаптации Работают в разных временных режимах: темпа. Рис. 1.5.1. Двухконтурная схема структурной адаптации.
Рис. 1.5.2. Классификация типов адаптации.
раметрической адаптации (контур 2 на рис. 1.5.1) значительно выше темпа структурной (контур 1). Действительно, на каждый ша г структурных изменений объекта должен приходиться весь цикл параметрической адаптации, иначе не выявится полностью эффективность реализованной структуры. Очевидно, что методы решения задач структурной и параметрической адаптации различны, что и заставляет обращаться к такой дифференциации. Ее можно продолжить. На рис. 1.5.2 показана схема классификации различных типов адаптации.
Прежде всего структурную адаптацию удобно подразделить на альтернативную и эволюционную [113].
Альтернативная адаптация отличается тем, что множество допустимых структур EW невелико и содержит две — пять альтернативных структур.
Эволюционная адаптация, по сути дела, моделирует процесс биологической эволюции. Этот алгоритм отличается в ведением незначительных вариаций структуры δW, моделирующих случайные мутации, которые также незначительно изменяют эффективность Q адаптируемого объекта. Иначе говоря, имеет место соотношение типа неравенства Липшица:
| Q(W+δW) - Q(W) | ≤ µ||δW||, (1.5.8)
где µ = const, а под нормой вариации структуры ||δW|| следует понимать число, характеризующее степень изменения структуры этой вариацией δW. Например, при графическом описании структуры W нормой такой вариации может быть число новых введенных или «выброшенных» вершин или ребер графа, описывающего структуру адаптируемого объекта. «Мутации» структуры δW u правило отбора, позволяющее выявлять неблагоприятные вариации, и образуют механизм эволюции, с помощью которого строится последовательность улучшающихся структур
W0→ W1→...→ WN→ WN+1→..., (1.5.9)
обладающих свойством
(1.5.10)
где знак предпочтения имеет очевидный смысл:
Q (WN) < Q (WN-1). (1.5.11)
Заметим, что иногда допустимы нарушения соотношения (1.5.11) — например, в случае, когда вариацией структуры Wi не удается получить лучшую, чем Wi, по критерию (1.5.11). Тогда выбирают лучшую из «мутированных» структур, что нарушает
(1.5.11), но обеспечивает процедуре эволюции глобальные свойства, очень ценные в задачах структурной адаптации.
Очевидно, что такой новый тип адаптации, как структурная, требует разработки новых подходов к решению задач. Однако не следует забывать, что существует мощный аппарат параметрической адаптации, который можно использовать и для решения задач структурной. Для этого достаточно параметризовать структуру адаптируемого объекта (см. рис. 1.5.2)
Оценка функциональных состояний
Методы оценки функциональных состояний
В современной литературе обычно выделяются три типа критериев, с помощью которых можно оценить состояние субъекта: физиологические, поведенческие и субъективные показатели [40, 79]. Однако более четкой является классификация Бартлетта [80], который выделял физиологические и психологические показатели. В последнюю группу входят критерии эффективности выполнения различных психометрических тестов и анализ субъективной симптоматики конкретных видов функциональных состояний.
Физиологические методы тестирования.
Усилия большой группы исследователей направлены на поиск хотя и косвенных, но зато непосредственно регистрируемых показателей сдвигов в функционировании организма [20, 57]. Традиционное обращение к этому классу явлений определено целым рядом существенных причин. Главная из них — это возможность объективного описания наблюдаемых явлений. Кроме того, привлечение физиологических показателей существенно расширяет область доступных описанию проявлений изучаемой динамики поведенческих реакций и создает возможность хотя бы для гипотетического соотнесения психологических явлений с их органической основой. Немаловажным аргументом в пользу применения физиологических показателей является принципиальная возможность количественной оценки сдвигов в функционировании любой системы.
В качестве возможных индикаторов
динамики функциональных состояний
рассматриваются самые
Изменения параметров электрической активности мозга традиционно рассматриваются в качестве непосредственного индикатора динамики уровня активации. Различным видам функциональных состояний ставят в соответствие характерные изменения в ЭЭГ. Так, появлением развивающегося утомления считается реакция дисинхронизации α-ритма в сочетании с появлением периодов медленной волновой (у- и 9-ритмы) активности. По мере возрастания утомления продолжительность этих периодов увеличивается и имеет место картина «гиперсинхронизации» ЭЭГ.
Другим общепринятым методом изучения динамики функциональных состояний является кожно-гальваническая реакция, используемая в качестве показателя «вегетативного тонуса». Экспериментально доказано существование непосредственной связи характера электрокожных ответов с изменением состояния ретикулярной формации, и следовательно, они могут рассматриваться как один из наиболее приемлемых критериев уровня общей активности. Использование этого показателя связано прежде всего с задачей диагностики состояний эмоциональной напряженности. К числу наиболее чувствительных и информативных показателей динамики функциональных состояний относятся различные параметры деятельности сердечно-сосудистой системы: анализ основных составляющих ЭКГ, частота сердечных сокращений, величины артериального давления, кровенаполнения, перивескулярного и капиллярного сопротивления. Развитие состояний напряженности и утомления, связанное с увеличением энергетических затрат, приводит к закономерному возрастанию частоты сердечных сокращений, дыхательных движений и других параметров, свидетельствующих об усилении обменных процессов. Типичная картина изменений основных параметров ЭКГ для определенного субъекта может служить надежным показателем степени адаптации к заданному уровню информационной нагрузки.
Динамика вегетативных соматических показателей: температура тела, функций пищеварительной и выделительной систем и т. д. — с успехом используется для характеристики непроизвольных сдвигов уровня активации в ходе, например, суточного цикла.
Обширная область исследований посвящена изучению особенностей гормональных сдвигов под влиянием различных нагрузок и условий деятельности. Несмотря на чисто технические трудности использования этих показателей в диагностических целях, число разрабатываемых и уже применяемых на практике методик непрерывно растет. Помимо изучения количественной динамики секреции различных гормонов как показателей суточной ритмики большое число исследований посвящено выявлению особенностей секреторной деятельности в различных поведенческих ситуациях, главным образом в зависимости от характера и уровня нагрузки. В качестве типичных корреляторов стресса, повышенной напряженности и утомления, обычно указывают на повышение содержания в крови и моче работающего человека 17-оксикортикостеридов, или «гормонов стресса» — адреналина и норадреналина.
Динамика физиологических
В связи с этими данными, свидетельствующими
о системном характере
Нет сомнения в том, что умственная нагрузка и изменение функциональных возможностей организма сопровождаются изменениями ряда физиологических показателей. К сожалению, существует много других факторов, которые аналогичным образом влияют на те же самые параметры. Отмечаются нежелательные свойства такого широко используемого показателя, как ЭЭГ: вариабельность ее изменений у одного и того же лица, вариабельность этих изменений у разных лиц, сходство изменений ЭЭГ при существенно различных состояниях. Следует подчеркнуть, что перечисленные особенности характерны и для других физиологических показателей.
Использование физиологических показателей
в диагностических целях
Перечисленные факты, а также сохраняющееся
методическое несовершенство процедур
регистрации и обработки
Психологические методы тестирования.
Разработка психологических методов оценки функциональных состояний осуществлялась преимущественно в контексте исследований утомления и динамики работоспособности. В истории развития этой проблемы выделяется ряд основных этапов, связанных с принципиально различными подходами к постановке задач исследования и оценкой диагностической ценности тех или иных показателей [47, 81]. Современный этап изучения утомления начался с появления известной монографии Бартли и Шута [79]. Подчеркнув сложную природу этого феномена, авторы выделили и подробно проанализировали три основных аспекта проблемы. Термином «утомление» был обозначен личностно-когнитивный синдром, объединяющий разнообразные расстройства психических функций и субъективные ощущения усталости, отвращение к работе, переживания физического дискомфорта и т. д. Экспериментальная реализация этого подхода предполагает создание адекватных задаче исследования субъективных и психометрических методов исследования.
Перспективность применения в диагностических целях субъективных оценок утомления отмечалось еще А. А. Ухтомским, который писал, что «так называемые субъективные оценки столь же объективны, как и всякие другие, и дадут на практике критерии утомления и утомляемости более деликатные и точные, чем существующие лабораторные методы сами по себе» [цит. по 47], и это объясняется многообразием проявлений симптоматики утомления во внутренней жизни индивида — от хорошо знакомого каждому комплекса ощущений усталости до специфических изменений самоафферентации, затрагивающих познавательную и мотивационную сферы.
Симптомы проявления утомления в психической жизни индивида весьма разнообразны. Непосредственным выражением утомления являются чувства усталости, слабости, бессилия, быстрой утомляемости, сонливости. При сильных степенях утомления обычно наблюдаются негативно-окрашенные эмоциональные реакции: отвращение к работе, раздражительность, неприязнь к окружающим, тягостное напряжение и т. д. С разной степенью осознанности переживаются состояния физиологического дискомфорта: повышенная потливость, учащение сердцебиения, появление отдышки, тремора, болей в различных частях тела и т. д. Кроме того, к субъективной симптоматике можно отнести осознаваемые расстройства в области различных психических функций. К их числу относятся характеристики внимания (вялое, малоподвижное или хаотичное, неустойчивое), разнообразные сенсорные расстройства, нарушения в моторной сфере (изменение темпа движений, снижение точности и координированности, деавтоматизация навыков).
Среди перечисленных симптомов можно выделить две категории: субъективные оценочные реакции, характеризующие отношение индивида к собственному состоянию, и объективно контролируемые признаки утомления (физиологический дискомфорт и нарушения психической деятельности), которые могут осознаваться человеком. Существование качественно различных групп симптомов дает основание для развития различных направлений в методах субъективной диагностики — субъективного шкалирования и опросников.
Использование опросников направлено на выявление качественно разнообразных симптомов утомления, которые с большей или меньшей легкостью могут быть осознаны человеком. Количественная оценка или определение степени выраженности каждого признака не ставится главной целью подобных исследований. Состояние человека оценивается общим количеством перечисленных симптомов и их качественным своеобразием.
Отдельные опросники существенно
различаются между собой
Выбор наиболее информативных симптомов
и групп симптомов является основным
путем создания более компактных
и надежных опросников. Нередко такая
работа ведется на основе привлечения
средств многофакторного
Методики субъективного
Размерность шкал и способы работы с ними существенно варьируют у разных авторов. Обычно используются шкалы, содержащие пять, семь или девять градаций. В последние годы все большее распространение получают неградуированные шкалы, т. н. зрительные аналоги оценочных шкал. В этом случае испытуемым предлагаются отрезки прямых заданного размера, на которых они должны отметить расстояние, субъективно соответствующее степени выраженности шкалируемого переживания.
История применения метода шкалирования в области диагностики утомления началась с работ Мускио и Поффенбергера. Последним была предложена типичная семибалльная шкала1, построенная на основании элементарного здравого смысла, которую можно встретить и во многих современных исследованиях.
Использование субъективных методов оценки функционального состояния выдвигает на первый план задачу унификации значений слов и выражений, используемых при построении шкалы или составлении списка симптомов. Для этого обычно пользуются методом Терстона. Главным для этого метода является наличие достаточно обширной группы испытуемых-экспертов, работающих над созданием собственно шкалы. Первый этап работы состоит в выборе определенного числа слов и выражений, характеризующих критические степени утомления, из обширного списка (до нескольких сотен) возможных для данного языка словесных характеристик этого состояния. Затем по ряду классификаций той же группы экспертов устанавливается порядок расположения отобранных признаков внутри шкалы.
Диагностика функциональных состояний в психологической практике чаще всего ведется на основании анализа эффективности выполнения определенного вида деятельности. При этом анализируется динамика показателей количества, качества и скорости выполнения работы, а также лежащие в ее основе изменения соответствующих психологических функций.
Целью анализа может выступать характеристика показателей выполнения реальной трудовой деятельности человека. Основными показателями динамики работоспособности в этом случае служат характеристики общего числа выпущенной продукции, числа сбоев и изменение темпа работы в зависимости от продолжительности рабочего дня и влияния разнообразных неблагоприятных факторов, среды: плохой организации производственного процесса, недостаточной освещенности рабочего места и вентиляции помещении, вредных воздействий, обусловленных спецификой производства.
Однако динамика производительности труда зависит от множества разнообразных причин, значительная часть которых не имеет прямого отношения к сдвигам функционального состояния работающего человека. Кроме того, для большого числа профессий эта величина вообще «е поддается количественному учету, хотя задача диагностики состояния для них также актуальна. Поэтому основным психологическим средством диагностики является использование коротких тестовых испытаний, оценивающих динамику протекания различных психических процессов во время выполнения трудового задания. В этом случае проблема оценки функционального состояния выступает как типичная психометрическая задача — описать и количественно оценить происшедшие под влиянием определенных причин (в нашем случае — работы) сдвиги исследуемых психологических характеристик.
К традиционно используемым процедурам следует отнести тесты определения абсолютных и дифференциальных порогов чувствительности в различных модальностях, показатели зрительной работоспособности, определение критической частоты слияния мельканий и критической частоты слияния фосфена, анализ динамики последовательных образов. Однако наблюдаемые сдвиги этих психологических показателей чаще всего ошибочно относятся к группе физиологических тестов.
Изменение функционального состояния с точки зрения сенсорики проявляется, прежде всего, в изменениях чувствительности. Еще в ранних исследованиях утомления отмечались факты снижения тактильной и слуховой чувствительности при утомлении. Снижение зрительной чувствительности наблюдается под влиянием самых разнообразных факторов — различных неблагоприятных внешних воздействий среды (рис. 9), при длительном выполнении деятельности, нагрузках разной интенсивности и др. Одним из наиболее распространенных и надежных способов ее диагностики считается тест «КЧМ» (критической частоты слияния мельканий). При утомлении и воздействии разнообразных стрессоров наблюдается за-
метное уменьшение этой величины,
т. е. снижается временная

- Аддективное поведение
- Аддиктивное (зависимое) поведение
- Аддиктивное поведение
- Аддиктивное поведение
- Аддиктивное поведение
- Аддиктивное поведение
- Аддиктивное поведение
- Адвокатура – сфера и принципы её деятельности. Статус адвоката
- Адвокатура США
- Адвокатура Украины в советское время
- Адвокатура України та її завдання
- Адвокатура ұғымы және мiндеттерi
- Адвокат у свидетеля в уголовном процессе
- Адгезивные системы в стоматологии