біокібернетика, науковий напрямок, пов'язаний з проникненням ідей, методів і технічних засобів кібернетики (Див. Кібернетика) в біологію. Зародження і розвиток К. б. пов'язані з еволюцією уявлення про зворотний зв'язок (Див. Зворотній зв'язок) в живій системі і спробами моделювання особливостей її будови і функціонування (П. К. Анохін, Н. А. Бернштейн і ін.). Ефективність математичного та системного підходів до дослідження живого показали і багато роботи в області загальної біології (ДЖ. Холдейн, Е. С. Бауер, Р. Фішер, І. І. Шмальгаузен та ін.). Процес "кібернетизації" біології здійснюється як в теоретичній, так і в прикладній областях. Основна теоретична задача К. б. - вивчення загальних закономірностей управління, а також зберігання, переробки і передачі інформації (Див. Інформація) в живих системах.
Всякий організм - це система, здатна до саморозвитку і управління як внутрішніми взаємозв'язками між органами і функціями, так і співвідношеннями з факторами середовища. Прагнучи зрозуміти природу живого, вчені часто намагалися відшукати в організмі то, що можна було досліджувати ізольовано. Мета К. б. - вивчення організму з урахуванням основних взаємозв'язків починаючи з клітинного, тканинного, органного рівня і закінчуючи организменного. Жива система характеризується не тільки обміном речовини і енергії, але і обміном інформації. К. б. розглядає складні біологічні системи у взаємодії з середовищем саме з точки зору теорії інформації. Одним з найважливіших методів К. б. є моделювання структури і закономірностей поведінки живої системи; воно включає конструювання штучних систем, що відтворюють певні сторони діяльності організмів, їх внутрішні зв'язки і відносини (див. Моделювання). К. б. розглядає живий організм як багатоцільову "ієрархічну" систему управління, що здійснює свою інтеграційну діяльність на основі функціонального об'єднання окремих підсистем, кожна з яких вирішує "приватну" локальну задачу. Особливість організму як складної динамічної системи - єдність централізованого і автономного управління. Саморегуляція, характерна для всіх рівнів управління живої системи, забезпечується автономними механізмами, поки не виникають такі обурення, які вимагають втручання центральних механізмів управління.
Останнім часом все більшу увагу біологів привертають функціональні характеристики біологічних систем управління, обумовлені періодичними (ритмічними, циклічними) процесами. Живі організми з високою точністю здатні "вимірювати" час ( "Біологічний годинник"). Це виражається в періодичних змінах дихання, температури тіла та ін. Процесів життєдіяльності. Природа біологічних ритмів (Див. Біологічні ритми) ще багато в чому незрозуміла, але є всі підстави вважати, що періодичність - фундаментальна характеристика функціонування біологічної системи і процесів управління в ній. Процеси, що відбуваються на кожному з рівнів живої системи, характеризуються своєю специфічною періодичністю, яка визначається як внутрішніми, так і зовнішніми чинниками. А між періодичної активністю окремих рівнів в нормально функціонуючому організмі існують певні фазові зрушення (зрушення в часі), обумовлені специфічною організацією управління на кожному з рівнів. Порушення цих нормальних фазових зрушень може викликати порушення роботи всієї живої системи або її частини. Це веде до збоїв в роботі системи управління і накопичення помилок, що можна описувати як поява "шумів". Корекція збоїв вимагає внутрішньої перенастроювання системи (її алгоритму) або зовнішніх управляючих впливів за рахунок включення механізмів управління більш високого рівня.
Живі істоти об'єднуються в системи різного порядку (популяції (Див. Населення), Биоценоз и і т.д.), утворюючи своєрідну ієрархію живих систем. У всіх цих надорганізменних системах, як і в житті клітини, розвитку організму, еволюції органічного світу в цілому, є внутрішні механізми регуляції, для вивчення яких також застосовні принципи і методи К. б.
Механізми управління визначають перебіг життєвих процесів не тільки в нормі, але і в патології (див. Кібернетика медична). Клітка - складна саморегулююча система. Вона володіє багатьма регуляторними механізмами, одним з яких є коливання її структури, пов'язані з діяльністю Мітохондрії і збігаються з коливаннями окислювально-відновних процесів. Синтез білків (Див. Білки) в клітці управляється генетично детермінованими механізмами, пов'язаними з процесами зберігання, переробки і передачі генетичної інформації (Див. Генетична інформація). Вивчення життєдіяльності організму в цілому і його різних функцій, а також механізмів, які керують роботою окремих органів і систем - це та область, де К. б. виявилася найбільш результативною. У зв'язку з цим сформувалися самостійні напрямки - фізіологічна кібернетика і нейрокібернетика, які вивчають механізми підтримки Гомеостаз а; принципи саморегуляції функцій організму і протікання в ньому перехідних процесів; закономірності нервової і гуморальної регуляції в їх єдності і взаємодії; принципи організації і функціонування нейронів і нервових мереж; механізми здійснення актів поведінки і ін. проблеми. Вивчаючи закономірності роботи людського мозку, в основі якої лежить комплекс алгоритмів, т. Е. Правил перетворення інформації, К. б. дозволяє моделювати (в тому числі і на ЕОМ) різні форми роботи мозку, виявляючи при цьому нові закономірності його діяльності. Створено, наприклад, програми для ЕОМ, що забезпечують можливість навчання, гри в шахи, доведення теорем та ін. Розвивається так зване евристичне програмування, коли досліджують і моделюють правила обробки інформації в мозку при тих чи інших творчих процесах.
Аналіз механізмів індивідуального розвитку і процесів управління в популяціях і співтовариствах, що включають зберігання, переробку і передачу інформації від особини до особини, - також сфера досліджень К. б. На рівні біогеоценозів, включаючи і біосферу (Див. Біосфера) в цілому, К. б. намагається використовувати метод моделювання для цілей оптимізації біосфери, зокрема для визначення шляхів найбільш раціонального втручання людини в життя природи.
Питання еволюції з позицій К. б. були вперше розглянуті І. І. Шмальгаузеном, який зазначив ієрархічність управління, виділив основні канали зв'язку між особинами, громадянами та біоценозом, визначив можливості втрати інформації і її спотворень і описав еволюційний процес в термінах теорії інформації. З цих же позицій досліджуються механізми різних форм відбору.
Прикладом застосування К. б. в прикладних цілях може служити створення пристроїв для автоматичного управління біологічними функціями (так зване біопротезуванні), автоматичних пристроїв для оцінки стану людини під час трудової або спортивної діяльності, при творчій роботі, в субекстремальних і екстремальних умовах.
Використання методів і засобів кібернетики для збору зберігання і переробки інформації одержуваної в ході біологічних досліджень дозволяє розкривати нові кількісні і якісні закономірності досліджуваних процесів і явищ.
Велику роль в справі розвитку К. б. в СРСР зіграли конференції наради і симпозіуми по біологічним аспектам кібернетики по біоелектричної управління, нейрокібернетиці. Питання К. б. висвітлюються в ряді радянських і зарубіжних журналів.
Літ .: Анохін П. К. Фізіологія і кібернетика, в кн. Філософські питання кібернетики, М. 1961; Біологічні аспекти кібернетики. Зб. робіт, М. 1962; Ешбі У. Р. Конструкція мозку, пров. з англ. М. 1962; Джордж Ф. Мозок як обчислювальна машина, пров. з англ. М. 1963; Вінер Н. Кібернетика, або Управління і зв'язок в тварині і машині, пров. з англ. М., 1968; Бернштейн Н. А. Нариси з фізіології рухів і фізіології активності, М. 1966; Анохін П. К. Біологічна і медична кібернетика, в кн. Кібернетику - на службу комунізму, т.5, М. 1967; Брайнес C. Н. Свечинський В. Б. Проблеми нейрокібернетики і нейробіоніки, М. 1968; Шмальгаузен І. І. Кібернетичні питання біології, Новосибірськ, 1968; Ларін В. В. Баєвський Р. М. Геллер Е. С. Процеси управління в живому організмі, в кн. Філософські питання біокібернетики, М. 1969; Аптер М. Кібернетика і розвиток, пров. з англ. М. 1970; Hassenstein B. Biologische Kybernetik, Hdlb. 1970. Наступні
В. В. Парин, Е. С. Геллер.