Biocybernetyka jako „wytrych” pasujący do wielu drzwi

We wcześniejszych tekstach wskazywałem, że pomiędzy wspaniale rozwiniętą już dziedziną biologii i medycyny a również mocno rozwiniętą (ale w innym kierunku) techniką wyrósł swoisty „mur”, który utrudnia przenoszenie wyników naukowych i osiągnięć praktycznych od jednej z tych dziedzin do drugiej. Mur odmiennych metodologii, różnych tradycji rozwoju, a także hermetycznej, odmiennej terminologii i wzajemnej nieufności.
Pokonanie tego „muru” jest trudne. Nie jest bowiem możliwe (ani nie byłoby praktyczne) żeby inżynierowie uczyli się fizjologii albo żeby lekarze poznawali tajniki rysunku technicznego. Do każdej z tych dziedzin pasuje odmienny klucz.
Natomiast możliwe jest zaproponowanie „wytrycha”, który będzie pasował i tu – i tu.
Właśnie biocybernetyka jest takim „wytrychem”, bo dostarcza opisu rozważanych systemów i procesów, który pasuje zarówno do zjawisk biologicznych, jak i do urządzeń technicznych. Co więcej, metodologia zastosowania biocybernetycznego opisu jest równie łatwa dla lekarzy, jak i dla inżynierów, a po przedstawieniu określonych zagadnień z użyciem takiego opisu – zagadnienia biologiczne staną się zrozumiałe dla techników, a konstrukcje techniczne staną się czytelne dla biologów.
Dlatego biocybernetyka może służyć jako swoisty „most” pozwalający przezwyciężyć różnice dzielące technikę od biologii i medycynę od technologii. Dzięki temu udaje się przekroczyć „mur” dzielący rozważane dziedziny.

Dzięki czemu ten efekt udaje się uzyskać?

Ponieważ cechą biocybernetyki jest abstrakcja. Abstrakcyjny opis ignoruje szczegóły, które są specyficzne dla określonej dziedziny, a skupia uwagę wyłącznie na sprawach o dużym poziomie ogólności. Dzięki wysokiemu poziomowi abstrakcji opis na gruncie biocybernetyki może pasować zarówno do biologii jak i do techniki. Popatrzmy na rysunek

Na rysunku tym pokazano, że biologia (zwłaszcza doświadczalna) oraz medycyna (zwłaszcza kliniczna) są obszarami działań bardzo konkretnych, cechujących się niskim poziomem abstrakcji. Z drugiej strony także technika z pracami konstrukcyjnymi, inżynierskimi i technologicznymi jest sferą aktywności bardzo konkretnych, cechujących się niskim poziomem abstrakcji. Przy tych konkretnych pracach istotną rolę odgrywa specyfika opisów systemów – odpowiednio biologicznych i technicznych. Specyfika ta powoduje trudności przy próbie przenoszenia odkryć biologicznych na grunt kreatywności technicznej oraz zasadniczo utrudnia tworzenie rozwiązań technicznych dla potrzeb biologii i medycyny. Jeśli jednak odpowiednie opisy – zarówno biologiczne, jak i techniczne – pozbawi się szczegółów które o tej specyfice decydują, jeśli stworzy się opis o wysokim stopniu abstrakcji, taki, jaki oferuje biocybernetyka – to punkty widzenia medyków i techników da się uzgodnić. Wzajemne porozumienie stanie się możliwe, nastąpi inspirujący przepływ idei, zostanie wniesiona nowa wartość wynikająca z synergii biologiczno-technicznej, czego efektem będzie postęp zarówno w dziedzinie biologii, jak i w dziedzinie techniki.

Zaobserwujmy jak to może wyglądać w praktyce, odwołując się do przykładu rozważanego w poprzednim wpisie na tym blogu. Popatrzmy jeszcze raz na ten rysunek.

System regulacji ciśnienia krwi po lewej stronie zawiera mnóstwo szczegółów morfologicznych (mózg, serce, naczynia krwionośne), których kształt, budowa i sposób działania są ważne dla lekarzy, ale nie stanowią istoty działania tego systemu. Podobna sytuacja jest z opisem technicznego systemu stabilizacji ciśnienia – jest on przeciążony nadmiarem szczegółów konstrukcyjnych, także zaciemniających istotę jego działania.
A jaka jest istota tego działania, jednakowa w obydwu przypadkach?
Otóż gdy odrzuci się wszystkie niepotrzebne szczegóły, czyli zwiększy się poziom abstrakcji opisu, przejdzie się od konkretów do formalnego modelu w postaci schematu blokowego (patrz rysunek poniżej w jego górnej części), to okazuje się, że w jednym i drugim przypadku można odnaleźć regulator stabilizujący ciśnienie, obiekt w którym ciśnienie jest regulowane oraz pętlę sprzężenia zwrotnego. Taki sposób reprezentacji może być wspólny zarówno dla obiektów biologicznych jak i dla urządzeń technicznych, gdyż formalne bloki odwołują się wyłącznie do funkcji spełnianych przez odpowiednie elementy, abstrahują natomiast od tego, jaki te elementy mają kształt, wielkość, z jakiego są materiału (żywa tkanka czy metal) itd. Taki właśnie abstrakcyjny opis oferuje biocybernetyka i na tym polega jej rola.

System biocybernetyczny (ogólny schemat układu ze sprzężeniem zwrotnym - u góry) stanowi abstrakcyjny model zarówno układu narządów biologicznych (u dołu po lewej) jak i urządzenia technicznego (u dołu po prawej).