– свойства и качества принадлежат многомерному пространству и изменяются в процессе функционирования динамической системы, т. е. являются функциями времени;
– многофункциональность системы, когда переключение от одной функции (цели) к другой осуществляется автономно с помощью мотивации;
– ведущая роль в контроле и управлении принадлежит человеку;
– система обладает ошибками в процессе функционирования.
Для контроля человек использует рецепторы:
– зрительные;
– слуховые;
– кожно-механические и вибрационные;
– температурные;
– статико-акселерационные;
– обонятельные;
– вкусовые.
Отметим, что при формировании управления и его реализации человек допускает следующие ошибки:
– сенсорные (восприятие сенсорной и приборной информации);
– логические;
– моторные (ошибки реализации решений).
1.4. Области состояний параметров жизнедеятельности
В процессе жизнедеятельности параметры природной среды, в которую помещен человек, существенно изменяются. Обозначим эти параметры через уi . При некоторых их значениях человек чувствует себя комфортно, при других значениях он вообще не может существовать.
Среди всех параметров природной среды выделим следующие:
1) физические: климатические параметры (температура, влажность, подвижность воздуха); электромагнитные излучения различного волнового диапазона (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное, тепловое, лазерное, микроволновое, радиочастотное, низкочастотное); статическое, электрическое и магнитное поля; ионизирующие радиоактивные излучения; шум; вибрация; ультразвук; освещенность;
2) химические: антибиотики, витамины, гормоны, ферменты;
3) биологические: патогенные микроорганизмы; микроорганизмы-продуценты; препараты, содержащие живые клетки и споры микроорганизмов; белковые препараты.
Параметры состояния среды у, в которой человек осуществляет свою деятельность, разделяются на четыре области по степени воздействия их на человека.
Область комфортных (оптимальных) для человека условий связана прежде всего с климатическими параметрами.
Область допустимых условий жизнедеятельности характеризуется такими уровнями у, при которых возможные изменения функционального состояния организма проходят и не оказывают неблагоприятного воздействия на состояние здоровья человека.
Область вредных условий жизнедеятельности характеризуется тем, что внешние факторы оказывают отрицательное воздействие на организм человека, например, условия труда шахтеров, металлургов. При этом загрязненность воздуха, шум, вибрация, тепловые излучения могут достигать опасных значений.
Критическая область условий жизнедеятельности характеризуется такими параметрами среды, которые угрожают жизни или приводят к возникновению тяжелых форм профессиональных заболеваний. Например, экстремальные условия возникают при превышении предельно допустимого уровня шума более чем на 50 дБ, а предельно допустимой концентрации вредных веществ – более чем в 20 раз.
Кроме параметров уi состояние человека в среде жизнедеятельности характеризуется его внутренними параметрами xi . К ним относятся:
1) параметры, характеризующие состояние человека как биосистемы, так, например, температура тела; частота сердцебиения; кровяное давление; умственные способности;
2) параметры, характеризующие состояние его подсистем (органов тела);
3) параметры, характеризующие состояние его клеток.
В качестве примера рассмотрим умственный труд. Это труд оператора, управленца, преподавателя, врача, студента. Он связан с приемом и переработкой информации, требует напряжения внимания, памяти, активизации мышления, вызывает повышенную эмоциональную нагрузку. При этом значительное нервно-эмоциональное напряжение приводит к повышению кровяного давления, температуры тела, изменению кардиограммы и другим изменениям.
Параметры xi, как и уi, подлежат ограничению. В некоторых случаях для обеспечения жизнедеятельности допустимо ограничивать только xi, в других – уi. По этой причине введем обобщенный вектор состояния zj, , т. е. вектор z = (z1, z2, …, zk), , zi = (xi, yi). Области состояний параметров жизнедеятельности zi введем с помощью нижеследующих определений [17].
Совокупность параметров Z, характеризующих состояние человека в процессе жизнедеятельности как динамической системы, назовем пространством состояния системы и обозначим Ω. Критическая область Ωкр параметров – это часть пространства состояний системы, в которой человек как динамическая система перестает функционировать (уничтожается) или переходит в новое состояние, например инвалидность, в котором он неспособен выполнять свои функции (рис. 1.5). Границу области критических состояний обозначим через Sкр. На рис. 1.5 рассмотрено двумерное состояние динамической системы. Штатное или допустимое состояние человека (динамической системы) – это область Ωдоп параметров zi или хi, при которых обеспечены его жизнедеятельность (функционирование) и, соответственно, достижение поставленной цели. Как правило, области Ωдоп и Ωкр не соприкасаются, между ними есть опасная область Ωоп состояния человека (динамической системы) – это область, в которой возможно наступление события х Ωкр под действием внешних неконтролируемых возмущений.
Рис. 1.5
Границу области штатного или допустимого состояния обозначим Sдоп. Как правило, Sдоп представляет собой многопараметрическую функцию. При этом будем говорить, что человеческий риск равен нулю, если его параметры х постоянно находятся в области допустимого состояния, и записывать х Ωдоп.
Движение на границе области штатного состояния или вблизи нее иногда является требуемым режимом динамической системы. Последствия возникновения нештатного режима, т. е. выход из области Ωдоп, часто называют катастрофой. При этом говорят, что динамическая система сменила базис своего состояния. Как правило, динамическая система переходит из одного установившегося состояния в другое по завершении переходного процесса. В связи с тем, что новое состояние не отвечает ее целевому назначению, его необходимо предотвратить. В общем случае область Ωдоп и ее границы sдоп зависят от следующих управлений-возмущений, действующих на человека со стороны внешней среды:
– государства с его законами и исполнительными органами (ν1);
– семьи с ее финансовыми проблемами (ν2);
– общества, в том числе трудового коллектива, требующего от человека подчинения своим законам, (ν3);
– космоса и окружающей природной среды, требующих вложения сил для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека, (ν4);
– культуры, образования, создающих определенный интерес к другой жизни и другим взглядам на жизнь, желания изменить свою жизнь согласно своему разуму, (ν5);
– политики, без которой сегодняшнее общество не существует и которая проникает в семьи и души людей, (ν6);
– финансов – стимула для развития творчества согласно своему разуму, (ν7);
– личных потребностей, прежде всего физиологических, (ν8);
– души – основного «инструмента» человека в подавленном, возбужденном или психически нормальном состояния, (ν9).
Каждое из этих управлений-возмущений непрерывно изменяется как во времени, так и в пространстве состояния человека. Таким образом, Ωдоп = Ωдоп(ν1, …, ν9), Ωкр = Ωкр(ν1, …, ν9).
Величина, равная хкр – хдоп = Δ, представляет собой запас на непредвиденные изменения свойств, качеств, состояния динамической системы в процессе ее функционирования, приводящие к неконтролируемым изменениям х. Отметим, что комфортная область Ωком включает в себя те значения х = хком, к которым стремится человек. Области Ωдоп и Ωком в общем случае не совпадают. Однако по некоторым параметрам человек стремится достичь хдоп и там удержаться. Так, например, скорость движения автомобиля, как правило, находится не в области безопасных значений км/ч (80–90), а в области максимальных значений скоростей Vдоп.
