人体与自动控制

人体与自动控制系统

自动控制系统分开环控制系统和闭环控制系统。

例如：一台洗衣机就是一个开环控制系统。当启动开关拨定后，洗衣机“浸湿、洗涤、漂清和脱水就依据设定的时间程序依次进行，既不能对输出量（如衣服的清洁程度、脱水程度）进行检测，也不能根据输出量来自动调整洗衣程序。由这个例子就可以看出若系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响。这样的系统就是开环控制系统。

而电冰箱却是一个闭环控制系统。由于电冰箱的保温壁要与外界交换热量、电冰箱内放置的食物有增减，因而电冰箱内的温度会发生变化，而这种变化通常是无法确定的，因此，要保持电冰箱内的温度恒定，就必须随时自动测量输出量（电冰箱内的温度），并根据电冰箱内的温度采用温度负反馈来控制电冰箱内压缩机的工作状态：当电冰箱内温度高于设定温度时，就自动闭合开关，启动压缩机而制冷，以便将电冰箱内的温度控制到设定温度；当电冰箱温度降低到设定温度时，系统就自动切断开关，停止压缩机工作而不再制冷。如此循环往复，使电冰箱内的温度保持在设定温度而达到平衡。这种输出量（这里是电冰箱内的温度）通过反馈环节返回来作用于控制部分，形成闭环系统，称之为闭环自动控制系统。

当然，人体这部自动控制系统，比电冰箱要复杂得多。我们人体有多种平衡（对应多种期望值或叫正常值），如体温平衡、血糖平衡、体液酸碱度平衡、营养平衡、消化道微生物平衡等等。

例如，人体的体温期望值为37摄氏度上下，如果因故超过37摄氏度，健康的人体就会启动体温负反馈环节使体温降下来；当体温低于37摄氏度时，就会通过负反馈环节使体温升上去。所以我们说，人类每个个体是一部负反馈闭环自动控制系统。

至于是否为“高度灵敏”，就要看个体的健康状况。健康的个体，遭遇到体温升高的“外邪”时，就能高灵敏度地很快将体温控制在正常值；而亚健康的个体，则不容易通过自身的调节，抵御“外邪”、将体温调节到正常值，需要在“外援”（即药物）的作用下，才能将体温控制住；至于病入膏肓之体，遇到外界扰动，“外邪”入侵时，既不能自动调节，也不能在药物帮助下，将体温调节到正常值，从控制论的角度来说，该自动控制系统将报损，从医学角度来说，该病人已经病危。

1995年以来，我因患病多次住院，闲暇时，曾与几位有真知灼见的医师悟对，就如何认识人类自身开展过深入探讨。我从物理、自控的角度，医师从生理、病理的角度进行阐述，往往殊途同归，结果兼容互补，还约定共同撰文，像麦克斯韦描写电磁场那样去科学地、客观地描绘人体，但因时间匆匆，终未成事。现在，虽已到逝者如斯、斜阳西渡之时，仍然在听流水潺潺、望山峦起伏之余，自行涂鸦，亦感志得意满也！