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第5章 反馈是什么

反馈属于控制论、系统论等机械专业的概念,有正反馈、负反馈、开环、闭环等分类。在生物学中,以负反馈为常见,一般理解为:反馈是生命体对刺激做出趋利避害的反应结果的过程。主体是生命体,也就是说,只有生命体才可以有反馈行为,凡是具有反馈能力的也都是生命体,反馈与生命在生物学中是等价的,充分必要条件。

反馈发生的条件为刺激,反馈的方向是趋利避害,反馈的本质是耦合的化学反应或物理变化,是一类特殊的反应,与一般反应的区别在于具有方向性,目的性,可以趋利避害。

反馈的特点除了有方向性——趋利避害之外,还有一些,比如复杂度高,因此,确定性和可测量性是弱于化学反应的。对于特定的刺激,特定的生命体的反馈结果仍然是相对稳定和确定的,即是不同生命体,反馈结果也是有限的甚至相似的,这种确定性来自于化学反应的性质,每步化学反应的结果一般是明确而确定的,因此,相比于自主与互动,仍具有较强的确定性。

类似于物理公式或化学方程,对反馈进行类似的描述是很难的,比如质子泵模型、RAAS系统等都是很复杂的反应链或反应网,很多具体的过程至今也没研究清楚,但从另一方面,将反馈过程看做一个整体,或者叫反馈模型,或者叫反馈路径,研究刺激、模型、结果之间的关系的话,是有一组简单的方程可以描述的,假设刺激为x,结果为y,模型为k,则x,y有如下关系:

也就是说,反馈结果总是与刺激方向相反,大小不大于且接近刺激的大小。或者更简单来说,反馈总是倾向于减弱或消除刺激对稳态的影响。

反馈主要指生命体的行为,小到病毒、细胞,大到种群、生物圈,在一定程度上都可以表现出反馈行为,另外,一些类生命体,比如机器人,甚至一些智能材料如记忆金属等,也可以看做反馈(类反馈),进行研究和应用。

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