Home » Articole » Articole » Știință » Biologie » Controlul temperaturii fiziologice în contextul încălzirii globale

Controlul temperaturii fiziologice în contextul încălzirii globale

postat în: Biologie 0

Omul are o tendință înnăscută și o nevoie vitală de a „controla” variabilele a căror dinamică provoacă probleme, atât în ​​micromediul domestic, cât și în macromediul fizic, biologic și social, atunci când este perceput cu ajutorul mijloacelor de observație disponibile omului [1]. Odată cu progresul cunoștințelor în domeniul biologic și în medicină, omul a învățat să controleze chiar și acele variabile care îi perturbă bunăstarea fizică și psihică și împiedică munca de a produce, într-o formă organizată, bunurile și serviciile necesare pentru a-și satisface nevoile și să-și atingă aspirațiile. Acest control, desigur, privește variabilele sale biologice vitale, cum ar fi energia care trebuie dobândită prin hrană și apă, disponibilitatea de instrumente pentru a se proteja împotriva amenințărilor, pentru a se deplasa în spațiu (transport), să comunice etc. Omul trebuie, de asemenea, să controleze dinamica variabilelor cu care interacționează, atât la nivel „activ”, prin producerea acestora, cât și la nivel „pasiv”, prin supunerea la acestora, când constituie un pericol pentru existența sa, de exemplu, nivelul apelor râului, incendiile, amenințările din partea inamicilor etc. Unele dintre aceste variabile au o dinamică regulată, previzibilă, altele se modifică neregulat și necesită un control eficient. Motto-ul atribuit lui John von Neumann [2] este foarte clar în acest sens; identifică variabilele care au nevoie de control prin identificarea naturii proceselor care produc această dinamică.

„Toate procesele care sunt stabile le vom prezice. Toate procesele care sunt instabile le vom controla… Acesta a fost visul lui John von Neumann”. [2] (pag. 182)

Cu cuvinte simple, „controlul dinamicii unei variabile” înseamnă modificarea „traiectoriei” acesteia astfel încât să poată atinge o „valoare țintă” dată, să nu depășească o „valoare limită”, sau să respecte o „constrângere”. Deși procesul de control poate fi, de asemenea, foarte complex [1], el se dezvoltă în esență după cum urmează:

  1. Specificarea obiectului activ (constrângere sau limită) pe care trebuie să o atingă variabila care trebuie controlată; dacă mai multe obiective urmează a fi atinse în același timp, guvernanța trebuie să determine o „politică” care să indice prioritățile și intensitatea privind realizarea obiectivelor.
  2. Identificarea altor variabile, legate cauzal de cea care trebuie controlată, pe care omul le poate modifica cu un proces cunoscut pentru a o corecta pe cea care urmează să fie controlată. Din acest motiv, ele sunt numite „pârghii de control”; controlul este „multi-pârghie” atunci când este efectuat prin intermediul mai multor pârghii în același timp. Când controlul este cu mai multe pârghii, „managerul” sistemului de control trebuie să identifice o „strategie” care să specifice câte și ce pârghii să folosească și intensitatea utilizării fiecăreia.
  3. Măsurarea „erorii”, adică a „abaterii” dintre „valoarea țintă” (sau constrângerea sau limita) și „valoarea reală” a variabilei care trebuie controlată, adică [eroarea = valoarea țintă – valoarea reală].
  4. Acționarea asupra „pârghiilor de control”, astfel încât, în funcție de amploarea erorii, acestea să își asume valorile necesare modificării variabilei de controlat; pârghiile pot fi naturale, fiziologice, automate sau voluntare, artificiale, sau în sprijinul celor artificiale.
  5. Procesul poate fi, de asemenea, repetitiv, încercând să schimbe dinamica variabilei care urmează să fie controlată în mai mulți pași succesivi.
  6. Controlul are succes atunci când valoarea țintă = valoarea reală, adică atunci când eroarea = 0.

Acest proces de corectare a unei variabile în funcție de mărimea erorii în raport cu valoarea țintă este controlul tipic de feedback.

„Avem astfel exemple de feedback-uri negative pentru a stabiliza temperatura și feedback-uri negative pentru a stabiliza viteza”. [3] (pag. 97)

„Așadar, o mare varietate de sisteme din tehnologie și din natura vie urmează schema de feedback și este binecunoscut faptul că Norbert Wiener a introdus o nouă disciplină, numită Cibernetica, pentru a se ocupa de aceste fenomene. Teoria încearcă să arate că mecanismele de tip Feedback sunt baza comportamentului teleologic sau cu scop în mașinile create de om, precum și în organismele vii și în sistemele sociale”. [4] (pag. 44)

Dintre numeroasele variabile pe care omul trebuie să le țină sub control pentru a supraviețui, cea mai relevantă este temperatura corpului în jurul valorii fiziologice normale, în intervalul de 35,5 °C-37 °C. „Distanța” dintre temperatura reală la un anumit momentul și cel normal de referință este perceput ca fiind cald sau rece, cu toate gradațiile posibile; cald, rece, răcit, înghețat, opărit, arzând și fierbinte sunt termenii subiectivi folosiți pentru a ​​indica amploarea „eroarei” înainte de efectuarea unei măsurători obiective. „Istoria umanității” ar putea fi interpretată și ca o căutare continuă a „instrumentelor”, adică a pârghiilor de control, pentru a menține o temperatură fiziologică normală a corpului.

„Pârghiile” fiziologice „automate” pentru controlul temperaturii corpului sunt „frisoanele” și „mișcarea” pentru a crește temperatura sau „transpirația și liniștea” pentru a o scădea. Dacă alergăm la o cursă, mișcarea încălzește mușchii, dar transpirația încearcă să-i răcească, împingându-ne să ne odihnim (a doua pârghie suplimentară). Pârghiile „voluntare”, adesea artificiale, sunt folosite pentru a le completa pe cele fiziologice. Dacă ne este frig, trebuie să creștem cantitatea și calitatea îmbrăcămintei; daca ne este cald trebuie să îndepărtăm treptat o parte din îmbrăcăminte. Suntem încă fierbinți sau reci? Atunci, să ne adăpostim într-o peșteră, într-o casă de piatră, cărămidă sau lemn sau una cu module de termoizolație; putem aprinde un foc într-un șemineu, putem aprinde o sobă, putem cumpăra un aparat de aer condiționat cu invertor. Căldura și frigul nu sunt încă sub control folosind aceste pârghii? Atunci, putem recurge la „pârghii extraordinare”; putem migra în medii răcoroase sau calde; vara, ne luăm vacanțe la munte; iarna, în Caraibe.

Aceste exemple elementare arată de ce, de-a lungul mileniilor, am trecut de la focurile aprinse cu ramuri uscate într-o peșteră la aparatele de aer condiționat din zgârie-nori eco-durabili, precum și cum a evoluat îmbrăcămintea, de la piei de animale la fibre vegetale țesute, chiar și fibre sintetice superizolante. Această evoluție a pârghiilor și instrumentelor de control conduce, de asemenea, la o îmbunătățire a calității îmbrăcămintei, locuințelor și turismului, precum și la o creștere a cererii și producției acestora.

Atunci când „pârghiile de control” anterioare, care operează direct asupra variabilei fiziologice a căldurii corporale, nu sunt suficiente, devine necesară implementarea unui „control exogen-structural” direct asupra variabilelor care „influențează în exterior” variabila de controlat. Dacă clima este atât de rece sau fierbinte încât nicio „pârghie de operare”, fiziologică sau artificială, nu este suficientă pentru a anula „eroarea de temperatură”, s-ar putea încerca să se modifice variabilele climatice, implementând astfel un „control structural” al temperaturii mediului omului, Pământul. Această lungă premisă este necesară pentru a introduce subiectul acestei lucrări, adică investigarea sistemelor de control care pot menține o valoarea stabilă acceptabilă a temperaturii de pe Pământ atunci când aceasta devine „prea scăzută” sau „prea ridicată” pentru stabilitatea existenței noastre.

Referințe

  1. Mella, P. The Magic Ring. Systems Thinking Approach to Control Systems; Springer: New York, NY, USA, 2021. [CrossRef]
  2. Dyson, F. Infinite in All Directions; Harper and Row: New York, NY, USA, 1988.
  3. Wiener, N. Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine; MIT Press: Cambridge, MA, USA, 1961.
  4. von Bertalanffy, L. General System Theory: Foundations, Development, Applications; Braziller: New York, NY, USA, 1968.

Sursa: Mella, P. GlobalWarming: Is It (Im)Possible to Stop It? The Systems Thinking Approach. Energies 2022, 15, 705. https://doi.org/10.3390/en15030705, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare © 2023 Nicolae Sfetcu

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat 46.53 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Apa grea: O școală a cercetării științifice și tehnologice românești, o paradigmă în sensul lui Kuhn
Apa grea: O școală a cercetării științifice și tehnologice românești, o paradigmă în sensul lui Kuhn

Sfetcu, Nicolae, „Apa grea: O școală a cercetării științifice și tehnologice românești, o paradigmă în sensul lui Kuhn”, în Telework (06 decembrie 2022), MultiMedia Publishing, ISBN: 978-606-033-747-8, DOI: 10.58679/MM86316, https://www.telework.ro/ro/e-books/apa-grea-o-scoala-a-cercetarii-stiintifice-si-tehnologice-romanesti-o-paradigma-in-sensul-lui-kuhn/   Din poziția de simplu angajat al Fabricii de apă … Citeşte mai mult

Nu a fost votat 0.00 lei14.86 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Materia: Solide, Lichide, Gaze, Plasma
Materia: Solide, Lichide, Gaze, Plasma – Fenomenologie

O perspectivă contemporană asupra materiei, care ia în considerare toate entităţile ştiinţifice observabile, cu accent pe fenomene. În principiu, definiţia materiei se limitează la astfel de entităţi explorate de fizică. În funcţie de condiţiile termodinamice diferite, cum ar fi temperatura … Citeşte mai mult

Nu a fost votat 18.58 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *