V minulém článku o pohybu robotem jsem popisoval křeče robotů tak vehementně až se mi soukromě ozvalo pár nevěřících Tomášů - co to píšu veřejnosti za blbosti.
Ve svém věku už bych se mohl z vysoka vykašlat na nutnost obhajoby svých názorů, nicméně celá oblast je tak zajímavá (a sám jsem srovnání poruch robotů a nemocí lidí nikdy nečetl) takže tentokrát budou muset blonďaté čtenářky (a nevěřící Tomášové) vydržet dlouhou stranu popisu robotů a nervového systému řídíciho pohyb savců.
Minule jsme probrali proporcionální regulaci a řekli jsme, že nikdy nedosáhne nastavného cíle. K přesnému dosažení cíle je tu I-regulace (integrační regulace).
Představme si, že smrtelně nemáme rádí matematiku, anebo že neumíme vůbec počítat, protože naše nervová soustava čítá 100 neuronů (medůza) a přesto se chceme hýbat.
Pokračujme v příkladu z minula - vím že chci jet rychlostí 1 metr / sec ale proporcionální regulace mě rozjede jen do rychlosti 0,9 metr/sec. Nechci se otravovat s Integrací chyb - tak nastavím do proprcionální regulace 1,1 metrů za sec - a ouha - jedu třeba 0,99 - tak nastavím 1,11 a jedu 0,999 - takže jsem udělal něco - co není PID regulace ale nazývá se to kaskádová regulace kdy regulátor vyššího řádu nastavuje hodnotu regulátoru nižšího řádu.
Takže si představme, že jsme žížala a chceme přežít venku - máme 40 článků, máme žebříčkovou nervovou soustavu - takže v každém článku je vlevo a vpravo malinkatý mozek spojený z druhou stranou a taky spojený s mozkem v předešlém a následujícím článku - proto žebříčková. Všechny "mozky" mají jen pár neuronů. Pokud příjde nebezpečí zleva a podráždí naše čidla na levém boku - neurony vedou signál ke svalům na pravém boku, ty se smrští a naše tělo se automaticky odtáhne od zdroje dráždění. Funguje to skvěle - chyťte venku žížalu, a (šetrně) ji škrabkejte po tělíčku, ať to taky vidíte.
Příroda nikdy neopouští design, který funguje, takže i u nás levá polovina mozku řídí pravou polovinu těla a naopak (právě protože žížala !!!)
Nicméně v kaskádové regulaci musí existovat někdo kdo určuje hodnotu regulátoru 2. stupně - Žeby regulátor 3. stupně ? A co určuje hodnotu regulátoru 3. stupně ? Regulátor 4. stupně ? Ano Ano, Ano - přesně takhle to je i u živočichů a výsledkem je část mozku zvaná Extrapyramidový systém.
S tím jak složitost zvířátek a nutnost hýbat se rychle rostla - přidávaly se k extrapyramidovému systému další a další vrstvy, které sidlí vždy ve vývojově nejvyspělejších částech mozku daného zvířátka ( ani staré struktury mozku nemizí - jen se přes ně vrství nové a nové ). Takže nezmaři a medůzy - jedna smyčka, žížaly - dvě smyčky, ryby tři smyčky, žáby 4 smyčky, plazi (dinosauři) 5 smyček regulace přes sebe.
Tím dosáhl Extrapyramidový systém takové složitosti, že místo prospěchu začal škodit, takže velcí býložraví dinosauři byli pomalí a část své motoriky řídili z míchy místo z mozku, takže obrazně řečeno - zadní část dinosaura se dozvěděla co dělá přední vždy až s určitým zpožděním. Proto savci a vyspělí dinosauři tento sytém opustili a používají pro pohyb Pyramidový systém, který je průhledně jednoduchý :
Z Pyramidových buněk (odtud název) v mozkové kůře jde nerv do míchy kde dráždí alfa-motoneuron (velký červený) který dráždí rovnou sval.
Příroda nikdy úspěšný design neopouští ( i nadvarle bylo původně ledvina ;-)) ) Takže u savců extrapyramidový systém stále existuje a reguluje svalové napětí, stabilitu postoje (viz přechodná porucha mozečku u opilců) rychost svalového pohybu (aby se svaly kosti a šlachy nepoškodily) atd.
Principiáně - Pyramidový systém vykonává všechny pohyby prudce a agresivně, protože ví, že extrapyramidový systém "to doladí"
Blonďaté čtenářky, i tiskový mluvčí holdingu Agel píšící dnešní svodku, jsou už k smrti unavení a stále jsme se nedostali k tomu proč roboti křečují jako lidi. Podle mně je důvod takový, že Extrapyramidový systém je řádově složitější než motorický systém robotů. Takže i když jste Docent přes robotiku a čtete články ještě než vyjdou - neurolog z okresního špitálu je stále před vámi .... Tedy ať inženýři zkonstruují cokoliv - vždy to má funkční ekvivalent v nervové soustavě savců a protože komplexní systémy mají i komplexní poruchy - tak jakákoliv porucha robota nakonec má svůj obraz v nějaké chorobě člověka. Naopak to zatím neplatí - lidských nervových chorob je zatím mnohem více než nestabilit PID regulátoru.
Prostě příroda je pořád před námí - jak jsem kdysi usadil kamaráda inženýra - "nestavěj robota lepšího než člověk, stačí když postavíš robota lepšího než baktérie"
Když už jsme u motoriky - dnešní rada blonďatým čtenářkám - pohazování hřívou - většinou - opravdu funguje.