Historia y
Desarrollo de la
Cibernética
The History and Development of Cybernetics
Historia y
Desarrollo de la
Cibernética
The History and Development of Cybernetics
Presented by The George Washington University in Cooperation with
The American Society for Cybernetics
Muchos años atrás . . .
Las cosas que una persona debía entender para enfrentar la vida eran
relativamente simples.
Cada objeto o proceso, a los que
nos referiremos como sistemas,
era relativamente simple.
En realidad, hasta hace unos
pocos cientos de años, a algunas
personas le resultaba pósible
dominar una parte significativa del
conocimiento humano.
Leonardo DaVinci
Leonardo Da Vinci destacó en el
campo de la pintura . . .
. . . escultura . . .
. . . anatomía . . .
. . . arquitectura . . .
. . . ingeniería de armamentos, e . .
.
. . . Ingeniería aeronáutica. Este
es su esquema para una máquina
voladora del siglo XVI . . .
. . . Y un paracaídas en caso de que
la máquina se descompusiera.
Complejidad
Con el transcurso del tiempo los sistemas que preocuparon a las personas se
hicieron . . .
. . . Más y más complicados.
Los sistemas de transporte se
hicieron más complejos . . .
. . . y más complejos . . .
. . . y más complejos . . .
. . . y más complejos . . .
. . . Como ha sucedido con los
sistemas de energía.
Algunas personas han sugerido que la tecnología. . .
. . . Está avanzando tan rápidamente . . .
. . . que está superando nuestra capacidad de controlarla.
Three Mile Island
Claramente, ya no es posible que una persona esté al tanto de los desarrollos
en todos los campos, menos aún ser destacado en muchos de ellos como lo
fue Leonardo Da Vinci.
La especialización se ha hecho una necesidad. ¿Cómo podemos entonces
vivir y trabajar en una sociedad técnicamente avanzada?
¿Hay una forma en que usted, hombre o mujer modernos, pueda manejar la
complejidad, formular un conjunto de principios subyacentes en todos los
sistemas y por consiguiente aumentar su habilidad para regular el mundo en
que vive?
Cibernética = Regulación de Sistemas
En los años cuarenta, esta pregunta interesó al puñado de personas que fueron
los pioneros del campo que llegó a conocerse como Cibernética, la ciencia de
la regulación de los sistemas.
La cibernética es una ciencia
interdisciplinaria que mira a todos
y cualquier sistema, desde
moléculas . . .
. . . a galaxias, y con especial atención
a máquinas, animales y sociedades.
La palabra cibernética se deriva
de la palabra griega timonel,
quien es la persona que maneja
el sistema de control de una
embarcación o nave.
Esta palabra fue acuñada en 1948 y definida como una ciencia por
Norbert Wiener, que había nacido en 1894 y murión en 1964. El llegó
a ser conocido como el Padre de la Cibernética.
Wiener fue un matemático, biólogo e ingeniero eléctrico. Durante la segunda
guerra mundial trabajó en armamento anti-aéreo guiado por radar.
Conectó el armamento
a un radar especial de
modo que apuntase
automáticamente al
avión enemigo. Una
vez disparada el arma.
el radar determinaba
rápidamente la
posición cambiante de
avión y lo apuntaba
hasta derribarlo.
El sistema imitaba funciones humanas y las realizaba con mayor effectividad.
Retroalimentación
El cañón antiaéreo demuestra el principio cibernético de la retroalimentación.
Retroalimentación es información acerca de un proceso, la que es utilizada
para cambiar dicho proceso. El radar proporciona información sobre el cambio
de localización del avión enemigo y dicha información es usada para corregir la
dirección a que apunta el arma.
Un ejemplo familiar del uso de realimentación para regular un sistema, es el
termostato que comunmente usa la calefacción central de una habitación.
La Temperatura se Eleva a 70° F
Si el sistema de calefacción
se ajusta, como generalmente
se usa, para permitir un
máximo de 2 grados de
variación, when el termostato
se fijea en 68 grados la
temperatura se elevará a 70
grados . . .
La temperatura alcanza los 70° F
El horno de apaga
. . . Antes, un sensor de
temperatura en el termostato
gatilla el apagado del horno.
La temperatura alcanza los 70° F
El horno de apaga
El horno permanecerá apagado
hasta que la temperatura del
cuarto haya bajado a los 66
grados . . .
La temperatura del cuarto cae a 66 ° F
La temperatura alcanza los 70
grados F
. . . Entonces el sensor
en el termostato gatilla
el encendido del horno
nuevamente.
El horno se
enciende
El horno de apaga
La temperatura del cuarto cae a 66 °
Sistema autoregulable
El sensor provee un ciclo de retroalimentación de información que le permite a
este sistema, detectar la diferencia entre la temperatura deseada de 68 grados
y hacer un cambio para corregir el error. Al igual que en el arma anitiaérea y en
el avión, se dice que este sistema –consistente de un termostado, el calentador
y la habitación- se regula a sí mismo a través de retroalimentación y es un
sistema autorgulable.
El cuerpo humano es una de las
fuentes más ricas en ejemplos de
retroalimentación conducente a la
regulación de sistemas. Por
ejemplo, cuando su estómago
está vacío, esa información pasa
a su cerebro.
Cuando usted toma acción correctiva, comiedndo algo, su cerebro es
notificado, en forma similar, que su estómago se ha satisfecho.
En unas pocas horas el proceso se reinicia nuevamente. Este ciclo de
retroalimentación continua durante toda nuestra vida.
El estómago se siente vacío
Tiempo
El estómago se
siente lleno
La persona come
El cuerpo humano es tal maravilla
de autoregulación que los
primeros cibernéticos estudiaron
sus procesos y los usaron como
modelos para diseñar máquinas
autoregulables. Una de esas
famosas máquinas, llamada
homeostatp, fue construida en
1940 por el científico británico
Ross Ashby.
Así como el cuerpo humano
mantiene una temperatura de
98,6° F, el homeostato podía
mantener la misma carga de
corriente eléctrica, a pesar de
cambios que lo afectaban desde
fuera.
Homeostasis
Se dice que el homeostato, el ser humano y el termostato pueden mantener
homeostasis o equilibrio a través de ciclos de retroalimentación de varios tipos.
No importa cómo se trasmite la información, basta que el,regulador sea
informado de algún cambio que requiera un comportamiento adaptativo.
Otro científico, Grey Walter,
también persiguió la idea de
imitar las características de
auoregulación del hombre y los
animales.
Su proyecto favorito fue construir “tortugas” mecánicas que al igual que las
tortugas vivas se despalzaran libremente y tuviesen algunos de los atributos de
un ser vivo independiente.
En la foto aparece Walter con su
esposa Vivian y su hijo Timothy, y
la tortuga Elsie. Elsie tiene mucho
en común con Timothy. Así como
Timothy busca comida, la cual se
almacena en su cuerpo en forma
de grasa, Elsie busca luz, de la
cual se alimenta, y la transforma
en energía electrica que
almacena en un acumulador que
tiene dentro. Luego ya está lista
para una siesta, al igual que
Timothy después de su comida en
un área de suave luz.
Aunque el comporatmiento de Elsie
imita a un humano, su anatomía es
muy distinta. Así es como se ve
Elsie debajo de su caparazón.
Elsie luce mucho más como una radio a transistores que al . . .
. . . Interior del cuerpo humano.
Pero, como cibernético, Walter
nos estaba interesado en imitar la
forma física del ser humano, sino
en la simulación de sus
funciones.
La cibernética no pregunta . . .
“¿Qué cosa es esto?”
. . . Sino . . .
“¿Qué hace esto?”
Grey Walter no trató de simular la
forma física del cuerpo humano,
como la hace un escultor, sino
que quiso simular las funciones
humanas.
En otras palabras, el vió a los humanos . . .
No como objetos,
. . . Sino como . . .
Procesos
Durante siglos, la
gente diseñó máquinas
que ayudaran a
realizar tareas
humanas y no sólo
tareas que requiriesen
poder muscular.
Autómatas como las pequeñas
figuras móviles de personas y
animales que que salen de relojes
cucú y de cajas de música fueron
populares en el siglo XVIII,
mientras que máquinas capaces
de pensar fueron objeto de
especulación mucho antes de la
invención de la computadora
electrónica.
Las reuniones de la
Fundación Macy 1946 – 1953
Desde 1946 a 1953 hubo una serie de reuniones para discutir ciclos de
retroalimentación y causalidad circular en sistemas autoregulados.
Las reuniones, auspiciadas por la Fundación Josiah Macy, Jr. , eran
interdisciplinarias a los que concurrían ingenieros, matemáticos, neurofisiólogos y
otros.
El presidente de esas reuniones, Warren McCulloch, escribió que esos
científicos tenían muchas dificultades para entenderse entre ellos por que cada
uno poseiaa su propio lenguage profesional.
Había discusiones tan acaloradas y eran tan exitantes que Margaret Mead, que
asistía a ellos, un día no notó que se había quebrado un diente sino hasta
después de la reunión.
Las reuniones posteriores fueron algo más calmadas, al tiempo que los
asistentes desarrollaban un conjunto común de experiencias.
Esas reuniones, junto con la
publicación del libro “Cibernética”
de Norbert Wiener en 1948,
sirvieron para establecer el
terreno para el desarrrollo de la
Cibernética, tal cómo la
conocemos hoy.
He aquí una foto tomada en 1950 de cuatro de los primeros prominentes
cibernéticos que usted ya conoce. De izquierda a derecha: Ross Ashby, del
afamado homeostato, Warren McCulloch, organizador de las reuniones de la
Fundación Macy, Grey Walter, creador de la tortuga Elsie; y Norbert Wiener,
quien sugirió que el nuevo campo podría llamarse Cibernética.
Neurofisiología
+
Matemáticas
+
Filosofía
Warren McCulloch fue una figura clave en la ampliación de los alcances de la
Cibernética. Aunque formado como psiquiatra, McCulloch combinó sus
conocimientos de neurofisiología, matemáticas y filosofía para comprender
mejor los sistemas muy complejos. . .
. . . El sistema nervioso humano
El creía que el funcionamiento del sistema nervioso podía ser descrito en el
lenguage preciso de las matemáticas.
Por ejemplo él desarolló una ecuación que explicaba que, cuando un objeto frío
como un cubo de hielo, toca la piel por un breve instatne, paradójicamente
produce una sensación de calor en lugar de frío.
Neurofisiología
+
Matemáticas
+
Filosofía
McCulloch no sólo usó las matemáticas y la neurofisiología para entender el
sistema nervioso, sino que también la filosofía – una rara combinación. Los
filosófos y los científicos son considerados como personas con intereses muy
separados- los científicos estudian lo real, concreto, . . .
. . . Cosas físicas como las plantas . . .
. . . animales, . . .
. . . y minerales, mientras que los filósofos . . .
. . . Estudian cosas abstractas como
ideas, pensamientos y conceptos.
Epistemología = Estudio del conocimiento
McCulloch podía ver que había una conexión entre la ciencia de la
neuroifisiología y la rama de la filosofía llamada epistemología, la cual estudia
el conocimiento.
Mientras el conocimiento es usualmente considerado invisible y abstracto, Mc
Culloch se dió cuenta de que el conocimiento se forma en un órgano físico del
cuerpo: el cerebro.
Físico
Cerebro
Abstracto
Mente
Conocimiento
La mente es en realidad el lugar de encuentro entre el cerebro y una idea, entre
lo físico y lo abstracto, entre ciencia y filosofía.
Físico
Filosófico
Epistemología Experimental
McCulloch fundó un nuevo campo de estudio basado en la intersección de lo
físico y lo filosófico. El llamó “epistemología experimental” a este nuevo campo
de estudio, el estudio del conocimiento a través de la neurofisiología. La meta
fue explicar cómo la actividad de la red nerviosa resulta en aquello que
experimentamos como sentimientos e ideas.
Cybrneticá = Regulación de sistemas
¿Por qué es el trabajo de McCulloch tan importante para los cibernéticos?
Recuerde que cibernética es la ciencia de regulación de sistemas.
El cerebro humano es quizás el más
sobresaliente de todos los reguladores,
ya que regula el cuerpo humano y
también muchos otros sistemas del
entorno. Una teoría de cómo funciona el
cerebro es una teoría de cómo se
genera todo el conocimiento humano.
Mientras un cañón antiaéreo y un termostato son aparatos construidos por
personas para regular ciertos sistemas, la mente es un sistema que se
construye a sí mismo y se regula a sí mismo. Diremos más sobre esto en unos
pocos minutos.
Otros conceptos en cibernética
Ahora que nos hemos tocado con alguna gente clave, con sus intereses y
contribuciones, miraremos unos pocos conceptos adicionales en cibernética.
Ley de Requisito de Variedad
Un concepto importante es la Ley de Requisito de Variedad. Esta ley establece
que mientras más complejo se hace un sistema, el regulador de ese sistema
debe también hacerse más complejo, dado que hay más funciones que regular.
En otras palabras, mientras más complejo es el sistema a ser regulado, más
complejo debe ser el sistema regulador.
Regresemos al ejemplo del
termostato.
Si una casa sólo tiene un
calentador, el termostato puede
ser muy simple, ya que sólo
controla un calentador.
Sin embargo, si la casa tiene un
calentador y un acondicionador
de aire, el termostato debe ser
más complejo –tendrá más
interruptores, perillas o botonesya que tiene que controlar dos
procesos: calefacción y aire frío.
El mismo principio se aplica en
organismos vivos. Los seres
humanos tienen el sistema
nervioso más complejo de los
animales. Esto les permite
ocuparse de muchas actividades
diferentes y tener cuerpos
complejos.
En contraste, animales como la estrella de mar . .
. . . El pepino de mar, . . .
. . . Y la anémona no tienen un cerebro centralizado, sino sólo una red
nerviosa más simple, que es lo que se requiere para regular cuerpos y
funciones más simples. En resumen, mientras más complejo es el animal, más
complejo debe ser su cerebro.
La Ley de Requisito de Variedad no sólo se aplica al control de máquinas y del
cuerpo humano, sino que también se aplica en los sistemas sociales. Por
ejemplo, para controlar la delincuencia no es necesario ni factible tener un
policía por cada ciudadano, ya que no todas las actividades de los ciudadanos
necesitan ser reguladas . . .
. . . Sólo las ilegales. Por lo tanto uno o dos policias por cada mil personas, por
lo general, proveerán toda la capacidad regulatoria requerida para regular las
actividades ilícitas.
En este caso, la paridad entre el
sistema regulador y el sistema
regulado se logra reduciendo la
variedad de este último y no a
través de un aumento de la
variedad del regulador. Es decir,
en lugar de contratar muchos
policías, simplemente decidimos
regular menos aspectos del
comportamiento humano.
Sistemas auto-organizables
El sistema auto-organizable es otro concepto cibernético que diariamente
vemos actuar. Un sistema auto-organizable es un sistema que se organiza más
y más mientras marcha a una situación de equilibrio. Ross Ashby observó que
todo sistema cuyas reglas de interacción o procesos internos no cambian, es un
sistema auto-organizable.
Por ejemplo, un grupo desorganizado de personas que espera . . .
. . . un autobus convergerá en una fila, debido a la experiencia anterior de que
las filas son prácticas y justas para obtener el servicio. Este grupo de gente
constituye un sistema auto-organizable.
Hasta una mezcla de aceite y vinagre
is auto-organizable. Como resultado
de agitar la mezcla -ilustrada aquíesta se convierte, temporalmente, en
un líquido homogéneo.
Si dejamos que ese aderezo
alcance su estado de equilibrio, la
mezcla cambiará su estructura y
el aceite y el vinagre se
separarán automáticamente.
Podríamos decir que la mezcla se
auto-organiza.
La idea de auto-organización
conduce a una regla general de
diseño. Para cambiar cualquier
objeto, ponga el objeto en un
medio ambiente en que la
interacción entre ellos cambie el
objeto en la dirección deseada.
Consideremos tres ejemplos . . .
Primero, para obtener hierro de
un mieneral de hierro ponga el
mineral en un ambiente llamado
alto horno. En el alto horno se
quema coke para producir calor.
En el ambiente químico y
termodinámico del alto horno, los
óxidos de fierro se transforman en
fierro puro.
Como segundo ejemplo considre el proceso de educación de un niño. Al niño
se le pone en una escuela.
Como resultado de la interacción con los profesores y otros alumnos, el nilño
aprende a leer y a escribir.
Un tercer ejemplo es el de la
regulación gubernamental. Para
regular sus asuntos, el pueblo de
los Estados Unidos adoptó una
Constitución que establece la
existencia de tres ramas de
gobierno. A través de la
aprobación de leyes, el Congreso
crea un ambiente de incentivos
tributarios y penalizaciones
legales que son ejercidas por el
poder Ejecutivo.
Esos incentivos y penalizaciones son arbitradas por las cortes de justicia
y alientan a los hombres de negocios para que encausen sus
comportamientos en la dirección deseada.
En cada caso –el horno de
fundición de hierro . . .
. . . la escuela con sus profesores y estudiantes . . .
. . . y la regulación de asuntos de
gobierno pueden considerarse
como sistemas auto-organizables.
Cada sistema se organiza a sí
mismo mientras se dirige al
estado de equilibrio. Y en cada
uno de los casos, se han usado
conocidas reglas de interacción
del sistema para producir el
resultado deseado.
Trabajos recientes sobre autómatas celulares, geometría fractal y complejidad,
pueden ser considerados extensiones del trabajo en auto-regulación iniciado a
comienzos de los años sesenta.
Hasta aquí henmos hablado, principalmente de cómo la Cibernética nos puede
ayudar a construir máquinas y a entender proceso regulatrios simples. Pero la
Cibernética también puede ayudar a una mejor comprensión de cómo se
genera el conocimiento mismo.
Esta comprensión puede proveer un
fundamento más firme para regular
sistemas más grandes, tales como
corporaciones empresariales,
naciones, . . .
. . . y aún el mundo entero.
El rol del observador
A fines de los años sesenta,
cibernéticos tales como Heinz
Von Foerster de los Estados
Unidos, . . .
. . . Humberto Maturana de Chile, . . .
. . . Gordon Pask y, . . .
. . . Stafford Beer de Gran Bretaña . . .
Cibernética de segundo orden
. . . empezaron a extender la aplicación de los principios de la cibernética para
entender el rol del observador. A este énfasis se le llamó Cibernética de
Segundo Orden.
Mientras la cibernética de primer
orden trata con sistemas
controlados, la Cibernética de
Segundo Orden trata con
sistemas autónomos.
La aplicación de la cibernética a
sistemas sociales exige poner
atención sobre el rol del
observador de un sistema quien . .
.
. . . mientras trata de estudiar y entender un sistema social, no puede separase
del sistema o impedir tener un efecto sobre él.
En la situación clásica, un científico que trabaja en un laboratorio se empeña
esforzadamente en impedir que sus propias acciones afecten el resultado de un
experimento. Sin embargo en la medida que nos movemos desde sistemas
mecánicos hacia sistemas sociales, se hace imposible ignorar el rol del
observador.
Por ejemplo, una cientista como Margaret Mead, que estudió pueblos y
culturas, no podía impedir tener algún efecto sobre la gente que ella estudiaba.
Puesto que ella vivía dentro de la
sociedad que estudiaba, los
habitantes, naturalmente,
tratarían de impresionarla,
complacerla y quizás, en algunas
ocasiones, enojarla.
La presencia de Mead en esa cultura, alteraba esa cultura y a su vez aquello
afectaba a la observadora.
Este efecto “observador” le hizo imposible saber cómo era la sociedad cuando
ella no estaba allí.
Un periodista consciente estará
siempre afectado por sus
antecedentes y experiencia
anterior, y por lo tanto
necesariamente será subjetivo.
Tampoco el periodista es capaz
de obtener y comprender toda la
información necesaria para dar
cuenta completa y exacta de un
evento complejo.
Por esas razones resulta sabio
recurrir a varias personas
diferentes para estudiar sistemas
y eventos complejos. Sólo
escuchando la descripción de
varios observadores puede una
persona lograr una impresión de
cuanto la descripción de un
evento es función del observador
y cuánto del evento mismo.
Mientras en los primeros días de
la Cibernética ésta fue aplicada a
sistemas que tenían metas
externamente definidas, la
“cibernética de segundo orden”
se ocupa de sistemas que definen
sus propias metas.
Se focaliza en cómo los
propósitos se construyen. Un
ejemplo interesante de sistema
que se desarrolla desde uno que
tiene propósitos externamente
definidfos a uno que define sus
propios propósitos es el ser
humano. Cuando los niños son
aún muy jóvenes, sus padres les
definen sus metas. Por ejemplo
los padres normalmente desean
que sus hijos aprendan a
caminar, hablar y a tener buenas
maneras.
Sin embargo, mientras los niños crecen, ellos aprenden a fijarse sus propias
metas y a perseguir sus propios propósitos, tale como decidir sobre su
educación y metas de carrera profesional . . .
. . . hacer planes de matrimonio. .
.
. . . y formar una familia.
Revisando lo aprendido vemos que tomamos nota de la cibernética a través del
concepto de retro-alimentación.
El cuerpo humano es una fuente
rica en ejemplos de cómo la
retroa-alimentación permite a los
sistemas auto-regularse, cosa
que condujo al interés de los
científicos en su estudio . . .
. . . Y a simular actividades
humanas; desde caminar hasta
pensar.
La Cibernética estudia las
propiedades de auto-organización
y se ha movido . . .
. . . desde un concepto
incialmente referido a máquinas .
...
. . . hasta incluir grandes sistemas sociales.
Aunque nunca podremos volver a
los tiempos de Leonardo Da Vinci
y dominar todos los campos
existentes del conocimiento,
podemos construir un conjunto de
principios que subyacen en el
comportamiento de todos los
sistemas.
Y también la Cibernética nos dice que, porque el observador define el sistema
que el quiere controlar, la complejidad es dependiente del observador.
La complejidad, como la belleza, está en el ojo del observador.
Historiay Desarrollo de la Cibernética
Traducida al Español por:
Gabriel Ramirez
Producida por:
Enrico Bermudez
Paul Williams
Escrita por:
Catherine Becker
Marcella Slabosky
Stuart Umpleby
© 2006 The George Washington University: [email protected]
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The History and Development of Cybernetics