"... cybernetics studies the flow of information round a system, and the way in which this information is used by the system as a means of controlling itself: it does this for animate and inanimate systems indifferently. For cybernetics is an interdisciplinary science, owing as much to biology as to physics, as much to the study of the brain as to the study of computers, and owing also a great deal to the formal languages of science for providing tools with which the behaviour of all these systems can be objectively described."

Stafford Beer

martes, 22 de mayo de 2007

Un Ensayo sobre los Orígenes de la Cibernética

Un Ensayo sobre los Orígenes de la Cibernética

DJ Stewarts

Contenido:

-Norbert Wiener conoce a Arturo Rosenblueth
-Predicción y control voluntario
-El certificado de nacimiento de la cibernética
-Clasificación del comportamiento
-Propósito igualado con retroalimentación
-Aplicación al músculo cardíaco
-Rosenblueth da la primera charla sobre cibernética
-Se forma el nuevo grupo de conferencias
-La Cibernética recibe su nombre
-El grupo mantiene reuniones regulares
-La teoría de la información
-Maquinarias de computación automática

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Se encuentra en la naturaleza del trabajo científico que las divisiones entre las especialidades debería ser auto-perpetuada; y que una vez que un campo de investigación se haya dividido en número considerable de áreas de estudio de los especialistas sobre estas áreas hayan sido establecidos, se volviera extremadamente difícil comenzar de nuevo y colocar la materia de estudio de una manera diferente. Generalmente esta rigidez de la organización de la investigación científica es pero en ocasiones aparece un problema que solo puede se resuelto cruzando entre las diferentes divisiones de trabajo. El desarrollo de una teoría general sobre el control y la comunicación ha sido un ejemplo de tal situación, y por tanto ha requerido la colaboración de representantes de diversas ciencias.

Norbert Wiener se encuentra con Arturo Rosenblueth

Es difícil dar una fecha para el nacimiento de la nueva ciencia y bastante imposible otorgar el crédito de su concepción a un solo individuo. Muchas de las ideas esenciales han sido desarrolladas durante mucho tiempo, a menudo sin la importancia de ser plenamente desarrolladas, sin embargo algunas de las primeras discusiones que conscientemente tuvieron lugar sobre estas líneas, tuvieron lugar en una serie de cenas-reuniones mensuales organizadas por Arturo Rosenblueth en el Vanderbit Hall de la Universidad de Harvard, a principios de la década de los cuarenta. Estos encuentros fueron intentos deliberados para la comunicación entre diversas ciencias. A ellos acudieron científicos de diferentes especialidades y en cada ocasión uno de ellos se encargaba de introducir la cuestión sobre su propia especialidad.

Fue, en este entorno – excepcionalmente favorable para el desarrollo de revolucionarias ideas científicas – donde se conocieron por primera vez Rosenblueth, quien era profesor de fisiología en la Escuela de Medicina de Harvard, y Norbert Wiener, profesor de Matemáticas en el Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT). Cada uno de ellos había esperado tomar parte algún día en una investigación que involucrara la cooperación de la fisiología y las matemáticas, pero fue necesaria una guerra para que aquello tuviera lugar.

Predicción y control voluntario

En aquella época, un importante problema militar era la dirección de las baterías antiaéreas. La velocidad de los aviones había aumentado tanto que ya eran de la misma magnitud que las balas utilizadas. Lo que se necesitaba por tanto, era un método capaz de extrapolar la ruta del avión para predecir su posición futura, de manera que una bala pudiera ser enviada para encontrarse con él. Wiener se mostró interesado en el problema y sugirió algunas funciones de predicción, cuyas posibilidades fueron examinadas en los términos del analizador diferencial de Bush. El resultado eventual fue que Wiener y otro matemático, Julian Bigelow, colaboraron en el desarrollo de una teoría de predicción y en el diseño de un computador que pudiera hacer uso de ella en el control de una batería antiaérea.

Una de las características interesantes del problema era que el sistema de control de disparo al completo, incluía varias fases operadas por seres humanos – el artillero y el piloto del avión objetivo -. Esto implicaba que estos matemáticos – muy informados sobre funciones de predicción, sistemas de control y servomecanismos – tuvieran que centrar su atención sobre el estudio del comportamiento del control voluntario en operadores humanos. Llegaron a la conclusión que la retroalimentación de los errores jugaban aquí un papel tan importante, como en los mecanismos hechos por el hombre. Por aquel entonces, ya había sido desarrollado un gran tratado de la teoría matemática, que trataba con las funciones de retroalimentación y que era posible predecirlas, si los ciclos de retroalimentación existían en el sistema nervioso humano, entonces, bajo ciertas condiciones de desajuste, aparecería una oscilación en el movimiento voluntario, . Wiener y Bigelow consultaron a Rosenblueth sobre este punto y descubrieron que tales síntomas aparecían ocasionalmente en los seres humanos.

El certificado de nacimiento de la cibernética

De esta colaboración de estos tres trabajadores surgió el documento que ha sido llamado “el certificado de nacimiento de la cibernética” (de Latil, 1953) y que para la ocasión fue publicado en Filosofía de la Ciencia bajo el título “Comportamiento, propósito y teleología” (Roseblueth, Wiener & Bigelow, 1943). El tema principal de este documento es una clasificación de los tipos de comportamiento en especial referencia al concepto del propósito. Ellos definen “comportamiento” como “cualquier cambio de una entidad respecto a lo que la rodea”, queriendo decir con ello, que cualquier modificación de un objeto, detectable externamente puede ser denotada como comportamiento. Por tanto “el enfoque del comportamiento” sobre cualquier objeto, es el examen de su “output” y la relación entre este “output” hacia el “input”. Ellos contrastan esto con el “enfoque fundamental”, en el cual es estudiada la estructura, propiedades, y organización intrínseca del objeto es estudiada, más que las relaciones entre el objeto y su entorno.

Clasificación del comportamiento

Su primera clasificación es en comportamiento “activo”, en la que el objeto mismo es el origen de la energía en la salida, y comportamiento “no-activo” o “pasivo” , en el que toda la energía en la salida proviene de la entrada inmediata, o el objeto controla la energía que permanece externa a él. Ellos dividirían posteriormente, el comportamiento activo en “con un propósito” o “dirigido a un objetivo” y en “sin-propósito” o “aleatorio”. Por tanto describirían a una máquina como “con un propósito”, solo si tiene alguna condiciones específica final hacia la cual es dirigida la actividad, por ej: un torpedo que contiene un servomecanismo causando que busque su objetivo, y reconocieron que algunas máquinas, como por ej: la rueda de una ruleta, son diseñadas para ser “sin objetivo”.

El comportamiento con objetivo es entonces clasificado en “retroalimentación” o “teleológico” y “sin-retroalimentación” o “no teleológico”. Los sistemas de retroalimentación son aquellos en los cuales la entrada es alterada por la salida, en la dirección necesaria para reducir la discrepancia entre la situación actual conseguida y la situación buscada. Algunas máquinas involucran una retroalimentación continua del error de esta manera. La transmisión de estas señales requiere tiempo, de manera que a ciertas frecuencias la dirección de la retroalimentación es revertida y resultan en la construcción de una oscilación. Este es el fenómeno que originó la primera comparación de la acción del sistema nervioso en la actividad voluntaria con aquel de un sistema de retroalimentación de error controlado.

Tal comportamiento de retroalimentación puede ser dividido posteriormente en “extrapolado” o “pronosticado” y “no extrapolado” o “no pronosticado”. En el comportamiento extrapolado la ruta del objetivo es pronosticada y el objetivo es tomado hacia una su posición futura más probable. Tal pronóstico puede ser de primer, segundo o alto orden. El problema original, en el cual una bala antiaérea es disparada hacia un avión, requiere un pronóstico de segundo orden porque ambos, el avión y la bala deben ser pronosticadas. Quizás el comportamiento humano, pueda ser distinguido del de otros animales, por el uso de altos ordenes de predicción.

Propósito igualada a retroalimentación

En el pasado, la noción de teleología ha sido desacreditada porque parece implicar la existencia de “causas finales”, que de alguna manera suceden después de sus efectos. Ahora que el concepto de propósito puede ser descrito en términos de ciclos de retroalimentación, la idea de un proceso teleológico ya no presenta las mismas dificultades. Cualquier comportamiento teleológico que pueda ser mostrado para controlar mediante la retroalimentación del error es capaz de ser descrito con precisión. Puede ser útil, para investigar el “propósito” sin tener que relacionarlo con la causalidad.

Una de las primeras indicaciones de la nueva ciencia fue desarrollar estos hechos en este documento con la frase “la amplia clase de comportamientos son iguales en las máquinas y en los seres vivos” seguida por “mientras que el análisis del comportamiento de las máquinas y los organismos vivos es ampliamente uniforme, su estudio funcional revela profundas diferencias”

Rosenblueth y Wiener habían mantenido antes que la idea de un programa de investigación que usaría los esfuerzos de diferentes clases de científicos para atacar las cuestiones abandonadas por la división tradicional del trabajo. Ciertamente Wiener dejó este documento como una sentencia de tal programa, y como posible punto de partida para su plan de un instituto inter-científico.

Aplicación al músculo cardíaco

En 1945, Rosenblueth se puso al cargo de los laboratorios de fisiología del Instituto Nacional de Cardiología de Méjico. En el verano de 1945 Wiener fue allí durante un período de 10 semanas y ambos colaboraron sobre una exploración teórica de la formulación matemática del problema de la conducción de los impulsos en una red elementos excitables conectados, específicamente en el músculo cardíaco (Wiener & Rosenblueth, 1946). Consideraron que el principal interés de la investigación fuera la conducción en el tejido nervioso en el músculo cardíaco en el que la propagación está activa, con la energía suministrada localmente y es de un carácter de todo o nada. En ambos casos la actividad es seguida , por un período relativo refractario durante el cual, los tejidos tienen excitabilidad por debajo de lo normal. Estuvieron especialmente interesados en las similitudes entre las contracciones tónicas, clínicas y de fase en la epilepsia, y el espasmo tónico, el latido y la fibrilación del corazón. Discutieron sobre la propagación de los impulsos sobre un modelo matemático simplificado y concluyeron que es adecuado para una red de fibras estadísticamente aleatoria, y para el establecimiento de ecuaciones para la conducción sobre tal red y la consideración de y fibrilación, pero aquel desarrollo de las matemáticas era necesario antes de que el modelo pudiera ser usado con otros fines. Esto es lo que Wiener y Pitts esperaban conseguir.

En el verano de 1946, Wiener volvió a Méjico con una beca de la Fundación Rockefeller, para otro periodo de colaboración con Rosenblueth. Experimentaron , en función de sus comportamientos mecánicos y eléctricos bajo condiciones que daban lugar a contracciones periódicas. Trataron de analizar estos métodos partiendo de la teoría de los servomecanismos. Comunicaron sus resultados al tercer encuentro del grupo de la conferencia Josiah Macy, que será descrita a continuación y al encuentro de la Academia de las Ciencias de Nueva York sobre “Mecanismos Teleológicos” (Frank. Et al., 1948)


Conferencias de la Fundación Josiah Macy Jr.

Una parte muy importante en el desarrollo de la nueva ciencia de la cibernética fue desarrollada por la Fundación Josiah Macy Jr. Cuyos meritos merecen una breve descripción.

Esta organización puso en práctica la creencia de que los descubrimientos en un campo de la actividad científica, a menudo puede ser el resultado de información ganada desde otras muy diferentes, que en el aislamiento aumentado de diferentes ramas de la ciencia que son un serio obstáculo para el progreso, y que es vital para establecer canales para la diseminación e intercambio de información eficiente. La Fundación atacó el problema, organizando varios grupos de conferencias. Algunos de los tópicos cubiertos por esos grupos han sido: Un pequeño número de científicos son seleccionados para ser el núcleo de cada grupo, teniendo cuidado de seleccionar a representantes de todas las ciencias que pudieran ser relevantes. En ocasiones también hubo invitados a aquellas reuniones.

Otro principio sobre el cual trabajaba la Fundación era que la presentación de cualquier documento formal en cualquier reunión, era más perjudicial que carente de utilidad, porque tendía a dar un falso aire de autoridad sobre lo que era dicho. Para animar a los miembros de los grupos de las conferencias a sacar mutuamente lo mejor de si mismos, la atmósfera fue lo más informal posible. Cada reunión duraba dos días y tenía lugar en . Para mantener énfasis sobre la discusión tan solo había dos o tres oradores cada día, aunque al resto de los participantes se les animaba a intervenir en cualquier momento.

Rosenblueth da la primera charla sobre cibernética

En Mayo de 1942, La Fundación dio una conferencia sobre “Inhibiciones Cerebrales”. En aquel encuentro, Rosenblueth dio una charla sobre ideas relacionadas con “Comportamiento, Propósito y Telelología”. Además de Rosenblueth, los presentes en aquella ocasión incluyeron a: Gregory Bateson, Lawrence Kubie, Warren McCulloch, Margaret Mead y el Director Médico de la Fundación, Frank Fermont-Smith. Todos ellos quedaron entusiasmados con el nuevo enfoque y pidieron que la Fundación formara un nuevo grupo de conferencias sobre él; de manera que McCulloch quedó como de un nuevo grupo, cuyo núcleo formaron él y Fremont-Smith, quienes combinaron a algunos de los que habían asistido al encuentro sobre “Inhibición Cerebral” con aquellos que habían estado presentes en un encuentro de ingenieros, organizado en 1944 por Wiener y John von Neumann, y que había incluido entre sus participantes a Walter Pitts, Warren McCulloch y Lorente de No.

Se forma el nuevo grupo de conferencias

El primer encuentro del nuevo grupo tuvo lugar en Marzo de 1946, bajo el título “Mecanismos de retroalimentación y Sistemas Causalidad Circular en Sistemas Biológicos y Sociales” Aquel mismo año tuvieron lugar dos reuniones más: en Septiembre, una sobre “Mecanismos Teleológicos en la Sociedad” y en Octubre otra sobre: “Mecanismos Teleológicos y Sistemas de Causalidad Circular” en el que Rosenblueth y Wiener describieron los experimentos que habían estado haciendo sobre .

La Academia de Las Ciencias de Nueva York, fue animada para que pidiera al mismo grupo que hiciera un simposio sobre “Mecanismos Teleológicos” que fue publicado a continuación (Frank et al 1948).

La Tercera de las Conferencias de la Fundación Josiah Macy Jr. Tuvo lugar en 1947, de nuevo sobre mecanismos teleológicos, y la cuarta y la quinta que estuvieron centradas en la estructura del lenguaje tuvieron lugar en 1948.

La Cibernética recibe su nombre

Durante el verano de 1947, la ciencia del control y la comunicación se había desarrollado tanto que comenzaba a ser un inconveniente que no tuviera un nombre y recibió el de “cibernética”. Ha surgido tanta confusión en torno al significado de esta palabra que el siguiente pasaje ha sido completamente extraído del libro que Wiener escribió en 1947 y que dedicó a Rosenblueth. No solo es de gran interés histórico, sino que es muy clarificador en cuanto al significado que se pretendía con aquella palabra.

“Por tanto aproximadamente hace unos cuatro años, el grupo de científicos en torno al Dr. Rosenblueth y a mi, ya era consciente de la importancia en la unidad del conjunto de problemas centrados sobre comunicación, control y mecanismos estadísticos, tanto en la máquina como en el tejido vivo. Por otra parte estabamos seriamente por la carencia de unidad de la literatura centrada sobre estos problemas y por la ausencia de cualquier terminología común, o incluso de un nombre para este campo. Tras muchas consideraciones, llegamos a la conclusión de que toda la terminología existente tenía un muy pesado hacia un lado o hacia otro como para servir a un desarrollo futuro del campo tan bien como debería; y como pasa tan a menudo con los científicos, nos vimos forzados para acuñar finalmente una expresión Neo-Griega artificial para rellenar el hueco. Decidimos llamar al campo completo de la teoría del control y la comunicación, tanto en la máquina como en lo animal, con el nombre “Cibernética” que formamos a partir del Griego kubernetes o “timonel” “(Wiener, 1948, p.19).

Una explicación más amplia del nuevo término es que kubernetes es la raíz del verbo latino gubernare, “gobernar” y que una de las formas más tempranas de mecanismo de control automático fue el . La palabra cybernetique en un sentido parecido al actual, cuando Ampere la utilizó como nombre para la ciencia del gobierno civil. (Ampère, 1834).

El nuevo grupo mantiene reuniones regulares

“Cibernética” fue inmediatamente elegido como el título de todas reuniones siguientes del grupo de la Josiah Macy, quedando el título original como subtítulo. Desde ese punto el carácter de la conferencia cambió. No quedan registros de las primeras cinco conferencias, pero desde la sexta en adelante todo lo que se dijo quedo grabado sobre un registro El grupo se reunió regularmente cada año, desde 1949 hasta 1953 y Heinz von Foerster editó estos registros (1950,1951,1952,1953, 1955) y fueron publicados por la Fundación Josiah Macy.

La política editorial fue intervenir lo menos posible con el texto de la discusión actual. La política es muy valiente puesto que – a menudo resultaba en una transcripción , repetitiva o imposible de seguir – pero se justifica sobradamente por el admirable éxito de reconstruir la atmósfera de los encuentros. Fremont-Smith (von Foerster, 1953), “Al preservar la informalidad de nuestras conferencias en las transacciones publicadas, esperamos transmitir de la manera más precisa, lo que sucedía en las mentes de los científicos y dar la imagen más verídica del rol que juega la creatividad en la investigación científica”. Estos propósitos han sido conseguidos – toda la oscuridad está ahí, de manera que es el sentimiento de frustración causado por la dificultad de poner ideas especializadas a lo largo de los trabajadores en un campo completamente diferente. A menudo una especie de inhibición retroactiva se muestra evidente – los participantes se muestran irritados por una exposición de algunas de sus propias ideas, en la terminología de, o desde el punto de vista de, otra ciencia, y parece que les resulta más complicado continuar que si las ideas hubieran sido completamente nuevas. Algunas veces, las lealtades inter-grupales y los celos se veían claramente.

A causa de que los participantes de los encuentros de la Josiah Macy, representaban la confluencia de diferentes cadenas de pensamiento, era inevitable que, aunque comenzaran con la consideración situaciones de retroalimentación, sus intereses pronto . Hacia 1949, cuando las transacciones del grupo comenzaran a ser publicadas, sus miembros comenzaron a creer que el enfoque científico “tradicional” - que en términos de transformaciones de energía – no era el más apropiado para el entorno de retroalimentación de problemas. Se volvió claro para ellos, que el mejor concepto fundamental no era el uso de la energía, sino de la información.

La Teoría de la Información

Por esta época, ya existía una teoría de la información, habiendo sido construida principalmente por ingenieros interesados en diseñar dispositivos de comunicación eficientes. Sus principales problemas se centraron en conseguir un ratio favorable de “señal-a-ruido” y para enfrentarse a ello eficazmente, tenían que ser capaces de medir el contenido de la información de un mensaje y la capacidad de información de un canal de comunicación, y comparar las diferencias entre los diferentes procesos de codificación (Shannon, 1948; Shannon & Weaver, 1949). Un tema principal de las conferencias fue la consideración de formas en las que la introducción de estas nociones teóricas pudieran ayudar en la comprensión de la comunicación humana. Por ejemplo, se discutió sobre el trabajo de G. A. Miller (1951-a; Miller & Frick, 1949; Miller & Selfridge, 1950) y de E. B. Newman (1951-a,1951b). Otra cuestión fue la aplicación de las nociones de información a las ciencias sociales (Bavelas,1948) y a cuestiones antropológicas (Bateson, 1949).

Maquinaria de computación automática

Estas discusiones naturalmente llevó hacia la consideración de dispositivos que almacenaran información, y de maquinaria de computación automática. particularmente importantes fueron las diferencias en el desarrollo entre maquinas que empleaban codificación digital y aquellas que usaban análogos del manejo de la información. A causa características de los sistemas nerviosos actuaban el principio de todo-o-nada, (1-o-0:bit n.del.t), el computador digital es un modelo atractivo para la actividad nerviosa. Las discusiones acerca de estas cuestiones, llevaron al Grupo a mirar hacia varios sistemas matemáticos – en particular la teoría de la maquina universal de Turing (Turing, 1937), y la lógica de cálculo de McCulloch y Pitts (1943). De aquí pasaron a considerar los posibles caminos en que la información podría ser almacenada en el cerebro (von Foerster, 1950; Young (1953).

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