La Teoría de la Información, La Cibernética

Hacia mediados del siglo XX hacen su aparición nuevas teorías sobre el funcionamiento de la mente humana. Y comienza a desarrollarse la cibernética como la ciencia que estudia las comunicaciones y el autocontrol en los sistemas complejos, animales y máquinas, y aun en los sistemas sociales. El término se deriva del vocablo griego kibernetes (timonel).

La cibernética tiene que ver con el control y la comunicación en sistemas vivos, en máquinas y en estructuras organizadas. Es la ciencia que mantiene el orden en tales sistemas. (Lea también: La Teoría de la Información, El Computador)

Según L. Ruiz de Gopegui, la cibernética aborda el estudio de los mecanismos de la materia animada, especialmente de las características del cuerpo humano y su cerebro. Este autor cita a Ampére, quien en el siglo pasado definía la cibernética como el arte de gobernar las máquinas.

“Actualmente algunos autores la entienden como la técnica de hacer más eficaz la acción. Si bien en términos más precisos se puede decir que es la ciencia que estudia las comunicaciones y el control -entendido éste como regulación y mando- en las máquinas y los organismos”.

Fue Norbert Wiener (1894-1864), matemático estadinense de MIT, quien estableció la cibernética como la ciencia que trata de los factores comunes de control y comunicación en los organismos vivos, las máquinas y las organizaciones. Su libro Cybernetics, publicado en 1948, ha sido traducido al castellano y apareció en este idioma en 1971.

Teoría cibernética

La cibernética trata de la teoría de sistemas tales como el sistema nervioso de los animales, las calculadoras y los computadores electrónicos. Así como los servosistemas para el control automático de máquinas y aparatos y otros sistemas de procesamiento de la información.

En consecuencia, se sobrepone a campos tales como la neurofisiología, los computadores, la teoría de la información y la teoría de la automatización. Y busca e identifica características comunes a tan diversas disciplinas (Encycl Brit 1965). También resultas apropiado hablar de la cibernética de las organizaciones y sistemas sociales.

El origen de la cibernética está en la investigación sobre técnicas bélicas. Específicamente, se trataba por esa época de diseñar mecanismos para que un proyectil de autopropulsión, o sea un cohete, diera en un blanco móvil.

Relata Ruiz de Gopegui que la solución fue diseñar unos circuitos de retroalimentación, de feedback, que le permitieran al proyectil cambiar y modular la trayectoria para el cumplimiento de su objetivo. De allí partió el desarrollo de los mecanismos de autorregulación mediante retroalimentación informativa, lo que se conoce como cibernética.

El desarrollo de los mecanismos de retroalimentación, de la cibernética, en conjunto con la Teoría de la Comunicación, ya mencionada como el modelo de cómo ocurre el proceso comunicativo de las telecomunicaciones, y con la Teoría General de los Sistemas, son los factores que impulsaron el enorme avance de las comunicaciones que ha caracterizado la segunda mitad del siglo XX. La culminación de este proceso es la aparición del computador, y con éste el desarrollo de la inteligencia artificial.

Modelo cibernético

El modelo cibernético corresponde igualmente al proceso de comunicación en el organismo vivo, el cual, como toda estructura organizada, contiene información dentro de sí mismo. Aquí se entiende la información en su sentido etimológico, como un agente activo.

El concepto de información así entendido, permitió una mejor interpretación de la conducta del ser humano, por lo que muy pronto se comenzó a hablar de la analogía del computador para explicar los procesos mentales.

Pero la analogía se ha debilitado, y hoy se habla más bien de metáfora en lugar de la analogía del computador. De todas maneras, la cibernética viene abordando desde hace años el estudio de los mecanismos de la materia animada, de las características y funciones del cuerpo humano y del sistema nervioso (Ruiz de Copegui 1983).

Los avances en biología molecular han venido a dar apoyo al planteamiento de Erwin Schrüdinger en sus famosas conferencias dictadas en Dublin en 1943 (Schrüdinger 1947, 1986), que en principio los organismos vivos no son complejos sistemas físicos.

En este sentido, los organismos no son diferentes de las máquinas: el todo es la suma de sus partes, las cuales están organizadas en tal forma que una fuente interna de energía puede hacerlas funcionar y mover de acuerdo con un programa interno que determina el propósito de la acción. El control y la regulación de los mecanismos que operan a nivel molecular, y que determinan el desarrollo y el comportamiento, no son sino mecanismos cibernéticos (Enc Brit 1993d).

El computador y el cerebro

En 1956 tuve la fortuna, cuando adelantaba mi adiestramiento de post grado en cirugía, de asistir a las famosas Silliman Leclures de la Universidad de Yale dictadas por le gran matemático húngaro del Inst’ituto de Estudios Avanzados de Princeton, John von Newmann, quien para esa época estaba ya confinado a una silla de ruedas por su enfermedad neoplática.

The computer and the brain

El libro, The Computer and the Brain (Yale University Press, 1958), publicado poco después de su muerte, es una verdadera joya bibliográfica que reposa en mi biblioteca personal.

Von Newmann, quien fue uno de los científicos del Manhattan Project, trabajó en el Electronic Computer Project, y con la colaboración de un renombrado grupo dc investigadores, construyó en Princeton un calculador electrónico experimental, el JONIAC, el cual se convirtió luego en modelo para cl desarrollo de las calculadoras modernas.

Por su interés en la analogía entre los computadores y el cerebro humano, el diseño se hizo imitando las operaciones del cerebro; von Newmann vino a ser reconocido como un experto en ciencias neurológicas.

El famoso libro que reúne sus Conferencias Silliman de 1956 en Yale, The Computerand the Brain, está dividido en dos partes: en la primera discute los principios del diseño de los computadores analógicos y digitales, y en la segunda compara el funcionamiento del cerebro humano con la operación de un computador.

“Los sistemas de células nerviosas, que se estimulan las unas a las otras en diversas formas cíclicas, también constituyen memorias. Estas serían memorias hechas de elementos activos (células nerviosas). En la tecnología de nuestras máquinas computadoras tales memorias se hallan en uso frecuente y significativo; en realidad. fueron las primeras en ser introducidas”.

Su conclusión es que el cerebro opera en parte digitalmente, en arte analógicamente. pero que utiliza un lenguaje estadístico peculiar en nada similar a la operación de los computadores mecánicos. Esta es la contribución seminal que abrió el camino para el trabajo ulterior sobre el automatismo del cerebro humano y el de las máquinas inteligentes construidas por el hombre, y con este aporte se estimuló la investigación comparativa sobre la cibernética del sistema nervioso y la de los computadores.

Cibernética de lo humano

L. Ruiz de Gopegui en su obra Cibernética de lo Humano se refiere al cerebro como un gigantesco computador biológico y a la inteligencia como el programa que le gobierna. A su vez, considera las funciones más delicadas de la personalidad, tales como inteligencia, consciencia, voluntad, etc., como mecanismos cibernéticos y pasa a analizar las correlaciones entre la materia inanimada, la vida y la mente, que son las piedras angulares sobre las cuales descansa toda la evolución cósmica.

Mucho se ha debatido el interrogante, ¿pueden pensar los computadores? Weinstein y Keim dicen: “Cuando una bomba se utiliza como corazón artificial, no se considera un corazón; con todo, es sangre en circulación. Un computador no se considera un cerebro, pero cuando ejecuta las funciones del cerebro en lo que se refiere a organización de datos, retención de éstos en la memoria y solución de problemas, ¿no es razonable decir que está pensando?”

Lo anterior fue expresado en su conocido libro, Principios Básicos de los Computadores, aparecido hace casi 30 años. Ahora, con computadores enormemente más sofisticados y con capacidad cada vez mayor de ejecutar las funciones del cerebro humano, la pregunta se hace más pertinente y se la transporta al terreno de la inteligencia artificial.

La nueva mente del emperador

El gran físico matemático de Oxford, Roger Penrose, en su monumental obra La Nueva Mente del Emperador asume una posición socrático-platónica afirmando que ni la mecánica clásica ni la cuántica podrán explicar nunca la forma en que pensamos, y plantea que la inteligencia es subsidiaria de la conciencia, o sea que es inconcebible que la verdadera inteligencia pueda estar presente a menos que esté acompañada de consciencia.

Pemose sugiere que mientras que las acciones inconscientes del cerebro pueden proceder según un modelo algorítmico, la acción de la consciencia es bien diferente y no se puede describir mediante tal modelo.

Se opone a la idea de que la actividad mental consiste meramente en llevar a cabo una secuencia bien definida de operaciones, lo que se denomina algoritmo, y afirma que parece haber algo no-algorítmico en nuestro pensamiento consciente y que la conciencia es una formación de juicios no-algorítmica; “la formación de juicios es la impronta de la consciencia, es ella misma, algo sobre lo que la gente de inteligencia artificial no tendrá ninguna idea de cómo programar en un ordenador”.

Pemose se manifiesta en esta obra como el gran opositor de la idea de que la inteligencia humana la puedan simular adecuadamente mediante algoritmos. Es decir mediante un computador, en el sentido que hoy utilizamos el término.

Shadows of the mind

En su última obra, aparecida en 1994, Shadows of lhe Mind. A Search for the Missing Science of Conciousness, Penrose plantea nuevos argumentos para apoyar su posición expresada en el libro anterior, ahora con base en la idea de que los efectos de la gravilación cuántica son mediados por microtúbulos de la estructura proteica del esqueleto de las neuronas.

Tales microtúbulos son tan pequeños que los fenómenos cuánticos pueden afectar su funcionamiento, pero no lo suficientemente grandes para que afecten la función global de las neuronas.

La idea de procesos cuánticos no computables que colapsan en los microtúbulos, aunque provocativa, no es convincente (Chalmcrs 1995). Sin embargo, Penrose sigue siendo el campeón de quienes piensan que hay funciones cerebrales que nunca habrá de lograr la inteligencia artificial.

Tal vez la manera mejor de abordar el interrogante de si un computador puede pensar es haciendo la comparación entre información y conocimiento, por una parte, y entre sensopercepción y pensamiento, por otra, para analizar la capacidad relativa de operación del cerebro versus las del computador.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la teoría de la cibernética?

La teoría de la cibernética es un campo interdisciplinario que estudia los sistemas de control y comunicación en organismos biológicos y máquinas, así como sus interacciones con el entorno. Fue desarrollada en la década de 1940 por el matemático Norbert Wiener y otros científicos, ingenieros y filósofos.

La palabra “cibernética” proviene del griego “kybernetes”, que significa “gobernante” o “navegante”, y se refiere al estudio de los mecanismos de regulación y retroalimentación en sistemas complejos.

La teoría de la cibernética se aplica en una amplia gama de campos, incluyendo la ingeniería, la biología, la psicología, la sociología, la economía y la informática. Sus conceptos fundamentales incluyen la retroalimentación, la información, la comunicación, la autoorganización y la regulación de sistemas dinámicos.

La cibernética ha tenido un impacto significativo en el desarrollo de la inteligencia artificial, la teoría de sistemas, la robótica, la teoría de la información y otros campos relacionados.

¿Qué es el enfoque cibernético?

El enfoque cibernético se refiere a la aplicación de los principios y conceptos de la teoría de la cibernética a la comprensión y diseño de sistemas, ya sean biológicos, sociales o artificiales. Este enfoque implica el análisis de la estructura y el funcionamiento de los sistemas, así como la atención especial a los procesos de retroalimentación y control.

Aquí hay algunos aspectos clave del enfoque cibernético:

Retroalimentación (feedback): la retroalimentación es esencial en el enfoque cibernético. Se refiere a la información que se vuelve a introducir en un sistema para modificar su comportamiento. La retroalimentación puede ser positiva (reforzamiento de una tendencia) o negativa (regulación para mantener un equilibrio).

Regulación y control: la cibernética se centra en cómo los sistemas pueden regularse y controlarse para lograr objetivos específicos. Esto implica la observación de las señales de retroalimentación y la implementación de ajustes para mantener o cambiar el estado del sistema.

Comunicación: la cibernética considera la comunicación como un componente clave en la interacción de los sistemas. La transferencia de información es crucial para el funcionamiento y la coordinación eficientes de los elementos dentro de un sistema.

Sistemas abiertos y cerrados: la teoría de la cibernética distingue entre sistemas abiertos y cerrados. Los sistemas abiertos interactúan con su entorno, intercambiando energía e información. Mientras que los sistemas cerrados tienen límites más rígidos y son menos permeables a influencias externas.

Autoorganización: los sistemas cibernéticos pueden exhibir procesos de autoorganización, donde la estructura y el orden emergen de manera espontánea a partir de las interacciones entre los componentes del sistema.

El enfoque cibernético ha influido en disciplinas como la ingeniería de control, la inteligencia artificial, la teoría de sistemas, la gestión organizacional y la biología. Contribuyendo a la comprensión y el diseño de sistemas complejos.

¿Qué es la cibernética Según Wiener?

Norbert Wiener, el matemático y científico que es considerado el padre de la cibernética, definió este campo en su libro seminal “Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine” (1948). Según Wiener, la cibernética es:

“El estudio de los mecanismos de control y comunicación en las máquinas y los seres vivos, y la aplicación de estos principios en el diseño de sistemas y tecnologías para lograr objetivos específicos”.

En su trabajo, Wiener exploró cómo los sistemas pueden ser diseñados para recibir información sobre su entorno, procesar esa información y tomar medidas en respuesta. También investigó cómo estos principios podrían aplicarse no solo a máquinas y sistemas artificiales, sino también a organismos vivos, incluyendo el cerebro humano.

Wiener enfatizó la importancia de la retroalimentación (feedback) en la regulación de los sistemas. Argumentó que los sistemas cibernéticos podrían ser autónomos y autorregulados, capaces de adaptarse a cambios en su entorno. Su trabajo sentó las bases para el desarrollo de la teoría de la información, la inteligencia artificial, la teoría de sistemas y otros campos relacionados.

¿Cuál es el objetivo de la cibernética?

El objetivo de la cibernética es comprender los principios fundamentales que subyacen a los sistemas de control y comunicación en una amplia gama de contextos. Desde organismos biológicos hasta máquinas y sistemas sociales. Algunos de los objetivos específicos de la cibernética incluyen:

Entender la estructura y el funcionamiento de los sistemas: la cibernética busca comprender cómo están organizados y cómo funcionan los sistemas. Incluyendo cómo interactúan con su entorno y entre sí.

Diseñar sistemas eficientes: un objetivo importante es aplicar los principios de la cibernética para diseñar sistemas que sean eficientes, adaptables y capaces de alcanzar sus objetivos de manera óptima.

Desarrollar teorías generales aplicables a múltiples disciplinas: la cibernética busca desarrollar teorías y principios generales que puedan aplicarse en una amplia variedad de campos. Desde la biología y la ingeniería hasta la sociología y la economía.

Mejorar la comunicación y la coordinación: al comprender mejor cómo funcionan los sistemas de comunicación y control, la cibernética puede ayudar a mejorar la comunicación y la coordinación entre diferentes partes de un sistema. Ya sea una organización, una red de computadoras o un organismo biológico.

Crear sistemas autónomos y autorganizados: otro objetivo importante de la cibernética es desarrollar sistemas que puedan operar de manera autónoma y autorganizada. Adaptándose y respondiendo a los cambios en su entorno sin intervención externa.

¿Quién creó la teoría de la cibernética?

La teoría de la cibernética fue desarrollada por un grupo interdisciplinario de científicos, matemáticos, ingenieros y filósofos en la década de 1940. Sin embargo, Norbert Wiener, un matemático estadounidense, es ampliamente reconocido como el padre de la cibernética y uno de sus principales impulsores.

En 1948, Wiener publicó el libro seminal “Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine”. Allí articuló los principios fundamentales de la cibernética. En este trabajo, Wiener exploró cómo los sistemas podrían ser diseñados para recibir información sobre su entorno. Luego procesar esa información y tomar medidas en respuesta, basándose en ideas de retroalimentación y control.

Si bien Wiener desempeñó un papel central en el desarrollo y la promoción de la cibernética, es importante señalar que el campo surgió como resultado de las contribuciones de varios investigadores de diversas disciplinas que trabajaron en paralelo, incluidos Warren McCulloch, Walter Pitts, John von Neumann, Claude Shannon, Gregory Bateson, entre otros.

La cibernética se convirtió en un campo interdisciplinario que abarcaba desde la biología y la psicología hasta la ingeniería y la sociología.

¿Qué aportes nos dejó Norbert Wiener?

Norbert Wiener, un destacado matemático y científico, dejó numerosos aportes a diversos campos del conocimiento. Aquí se presentan algunos de sus principales legados:

Cibernética

A Wiener se le reconoce ampliamente como el padre de la cibernética. Su libro seminal “Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine” (1948) introdujo los conceptos fundamentales de retroalimentación, control y comunicación que son centrales en este campo interdisciplinario.

Su trabajo sentó las bases para la comprensión de sistemas complejos. Asimismo, ha tenido un impacto significativo en áreas como la inteligencia artificial, la robótica, la teoría de sistemas y la neurociencia.

Teoría de la información

Wiener realizó contribuciones importantes a la teoría de la información, especialmente a través de su colaboración con Claude Shannon. Juntos, desarrollaron la teoría matemática de la comunicación, que proporcionó un marco formal para entender la transmisión de información en sistemas de comunicación.

Procesos estocásticos

Wiener realizó investigaciones significativas en el campo de los procesos estocásticos, incluida la teoría del movimiento browniano. Sus contribuciones ayudaron a avanzar en la comprensión matemática de los fenómenos aleatorios. Y tuvieron aplicaciones en áreas como la física, la ingeniería y la economía.

Robótica

Aunque Wiener no desarrolló robots físicos, sus ideas sobre la retroalimentación y el control son fundamentales para el diseño y la programación de sistemas robóticos modernos. La cibernética influyó en el desarrollo de la robótica como un campo interdisciplinario que combina la ingeniería, la informática y la teoría de sistemas.

Ética y sociedad

Wiener también reflexionó sobre las implicaciones éticas y sociales de la tecnología y la cibernética. En obras como “The Human Use of Human Beings” (1950), discutió temas como el impacto de la automatización en el empleo, la privacidad y la responsabilidad ética en el desarrollo y el uso de la tecnología.

Estos son solo algunos de los aportes más destacados de Norbert Wiener. Su trabajo ha tenido un impacto duradero en una variedad de campos científicos y tecnológicos.