¿Qué es la cibernética? Guía completa

La cibernética es el estudio de los sistemas intencionales, tanto animados como inanimados y la forma en que se regulan a sí mismos.

Se centra principalmente en el papel de los mecanismos de retroalimentación en la causalidad circular de los sistemas complejos que tienen bucles de señalización cerrados.

En este tipo de sistemas cerrados, las acciones autogeneradas desencadenan transformaciones en el entorno del sistema, que luego desencadenan cambios en el propio sistema. Tanto la acción como sus reacciones suceden dentro del sistema.

La cibernética está particularmente interesada en el flujo de información a través de un sistema y cómo el sistema usa la información para ayudar a controlarse a sí mismo.

Podríamos describirlo como la ciencia de la organización, enfatizando especialmente las características dinámicas de los sistemas que se organizan.

En su forma moderna en inglés, la palabra “cibernética” fue utilizada por primera vez en 1948 por un matemático estadounidense llamado Norbert Wiener para describir lo que llamó el “campo de la teoría del control y la comunicación, ya sea en la máquina o en el animal”.

Creció junto con la teoría de la información de Claude Shannon y se basó en ella, que se desarrolló para mejorar la transmisión de información y empleó elconcepto de retroalimentación en la ingeniería de sistemas de control automático digital.

Cibernética proviene de la palabra griega “Kubernetes”, que significa timonel. La palabra “gobernador” proviene de la traducción latina de esa misma palabra griega.

En la antigua Grecia, los Kubernetes eran los encargados de controlar los barcos griegos. Los barcos tenían que ser dirigidos a través de todo tipo de fuerzas impredecibles, incluidos el viento, las olas, las tormentas, las corrientes y las mareas.

Los griegos descubrieron que podían ignorar todo esto y controlar el barco a través de un pequeño timón conectado al timón más grande del barco simplemente apuntando el timón hacia un objeto fijo en la distancia, como un faro, y haciendo ajustes en tiempo real.

Como ciencia, la cibernética es antidisciplinar o transdisciplinar. Investiga todo tipo de comportamiento estratégico que surge de los procesos sistémicos, incluido el procesamiento y almacenamiento de información, la adaptación, la autorreproducción y los sistemas regulatorios de autoorganización.

La forma cibernética de mirar el mundo ha servido de trampolín para muchos otros campos teóricos, como por ejemplo:

  • teoría de sistemas
  • teoría de juego
  • teoría de la comunicación
  • teoría de la decisión
  • psicología sistémica

Definición exacta de cibernética

La cibernética es una ciencia antidisciplinar que se ocupa de los procesos de control en sistemas, máquinas y organismos animados e inanimados, centrada en la autorregulación lograda a través de la causalidad circular de la retroalimentación.

Cómo funciona la cibernética?

En términos simplificados, el objetivo de cualquier sistema cibernético es organizar el sistema para que sus acciones se correlacionen con la señal de control elegida, conocida como referencia.

Lo hace con la ayuda de un sistema de control automático basado en retroalimentación que determina qué acciones necesitan monitoreo, qué comportamientos necesitan ajuste, cómo comparar las acciones con la referencia y cómo ajustar mejor los comportamientos relevantes.

Los sistemas cibernéticos naturales evolucionan o autoorganizan este sistema regulatorio. Los sistemas cibernéticos artificiales responden a sistemas de control automático implementados por humanos.

Los sistemas cibernéticos surgen de dos partes esenciales, el controlador y el objeto que controla.

Tanto los sistemas cibernéticos naturales como los artificiales tienden a comenzar con el objeto controlado, que contiene todas las capacidades necesarias para sus funciones y luego desarrollan el controlador una vez que el objeto puede modelarse con precisión.

Una vez que estas dos partes están vinculadas, el sistema comienza a exhibir un comportamiento orientado a objetivos.

El objetivo es mantener todas las características relevantes del sistema en línea con la entrada de referencia, independientemente de cualquier perturbación del sistema.

Para lograr este objetivo, el controlador debe poder incitar al sistema a realizar acciones relevantes que manipularán las variables relevantes.

Cuando su sistema regulador detecta una aberración en el comportamiento del sistema, trata de corregir las cosas examinando las diferencias entre su objetivo hipotético y el comportamiento aberrante y ajustando el sistema para compensar esa diferencia.

Este proceso de detección y corrección de errores se repite a medida que el sistema ahora intencional comienza a dar pequeños pasos hacia su objetivo.

La información que fluye de un lado a otro entre el objeto controlado y su controlador pierde rápidamente cualquier apariencia de jerarquía.

Cada enlace en este circuito cerrado juega un papel en el control del sistema como un todo. Cada parte tiene algún tipo de efecto de control sobre todas las demás partes.

A medida que el sistema avanza, la distinción entre controlado y controlador comienza a desaparecer y comienza a surgir una causalidad circular.

Cómo se crea un sistema cibernético?

Si quieres hacer cibernético cualquier sistema, es necesario dotarlo de tres componentes conceptuales esenciales:

  • Una forma de representar su estado actual.
  • Una forma de representar su estado objetivo.
  • Una forma de elaborar estrategias sobre cómo llegar al estado objetivo desde el estado actual

El estado actual se puede determinar y representar utilizando cualquier tipo de mecanismo sensorial. Los sensores ópticos como las cámaras, los sensores de ecolocalización como el sonar o los sensores de posición como el GPS pueden ser útiles para educar al sistema sobre su propio estado actual.

El estado objetivo puede provenir del interior o del exterior del sistema. Los sistemas cibernéticos naturales tienen sus propios objetivos, generalmente optimizados para la supervivencia y la homeostasis.

En los sistemas cibernéticos artificiales, los estados objetivo se pueden ingresar desde el exterior. El dial de su termostato y la entrada de destino en su GPS son formas de ingresar un estado objetivo desde fuera del sistema.

Ahora que su sistema tiene una manera de entender dónde está y dónde quiere estar, se convierte en un sistema con propósito. Es capaz de comparar los dos estados y verificar si coinciden.

Si no coinciden, el sistema necesita su componente final, una estrategia de acciones que lo lleve a donde quiere estar.

En un sistema cibernético 2D, como un termostato, la estrategia de acción es binaria y simple. Uno de los mejores ejemplos para ayudarlo a imaginar esto es el sistema regulatorio que ideó James Watt, en la década de 1700, para controlar la salida de la novedosa máquina de vapor.

Watt convirtió la máquina de vapor en un sistema cibernético mediante el diseño de un regulador centrífugo que permitía a cualquier usuario ajustar la salida de la máquina dentro de un cierto rango y luego dar un paso atrás y dejar que la máquina se mantuviera dentro de ese rango.

Lo hizo conectando la salida de vapor a una válvula de control y la válvula de control a un mecanismo sensorial basado en la fuerza centrífuga. El sensor estaba hecho de una pértiga giratoria unida en la parte superior a dos bolas de plomo, como un juego pesado de tetherball.

Cuanto más vapor salía, más rápido giraba el poste y más alto giraban las bolas. Si las bolas giraban demasiado alto, los enlaces adjuntos comenzarían a cerrar la válvula de control hasta que se lograra un feliz equilibrio alrededor del rango de velocidad definido por el usuario.

En un sistema con varios grados de libertad, como una aplicación de navegación basada en GPS, la estrategia de acción es un poco más compleja, pero la idea general sigue siendo la misma.

El sistema debe probar varias acciones y evaluar su nuevo estado actual después de cada acción para descubrir los cambios que producen sus acciones. Cuanto más repita este ciclo, mejor comprenderá qué acciones lo acercarán a su estado objetivo.

De dónde se originó la cibernética?

La cibernética dio su primer paso coherente en el mundo moderno en 1948, cuando el matemático Norbert Wiener publicó su primer libro sobre el tema, “Cibernética: El control y la comunicación en el animal y la máquina”.

De niño, Wiener era un prodigio matemático. Su padre, quien trabajaba como profesor de literatura en la Universidad de Harvard, impulsó al pequeño Norbert a invertir en su educación desde una edad temprana.

Con solo 14 años, Norbert Wiener completó una licenciatura en matemáticas de la Universidad de Tufts. Cuatro años más tarde, recibió su doctorado en Harvard. Después de Harvard, pasó a la Universidad de Cambridge para estudiar lógica matemática con Bertrand Russell y luego a la Universidad de Göttingen de Alemania, donde estudió con el matemático David Hilbert.

Cuando comenzó la Segunda Guerra Mundial, Wiener comenzó a trabajar en la difícil tarea matemática de apuntar armas a objetivos en movimiento.

Ayudó a crear sistemas de objetivos electrónicos que podían identificar la ubicación de un misil con respecto a su objetivo en tiempo real y guiar al misil para que cambiara de dirección en pleno vuelo si fuera necesario.

Su trabajo sobre la física de la balística y la tecnología de misiles guiados encendió la chispa que luego se convirtió en su pasión por estudiar los sistemas controlados por retroalimentación, que ahora llamamos cibernética.

Mientras trabajaba en estos sistemas de objetivos balísticos, a Wiener se le ocurrió por primera vez la importancia del principio transdisciplinario de la retroalimentación para todos los sistemas intencionales que existían, tanto vivos como puramente mecánicos.

En su libro de 1948, “Cibernética”, Wiener tomó esta idea de las estrechas aplicaciones electrónicas para las que la había estado usando y la extrapoló a un principio universal más amplio que se podía encontrar en biología, economía, ciencias políticas, psicología y más.

Cuáles son las aplicaciones de la cibernética?

La cibernética da un paso atrás y considera los sistemas no como sustantivos sino como verbos. En lugar de tratar de definir exactamente dónde se encuentran los límites de una cosa, define una cosa por lo que hace y por lo que es capaz de hacer.

Mirar el mundo desde una perspectiva de potencial de acción le da a la cibernética aplicaciones interesantes en muchas disciplinas tradicionales diferentes. Hay sistemas en los mundos biológico, tecnológico, social y muchos otros que se pueden definir de acuerdo con sus acciones.

Es por eso que pensamos en la cibernética como un lenguaje transdisciplinario que nos ayuda a comprender y modificar procesos en una variedad de ciencias. Hay aplicaciones para la cibernética en las ciencias naturales y políticas, en educación, gestión empresarial y más.

Máquinas autocontroladas simples

La primera rama de la cibernética se centra en los sistemas de control de máquinas. Aprender a establecer un rango aceptable y luego quitar las manos de los controles comenzó brindándonos nueva tecnología y mejoras en la navegación de naves espaciales, computadoras, misiles guiados y radar.

Los inventores de la Segunda Guerra Mundial aplicaron el principio de retroalimentación mediante el uso de información de dispositivos de radar para mejorar la precisión de sus nuevas armas inteligentes.

Después de la guerra, las ideas de la cibernética se aplicaron a la tecnología de radio y teléfono.

Los ingenieros de comunicaciones pudieron utilizar el principio de retroalimentación para crear filtros de ruido y mejorar la calidad del sonido de muchos dispositivos de comunicaciones.

Hoy en día, los principios de la primera rama de la cibernética subyacen en el campo del aprendizaje automático, a medida que continuamos aprendiendo a establecer rangos aceptables para nuestras máquinas y luego retiramos cada vez más controles.

Sistemas complejos de autoorganización

La segunda rama de la cibernética se enfoca en aprender sobre las formas en que los sistemas autoorganizados terminan con los procesos complejos que les permiten autorregularse y sobrevivir adaptándose a sus entornos.

En economía, por ejemplo, el sistema nebuloso de oferta y demanda se correlaciona con el sistema amorfo de fijación de precios. No es seguro cuál controla cuál en un momento dado, pero si hay más oferta que demanda, los precios comienzan a caer, y viceversa. Nuestro sistema económico alcanza un equilibrio cómodo cuando la oferta es casi igual a la demanda.

Los productos de nicho con poca oferta o demanda tienden a tener un mayor margen de beneficio. Los productos comercializados en masa no necesitan altos márgenes de ganancia porque siempre hay mucha oferta y demanda de pasta de dientes, fideos, zapatos, etc. El sistema de precios nos ayuda a pensar y afectar subsistemas económicos más grandes y abstractos sin profundizar demasiado. en las malas hierbas.

Los precios permiten a los fabricantes y vendedores comunicarse con los clientes en términos sencillos, y la voluntad de los consumidores de pagar o no esos precios permite que los usuarios finales respondan.

Esta danza compleja influye en las características de todo el sistema económico en un círculo de comercio que hace que todo el planeta cotillee con retroalimentación.

Ejemplos de cibernética en el mundo real

En tu cabeza

Uno de los mejores ejemplos de cibernética lo podemos encontrar en nuestro interior, concretamente en nuestro sistema nervioso.

En este caso, el sistema de control automático que regula tu organismo podría ser tu cerebro. Recibe señales de sus sensores ópticos, tus ojos, estimando la distancia entre un objeto que deseas y tu mano.

La información que sus sensores envían a su controlador es la retroalimentación de la que hemos estado hablando. Su controlador tiene en cuenta esta información cuando emite instrucciones de comportamiento a su mano para que pueda recoger el objeto con éxito.

Una aplicación GPS

Otro ejemplo simple es cuando usa su teléfono inteligente para obtener instrucciones. Cuando abre su aplicación GPS, triangula su posición actual utilizando sus sensores basados ​​en satélites.

Cuando ingresa su destino, el sistema ahora tiene un estado actual y un estado objetivo, por lo que puede calcular la mejor estrategia de acción utilizando sus algoritmos de ruta y tráfico. A medida que avanzas hacia el destino, sigue revisando sus comentarios y actualiza la estrategia de acción en consecuencia.


Conclusiones finales

  • La cibernética se centra en el papel de los mecanismos de retroalimentación en la causalidad circular de sistemas complejos que tienen bucles de señalización cerrados.
  • El término “cibernética” surgió en 1948 por cortesía del matemático estadounidense Norbert Wiener para describir lo que él llamó el “campo de la teoría del control y la comunicación, ya sea en la máquina o en el animal”.
  • Hacer que un sistema sea cibernético implica darle 1) una forma de representar su estado actual 2) una forma de representar su estado objetivo 3) una forma de llegar al estado objetivo desde el estado actual.

Preguntas frecuentes sobre cibernética

¿Cuál es la diferencia entre la cibernética y la teoría general de sistemas?

Podemos describir la cibernética como una subclase de la teoría general de sistemas. Piensa en ciertos sistemas con clases especiales, específicamente, sistemas que están controlados por retroalimentación y causalidad circular.

Un enfoque general de la teoría de sistemas se centra principalmente en los intercambios de materia y energía. La cibernética introduce un ángulo informativo a la teoría de sistemas, centrándose en el flujo de información a través de un sistema.

¿Qué es la cibernética?

Cibernética proviene de la palabra griega para dirección. El campo de la cibernética piensa en la rica interacción de la información en un sistema complejo y cómo la retroalimentación y la respuesta pueden producir predicciones, metas y acciones.

¿Qué es la teoría de la cibernética?

También conocida como teoría del control, la teoría de la cibernética es el estudio antidisciplinario de los principios que rigen los sistemas intencionales que pueden utilizar la retroalimentación para autorregularse.

¿Qué es un ejemplo de sistema cibernético?

Un ejemplo sencillo de un sistema cibernético es el sistema de regulación de temperatura de su casa. Tiene un mecanismo sensorial en forma de termómetro que le indica el estado actual de la temperatura. Cuando establece la temperatura deseada, le da un estado objetivo para trabajar.

Siempre que las temperaturas actual y objetivo sean diferentes, el termostato seguirá implementando acciones de enfriamiento o calentamiento hasta que se logre el objetivo.

¿Sigue siendo relevante la cibernética?

La cibernética y el estudio transdisciplinario de los sistemas de control automático cobran relevancia cada vez que queremos estudiar cualquiera de las incontables multitudes de sistemas regulados por retroalimentación dentro y fuera de nosotros.

Es particularmente relevante para el campo de la IA a medida que aprendemos a crear máquinas cada vez más autónomas.

¿Quién creó la cibernética?

La cibernética como concepto se describió por primera vez de forma exhaustiva en un libro publicado en 1948 por Norbert Wiener.

¿Cuándo se inventó la cibernética?

La cibernética, como teoría amplia del autogobierno, se remonta a los antiguos griegos. En 1834, el físico André-Marie Ampère aplicó la palabra a los sistemas humanos de gobierno.

En 1947, el matemático Norbert Wiener formalizó y popularizó la cibernética como el estudio de los mecanismos teleológicos.

En 1950, Wiener amplió la disciplina para incluir sus implicaciones en la sociedad y la psicología, comparando los sistemas naturales autorregulados con las instituciones humanas.

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