Κυβερνητική

Cybernetics

Είναι η γενική επιστήμη των αυτορρυθμιζόμενων μηχανών, η μελέτη δηλαδή της διεύθυνσης, του ελέγχου συστημάτων. Είναι υποσύνολο της επιστήμης των συστημάτων (αναπτύχθηκαν παράλληλα, αλλά από διαφορετικές βάσεις).

αρχαιότητα

Πατέρας της Κυβερνητικής είναι ο σπουδαίος μαθηματικός και μηχανικός της αρχαιότητας Ήρων ο Αλεξανδρεύς (1ος αι. πΧ ή μΧ), με τις αυτόματες μηχανές του, θεωρείται πνευματικός πρόγονος του Λεονάρντο Ντα Βίντσι, αλλά και πρόδρομος των σημερινών ψηφιακών ρομποτικών μηχανών.

Ήρων ο Αλεξανδρεύς 
Διευθυντής της Ανωτάτης Τεχνικής Σχολής, 
στο Μουσείο της Αλεξάνδρειας (το ΕΜΠ της ελληνιστικής περιόδου)

Δεξιά η αιολόσφαιρα (ατμοστρόβιλος), η πλέον διάσημη εφεύρεση του, η πρώτη ατμομηχανή στην ιστορία της ανθρωπότητας. 

Κάποιες άλλες από τις εντυπωσιακές εφευρέσεις του είναι: οι αυτόματες πύλες ενός ναού, η ύδραλις κ.α.

Σώζονται 40 περίπου χειρόγραφα του, της Αυτομοτοποιητικής.

σύγχρονη εποχή

Ήδη από το 1940 ο Schmidt είχε διατυπώσει τις απόψεις του για την δημιουργία μιας νέας επιστήμης 'των αυτορυθμιζόμενων μηχανών', κάτι που θα αρχίσει να υλοποιείται λίγο αργότερα από δυο σπουδαίους αμερικανούς μαθηματικούς: τον Ν. Βίνερ και  τον μεταπτυχιακό φοιτητή του Κλοντ Σάνον.  

Νόρμπερτ Βίνερ 

O Norbert Wiener (1894-1964), ένα ‘παιδί θαύμα’ (μπήκε στο Παν/μιο σε ηλικία 12 ετών), τέλειωσε μαθηματικά στα 15, πήρε διδακτορικό από το Χάρβαρντ στα 18 του (με θέμα τη μαθηματική λογική), συνέχισε με μεταπτυχιακές σπουδές στη ζωολογία και τη φιλοσοφία (δίδαξε αργότερα φιλοσοφία στο Χάρβαρντ), εργάστηκε σαν δημοσιογράφος, αλλά και σαν μηχανικός στην General Electric κλπ

Δημιούργησε τη Θεωρία της Πληροφορίας (Information Theory, που βασίζεται στη Θεωρία των Πιθανοτήτων και τη Στατιστική).

Καθοριστική υπήρξε η έκδοση του βιβλίου του Κυβερνητική (ή " Έλεγχος και επικοινωνία στα ζώα και στις μηχανές", το 1948).  

Βασικές έννοιες της θεωρίας τους είναι: 

η πολυπλοκότητα (V), που έχει να κάνει με το πλήθος των στοιχείων (n), αλλά και των μεταξύ τους σχέσεων (m) και κατά τον Βίνερ ορίζεται από τον τύπο V = m.n.(n-1)/2   

και η πληροφορία, ένα καθαρά μαθηματικό μέγεθος, χωρίς καμία αναφορά στο νόημα, που λαμβάνει συγκεκριμένες αριθμητικές τιμές και επέχει το ρόλο της ενέργειας στη φυσική.  

Ο μαθητής του Κλωντ Σάνον εισάγει την προσθήκη στην πληροφορία μιας σειράς από ειδικούς Κώδικες Διόρθωσης Σφάλματος, με στόχο τη μείωση του θορύβου. Στην θεμελιώδη εργασία του με τίτλο "A Mathematical Theory of Communication" (μαζί με τον Warren Weaνer, το 1948), εισάγει τις έννοιες της αβεβαιότητας και της πληροφοριακής εντροπί-ας και προτείνει  μια μονάδα μέτρησης της πληροφορίας, το δυαδικό ψηφίο (binary digit), που συντμήθηκε αργότερα σε binit και στη συνέχεια στο γνωστό μας bit.  Ήταν ένα μαθηματικό μοντέλο επικοινωνίας, η πρώτη ολοκληρωμένη μαθηματική απόπειρα θεμελί-ωσης της θεωρίας της πληροφορίας.  

Τη δεκαετία του ’50, ο Σάνον στράφηκε στην ανάπτυξη αυτών που κλήθηκαν αργότερα «ευφυείς μηχανές», μηχανισμοί δηλαδή που μιμούνται τις διαδικασίες του ανθρώπινου μυαλού, μέσω της κυβερνητικής. Από τις ανακαλύψεις σε αυτόν τον τομέα η πιο γνωστή είναι ένα «ποντίκι», o Theseus, για την επίλυση προβλημά-των λαβύρινθου, το οποίο χρησιμοποιούσε μαγνητικούς ηλεκτρο-νόμους και μπορούσε να ελίσσεται σε ένα λαβύρινθο από μεταλ-λικά χωρίσματα. 

Έγραψε επίσης ένα άρθρο με τίτλο «Programming a Computer for Playing Chess» και ανέπτυξε έναν υπολογιστή που έπαιζε σκάκι.

Η θεωρία της πληροφορίας επέδρασε σημαντικά στους κλάδους της μοριακής βιολογίας και της γενετικής, που μεταπολεμικά γνώρισαν τρομακτική άνθηση. Οι έννοιες του κώδικα και της πληροφορί-ας, όπως χρησιμοποιούνταν από τον  Φράνσις Κρικ και τον Τζέιμς Γουάτσον, που ανακάλυψαν το DNA (το 1953), δεν χρησιμοποιούνταν συμβολικά, αλλά απολύτως κυριολεκτικά. Όπως σημειώνει ο Γκλέικ: «Η αντιγραφή του DNA είναι μια αντι-γραφή πληροφορίας. 

Η κατασκευή των πρωτεϊνών είναι μια μεταβίβαση πληροφορίας, η αποστολή ενός μηνύματος». Και αμέσως παρακάτω: 

Το γονίδιο δεν είναι ένα μακρομόριο που μεταφέρει πληροφορία, 

το γονίδιο είναι η πληροφορία 
τα ίδια τα γονίδια είναι φτιαγμένα από bits

Τη θεωρία αυτή υιοθέτησε και ο Βρετανός εξελικτικός βιολόγος Ρίτσαρντ Ντόκινς, όχι μόνο για τα γονίδια, αλλά για τα πολύ πιο επισφαλή μιμίδια (δείτε το εξαιρετικό βιβλίο του: Το εγωιστικό γονίδιο, που κυκλοφόρησε το 1976 και μεταφράστηκε σε 31 γλώσσες. Θα το βρείτε σε ελληνική μετάφραση από τις εκδ. Κάτοπτρο, Αθήνα 2008). 

Βρήκε επίσης εφαρμογή στη φυσική, π.χ. στο έργο του Τζον Άρτσιμπαλντ Γουίλερ, μαθητή του Μπορ και δασκάλου του Φάινμαν, που εισήγαγε τις «μαύρες τρύπες» και πρότεινε την ιδέα του “It from Bit”, δηλαδή ότι η πληροφορία προηγείται κάθε φυσικής διεργασίας.

Η σημαντικότερη συνεισφορά του Σάνον είναι ότι παρέχει στους μηχανικούς τα μαθηματικά εργαλεία που απαιτούνται για τη μέτρηση της απόδοσης ενός καναλιού επικοινωνίας, δηλαδή πόση πληροφορία μπορεί να ξεκινήσει από το σημείο Α και να φθάσει στο σημείο Β χωρίς σφάλματα. Η επιθυμητή πληροφορία είναι το σήμα, η ανεπιθύμητη είναι ο 'θόρυβος'. 
Ο Σάνον είδε πως όσο λιγότερο θόρυβο έχει ένα κανάλι μεταφοράς, τόση περισσότερη πληροφορία μεταδίδει. Αντιστρόφως, όσο αυξάνεται η αταξία (θόρυβος), τόσο λιγότερη είναι η πληροφορία που μεταδίδεται. Άρα, η πληροφορία αποτελεί μέτρο της εσωτερικής τάξης του συστήματος και είναι αντιστρόφως ανάλογη με την αταξία. Όμως, η εντροπία είναι το μέτρο της αταξίας ενός συστήματος, άρα η πληροφορία είναι αντιστρόφως ανάλογη της εντροπίας. Το εντυπωσιακό με την εξίσωση του για την εντροπία της πληροφορίας, είναι ότι διέπεται από μία σχέση που είναι παρόμοια με την αντίστοιχη θερμοδυναμική εξίσωση του Μπόλτσμαν (S = k.lnP).

Κυβερνητική α΄τάξης

Την περίοδο 1945-1980 η (κλασική) Κυβερνητική ασχολείται κυρίως με την ανάπτυξη συστημάτων αυτομάτου ελέγχου σε νοήμονες μηχανές. Αρχικά για οπλικά συστήματα, όπως αντιεροπορικά και για διαστημικά προγράμματα αργότερα. 

Βασική της επιδίωξη ο αυτοελέγχος, μέσω του μηχανισμού ανα-τροφοδότησης. 

Η πληροφορία ξαναεπιστρέφει από την έξοδο μέσω βρόγχου στην είσοδο, διορθώνοντας, ελαχιστο-ποιώντας λάθη ή αποκλίσεις από τα επιτρεπτά όρια. 

Από τις πρώτες απλές μηχανές, που λειτουργούν με έναν αρχικό προγραμματισμό-εντολή, πάμε στις νέες μηχανές σαν τον 'αυτόματο πιλότο', ή το σύστημα πυροπροστασίας ενός ξενοδοχείου (με τη βοήθεια αισθητήρων και ενός προγράμματος διάκρισης επιτρεπτών ορίων καπνού, για να μην ενεργοποιείται από τον καπνό ενός τσιγάρου), που πέραν του αρχικού τους προγραμματισμού, μπορούν (με ένα σύστημα αισθητήρων) να αυτοελέγχονται διαρκώς.

Κυβερνητική β΄τάξης

Η Κυβερνητική εξελίσσεται από τη δεκαετία του 1980 (μέχρι σήμερα), με ισχυρή επιρροή από τον μεταμοντερνισμό και τον κονστρουκτιβισμό (δομισμό). 

το μόνο που γνωρίζουμε είναι η δική μας δόμηση 

κι αυτό που παρατηρούμε στους άλλους, είναι απλά και μόνον μια δική μας υπόθεση-κατασκευή

Ιδρυτικές, για τη νέα αντίληψη, θεωρούνται οι εργασίες των Maturana και Varela (1980 και 1988) στο χώρο της βιολογίας, που μεταξύ άλλων εισάγουν μια νέα ριζοσπαστική αυτοπαθητική αντίληψη της αιτιότητας: ένα γεγονός-αίτιο δεν φέρνει ένα προκαθορισμένο αποτέλεσμα, αλλά  ενεργοποιεί κάποια αποτελέσματα στην αυτοοργανωτική λειτουργία του συστήματος.

Ασχολείται πλέον με τα αυτόνομα συστήματα, 'αυτοποιητικές μηχανές', στρέφεται προς θετικούς μηχανισμούς ανατροφοδότησης, με αύξηση της απόκλισης. Ενδιαφέρεται για την αλληλεπίδραση παρατηρητή-παρατηρούμενου συστήματος, πέραν της αλληλεπίδρασης των μερών του συστήματος, δίνοντας έμφαση στον παρατηρητή-υποκείμενο. 

Στο χώρο της ψυχοθεραπείας πχ ο θεραπευτής δεν είναι παρά ένα μέλος της ομάδας κι όχι ο ειδήμων-αρχηγός, που κατέχει τη γνώση και παρεμβαίνει για να επιβάλλει τη σωστή του άποψη, ερμηνεία. Μειώνεται η απόσταση θεραπευτή-ασθενή, περιορίζεται η εξουσία του ειδικού, που μετέχει στη θεραπευτική διαδικασία με τα δικά του βιώματα. Δεν θεωρείται πλέον αυθεντία, 

παρά ένας ώριμος συζητητής, που δημιουργεί συνεργατική αναζήτηση, μέσα από την ανταλλαγή ιδεών. Προσπαθεί απλά να βοηθήσει τον θεραπευόμενο, μέσα από ένα κοίταγμα από άλλη σκοπιά, να ξαναγράψει την ιστορία του με έναν λιγότερο προβληματικό τρόπο.

επίλογος

Η Κυβερνητική υποσκελίστηκε γρήγορα (κυρίως στα τέλη της δεκαετίας του 1970) από το φιλόδοξο ερευνητικό πρόγραμμα της τεχνητής νοημοσύνης (ο όρος δημιουργήθηκε το 1956), στο οποίο πέραν των μαθηματικών και των 'πληροφορικάριων', που το ξεκίνησαν, εμπλέκονται σήμερα και μια σειρά από άλλες επιστήμες: ηλεκτρονικοί μηχανικοί, φιλόσοφοι, γλωσσολόγοι, κοινωνιολόγοι, νευροφυσιολόγοι κλπ.

Η Γενική Θεωρία των Συστημάτων και η Κυβερνητική  θα συνδυαστούν σταδιακά, για να προκύψει αυτό που αποκαλούμε σήμερα 'Συστημική'.

δείτε επίσης το άρθρο: Γενική θεωρία Συστημάτων