UNIDAD I. LA CIBERNÉTICA

OBJETIVO:

Obtendrás una visión general de la cibernética mediante el estudio y análisis de sistemas naturales y artificiales para el diseño de sistemas.

INTRODUCCIÓN

La Cibernética es una ciencia que se fundamentó y desarrolló ampliamente a partir de la Segunda Guerra Mundial, debido a las necesidades bélicas, en las que se requerían armas más poderosas y sofisticadas que las de los enemigos, para así poder ganar la guerra. Actualmente gracias a la síntesis de Wiener y Rosenbluth se han desarrollado las redes neurales que se emplean para el reconocimiento de aparatos de tránsito aéreo, la identificación de voces, huellas digitales y el diagnóstico médico. Así como desde espectaculares instrumentos de ayuda al pensamiento, como la neurociencia computacional, hasta la medicina y la industria automotriz, todas son aplicaciones de los sistemas expertos y la robótica.

En general, la tendencia mundial en todos los campos de la actividad humana: económico, político, tecnológico, social, etc., es hacia los sistemas abiertos, hacia la comunicación libre y sin "barreras" de unos pueblos con otros en lo económico y político, de un individuo a otro en lo social y de una computadora con otra computadora en lo tecnológico, sin importar la marca, la compañía y el país donde se fabrica.

Introducción e historia de la cibernética.

EL PRESENTE trabajo ha de resultar de suma utilidad a cuantos se interesan por ese instrumento científico y maravillosa disciplina que es la cibernética.

Para comprender la importancia actual de esta ciencia hasta detenerse en la definición que los autores dan de la cibernética: "Ciencia que se ocupa de los procesos de dirección en los sistemas dinámicos complejos y que tiene por fundamento teórico las matemáticas y la lógica, así como el empleo de la automática, especialmente de calculadoras electrónicas y de máquinas de control y lógico-informativas ".

Los dos trabajos fundamentales del presente volumen, obra de científicos soviéticos, tratan de la historia de la citada ciencia y una introducción al estudio de la misma. No obstante tratarse de una disciplina cuya aparición se haya estrechamente ligada a los trabajos que se llevan a cabo para crear complicados dispositivos de automatización y al desarrollo de las ciencias que estudian los procesos de dirección y elaboración de información en esferas concretas de la realidad, la comprensión de este trabajo no precisa estudios especializados, tal es la claridad y sencillez de exposición de los autores. 

Introducción a la cibernética.

La cibernética es, según la definición de N. Wiener, la ciencia de la dirección y comunicación en los organismos vivos y en las máquinas. El académico soviético A. N. Kolmogórov, en su prefacio al libro de W. Ross Ashby Introducción a la cibernética, define del siguiente modo el contenido de esta disciplina científica: “La cibernética se ocupa de estudiar los sistemas de cualquier naturaleza capaces de percibir, conservar y transformar información y utilizarla para la dirección y la regulación”.

N. Wiener 

Kolmogorov

Esta ciencia, que sirve de base para la construcción y funcionamiento de los sistemas autodirigidos. Independientemente de su pertenencia al mundo orgánico o al campo de la técnica, se desarrolla en la actualidad con gran rapidez y dispone de extensa bibliografía, así como de numerosos investigadores, que van ampliando continuamente.

Hay que señalar también que la cibernética se halla dentro de la esfera de intereses de la biología, la filosofía, la psicología, la técnica, halla física, la sociología, la filosofía y la lingüística, hecho que se ha visto confirmado concretamente en los congresos internacionales de cibernética, celebrados en el transcurso de los últimos años en Bélgica y Francia.

En la Unión Soviética, hubo un tiempo en que algunos filósofos, actuando con extrema ligereza, incluyeron la cibernética en la categoría de disciplinas pseudocientíficas, en cuyo desarrollo solamente estaba interesada la burguesía. Sin embargo, la práctica de los últimos años se ha encargado de mostrar la equivocación de semejantes concepciones. A pesar de ello, los especialistas en automatización no mantienen un punto de vista común con respecto a la cibernética. Unos consideran que pertenece al grupo de disciplinas nuevas y que hay que ocuparse seriamente de ella. Otros la dividen en partes, por ejemplo en cibernética biológica y técnica, consideran que esta última es idéntica a la teoría y la técnica de la regulación automática y que básica mente no ofrece nada nuevo en comparación con lo que encierra la regulación automática.

     En tal situación de agudizado interés hacia la cibernética, y debido a la existencia de diferentes puntos de vista sobre ella, nos parece importante volver la vista al pasado y tratar de caracterizar, aunque sea brevemente, el camino que han seguido en su desarrollo las ideas y conceptos que sirven de base a esta disciplina científica.

     Ante todo es necesario que recordemos una vez más las indicaciones del gran Lenin: “No olvidar el nexo histórico fundamental, enfocar cada cuestión desde el punto de vista de cómo ha surgido determinado fenómeno en la historia, cuáles han sido las etapas principales que ha recorrido en su desarrollo y ver desde el punto de vista de ese desarrollo suyo, en que se ha convertido la cosa concreta”.

     Antes de pasar a exponer la historia de esta ciencia, es necesario concretar el contenido del término cibernética, que traducido del griego significa gobierno o más exactamente el gobierno (pilotaje) de un barco. Este término lo utilizaron los filósofos de la Antigüedad para definir el arte de gobernar a los hombres, a la sociedad.

     En su clasificación de las ciencias, Ampere incluyo la cibernética en el apartado de “política”. Esta última, como ciencia de primer orden, se dividía en ciencias de segundo y tercer orden. Ampere incluyo como de segundo orden la ciencia de la coexistencia (Syncimenique); a la ciencia de la dirección (cybernetique) la considero de tercer orden.

A cada ciencia le correspondía un lema en forma poética escrito en latín. A la cibernética, Ampere la acompaño del siguiente verso: et securat cives ut pace fruantur (y asegura a los ciudadanos la posibilidad de gozar de la paz).

     N. Wiener propuso emplear el vocablo “cibernética” para denominar la rama de la ciencia encargada de efectuar la dirección y la comunicación en los organismos vivos y en la maquinas.

     Su primer libro de cibernética publicado en 1948, estaba dedicado a exponer los fundamentos generales de la ciencia sobre los mecanismos y sistemas autodirigidos, independientemente de que debieran su creación a la naturaleza o al individuo. El enfoque común, por parte de Wiener, de los problemas referentes al mundo orgánico e inorgánico se basa en que los mecanismos técnicos y sistemas autodirigidos son análogos a los organismos vivos en el sentido de que, tanto unos como otros, no se subordinan, ni siquiera temporalmente, a la ley de la entropía.

     Recordemos que la entropía es la medida de transición de las diferentes formas  de energía calorífica, según la cual esta ultima no puede transformarse espontáneamente en las formas que la originaron. Si un sistema cerrado no es capaz de transformarse de modo espontaneo en cualquier otro estado, eso significa que la entropía ha alcanzado el máximo. 
     A partir de 1870 aproximadamente, después de los trabajos de Maxwell y Boltzmann, al concepto de entropía se le da un significado de probabilidad. Se llama entropía a la magnitud que caracteriza la probabilidad de tal o cual estado del sistema. 

H=+(P1 log P1+P2 log P2+…), donde

 P1= n1/n; P2 = n2/n (n = numero total de moléculas; n1, n2  ,…= moléculas aisladas). Cada sistema cerrado tiende siempre a su estado mas probable, en el que su entropía es máxima. 

La cibernética parte del hecho de que la vida se caracteriza por una acumulación de energía química y luminosa, que aminora la transformación de la energía útil en calor y dificulta su dispersión en el universo.
    Para poder aclarar la esencia de la dirección resultó muy importante el concepto de información, y en particular de la cantidad de la misma que el sistema era capaz de percibir y utilizar de una u otra forma. Dirigir significa, ante todo, enviar la señal de dirección. Pero el envió y percepción de una señal a través de cualquier canal de comunicación se hallan relacionados con la superación de interferencias casuales. La determinación de la probabilidad de percepción de una señal no deformada constituye una de las tareas más importantes de la teoría de la dirección. 
     Con este motivo, en el cálculo de probabilidades surge un nuevo capítulo, la teoría de la información, que consiste en investigar la transmisión de la producción de las fuentes estocásticas a través de canales con interferencia”. 
     Lo mismo que la cantidad de información en un sistema es el exponente (la medida del grado) de su organización, escribía N. Wiener, la entropía lo es de su desorganización; naturalmente, ambos exponentes son de signo contrario. Uno de los mas eminentes físicos modernos, el húngaro L. Szilard, que ha desempeñado, como se sabe, un importante papel en la obtención de la energía internuclear, al analizar el problema del “demonio de Maxwell”, señalaba en 1929  que la entropía  que pierde un gas, a consecuencia  de la división de las partículas con alto y bajo nivel de energía, es igual a la información obtenida por el “demonio” y transmitida  al observar del “experimento”. Esta es, al parecer, la primera indicación en una obra de carácter científico, sobre la correspondencia entre los conceptos de entropía e información. 
     La cibernética se ocupa de los sistemas en que la entropía no aumente sino que, por el contrario, disminuye. Al mismo tiempo que se reduce la entropía en el sistema, crece su facultad de obtener y transformar la información. La creación de información dificulta el aumento de entropía. La expresión matemática de la cantidad de información coincide en valor absoluto con H, probabilidad de tal o cual estado de un sistema cerrado, pero es de signo opuesto. Además de la información, la cibernética opera también con otro concepto fundamental, el de retroacción. Es sabido que la retroacción permite efectuar la autodirección en determinado sistema, transmitiendo la acción desde el objeto dirigido al mecanismo rector. Este concepto lo crearon principalmente la radiotécnica y la teoría de la regulación automática. Una particularidad esencial de la cibernética es su unidad de enfoque en el análisis de los sistemas del mundo orgánico e inorgánico. Se puede considerar que en la creación de los medios de automatización y de los sistemas de dirección automática, la analogía con los organismos vivos han surgidos de una forma totalmente espontanea. Hubo un tiempo en que el empleo de términos como “mecanismo reflector”, “máquina rectora”, era casi considerado como un abandono de la concepción marxista del mundo. Ahora, semejante analogía adquiere un contenido profundamente científico, gracias a que han sido elaborados y determinados matemáticamente los conceptos de información, fuente de información, canal, señal, etc. También se le han dado un carácter generalizado al concepto de retroacción. Con motivo de la creación de la teoría de la información, que constituye la base matemática de la cibernética, es oportuno recordar la siguiente manifestación  de A. Y. Jinchin: “es poco frecuente observar en matemáticas el fenómeno de que una disciplina recién nacida alcance ya en la primera investigación  dedicada a ella el carácter de carácter de teoría científica madura y ampliamente ramificada;  así le sucedió en su tiempo a la teoría de ecuaciones integrales, después del trabajo básico  de Fredholm; eso le ha ocurrido también a la teoría de la información, después de los trabajos de Shannon.” Es frecuente oír opiniones contrarias al contenido científico de la cibernética y a incluirla en la categoría de disciplina científica, basadas en que la teoría de la información se desarrolla independientemente de la cibernética como una generalización  de la teoría de las comunicaciones, y en que la teoría de la retroacción lo hace dentro de la teoría de la regulación automática. Los que así piensan olvidan que la cibernética parte del enfoque complejo general de sistemas en los que la información y la retroacción aparecen ligadas indestructiblemente. Nos referimos al análisis del comportamiento del sistema, auto dirigido, y al estudio de las formas generales de movimiento de estos sistemas, así como a las leyes generales de su estructura.  

     Viene al caso recordar la historia de la aparición de la teoría oscilatoria. Hubo una época en que no se le consideraba como una disciplina científica independiente y se afirmaba que no conducía a ningún resultado positivo. Ahora a nadie se le ocurriría defender semejante posición. Es más, resulta evidente que, debido precisamente a que la teoría oscilatoria representó un nuevo enfoque en la investigación de fenómenos que parecían más que conocidos, fue posible conocer nuevas leyes.

     El objetivo de la teoría oscilatoria como nueva disciplina científica, surgida hacia 1925, fue estudiar el carácter general del proceso ondulatorio tomando su conjunto, un periodo de tiempo relativamente grande. Muy pronto se hizo patente la eficacia de este punto de vista respecto a un fenómeno ya estudiado. Resultó que facetas de los procesos periódicos que se caracterizaban por su aspecto general y por la forma de todo el proceso, son las que determinan cualitativamente las nuevas leyes que habían pasado desapercibidas con otro planteamiento. Estas nuevas leyes resultaron comunes para las ramas más distintas del mundo inorgánico y orgánico.

     La cibernética repite más o menos esta línea de desarrollo. Proclama un nuevo punto de vista, que consiste en la investigación de las propiedades, las formas y los principios generales de la estructuración de los sistemas autorregidos. Ashby escribe en Introduction in Cybernetics (Londres, 1956) que la cibernética guarda con respecto a las maquinas concretas la misma relación que la geometría con respecto a los cuerpos concretos distribuidos en nuestro planeta.

     La historia del desenvolvimiento de la cibernética conviene considerarla bajo dos aspectos: como historia multisecular de desarrollo de los mecanismos y sistemas de dirección en la fisiología y la técnica, y como historia de veinte años de cibernética, en la forma en que aparece en los trabajos de N. Wiener y sus más próximos discípulos, colaboradores y seguidores.

     El periodo comprendido entre los tiempos antiguos en el siglo XVII hay que considerarlo como la prehistoria de los sistemas autodirigidos. Este periodo se caracteriza por la creación de mecanismos automáticos que imitaban las propiedades externas de los animales y las personas (movimientos, gestos, sonidos).

      La verdadera historia comienza a partir del siglo XVII, que se caracteriza en fisiología del descubrimiento de W. Harvey y en la técnica por la creación de mecanismos capaces de reproducir las facultades mentales del hombre (Pascal, Leibniz) y por la de otros dotados de retroacción (Huygens).

      La historia de la técnica nos dice que ya en el siglo IV (a. n. e.) se realizaron intentos de construir sistemas automáticos que reprodujesen los movimientos de los seres vivos., Arquitas de Tarento (siglo V-IV), por ejemplo, construyó una paloma voladora; Demetrio de Faleria (siglo IV-III), un caracol que se arrastraba uno de los discípulos de Platón monto un señalizador automático, con el cual llamaba a sus discípulos a las clases que tenían lugar en la academia (siglo IV a. n. e.). La historia recuerda el androide de Ptolomeo Filadelfo, mecanismo que imitaba los mecanismos humanos (siglo III a. n. e.) y los actores automáticos que representaban en el teatro Herón de Alejandría una obra en cinco actos y ocho cuadros sobre el regreso a la patria de los héroes de la guerra de Troya (siglo I a. n. e.).

     En la edad media, la tendencia de reproducir los movimientos de los organismos vivos, con ayuda de procedimientos técnicos, continúa desarrollándose. 

     Merecen ser señalados los siguientes hechos: el reloj de Gaaz (siglo V de n. e.), que poseía un juego de figuras las cuales, cada hora, salían de sus nichos y daban el correspondiente numero de golpes, según una señal de la figura central; las figuras aulladoras de grifos y leones, y también los pájaros cantores a los lados del tronos de oro de emperador bizantino Teófilo, obra del mecánico León el Filosofo; el autómata de R. Bacon y Alberto Magno (siglo XII), los cuales dedicaron cerca de treinta años a la construcción de mecanismo en forma de figura humana que en respuesta a las llamadas a la puerta la abría y saludaba al recién llegado con una inclinación de cabeza. 

     Durante el renacimiento aumentó el interés por la creación de autómatas que imitasen los movimientos de los animales y del hombre. Así, J. Müller (regiomontano) (1436-1476) ─conocido astrónomo, matemático y constructor alemán─ creó una serie de autómatas, entre los cuales figuraban una mosca que corría alrededor de una mesa y un águila que fue colocada en las puertas de Núremberg, para desde ahí saludar, agitando las alas y moviendo la cabeza, al emperador Maximiliano, cuando este hiciera su entrada en la ciudad Leonardo da Vinci (1452-1519) construyó un mecanismo automático en forma de león, que Milán durante la ceremonia de recepción de Luis XII, se movía él solo por el salón del trono. Después de detenerse a los pies del rey, el león automático descubría con sus patas el pecho, del cual comenzaban a desprenderse flores de lis blancas, emblema de los monarcas de Francia.

     Juanelo Turriano, conocido matemático y mecánico del siglo XVI, preparo para Carlos V numerosos juguetes automáticos, entre los que figuraban soldados armados marchando, tocando el tambor y la corneta, pájaros voladores, etc.

     Tan maravillosos autómatas permiten constatar en la obra de numerosos científicos e ingenieros de la antigüedad una tendencia multisecular a copiar o a modelar en cierto modo el comportamiento de los seres vivos. No podemos dejar de señalar que semejante tendencia también es propia de actualidad.

     En el siglo XX es, como ya podemos observar con interés como muchos fisiólogos como técnicos de la cibernética. En 1615, el médico ingles W. Harvey descubrió el sistema de circulación de la sangre. Mostro, expresándonos la terminología actual que la circulación de la sangre es un sistema autorregido, en el que el corazón desempeña el papel de centro rector. I.P. Palov dijo refiriéndose al descubrimiento de Harvey: “…entre las profundas tinieblas y la actual confusión reinantes en las ideas sobre la actividad de los organismos animal y humano, pero iluminados por la autoridad inviolable del legado científico clásico, el médico William Harvey estudio una de las funciones más importantes del organismo ─la circulación de la sangre─, estableciendo con ello el funcionamiento de un nuevo capítulo del saber humano: la fisiología animal.

     W. Harvey fue persona de gran cultura, que conocía a fondo la mecánica, ya que durante los años 1598-1602 asistió en la Universidad de Padua a las lecciones de galileo. El sistema circulatorio de Harvey no tenía necesidad de “vis pulsica” (fuerza vital especial, que en opinión de Galileo condicionaba la pulsación de los vasos en el organismo), ya que partiendo de las leyes de la mecánica, explicaba de una manera sencilla y clara el funcionamiento de dicho sistema.

     No podemos pasar por alto el hecho de que el descubrimiento de W. Harvey guarda ligazón con la yatrofísica y la yatromecánica, especialmente con los trabajos de su maestro, el fisiólogo y médico italiano Fabricio (1537-1619) y los del profesor de la Universidad de Padua, Santorio (1561-1636). Su descubrimiento fue en cierto modo producto de un intercambio de ideas entre la mecánica y la fisiología.

    En el siglo XVII se construyeron los primeros mecanismos que realizaron una de las funciones del aparato de la actividad nerviosa superior: el cómputo y las operaciones aritméticas. 

     En 1641-1642, el eminente matemático, físico y filósofo francés Blas Pascal (1623-1662) construyó la primera sumadora automática y en 1673-1674 G.W. Leibnitz (1646-1716) creó el primer mecanismo de multiplicar. ”Lo que realizó con pleno éxito G. Leibnitz –escribe P. Cossa-lo llevo a cabo P.L. Chébyshev, al construir en 1896 una máquina calculadora de multiplicar y dividir”. En esta cita lo único correcto es la indicación referente al papel de la ciencia rusa, ya que en lugar de la P. L .Chébyshev, que falleció en 1894, hay que hablar de A. N. Krylov, el cual en 1904 publico en francés un trabajo sobre el integrador, en el que describe el mecanismo de multiplicar y creación suya.

     B. Pascal expresó el siguiente punto de vista con respecto a la importancia de máquina de calcular: “las calculadoras realizan acciones que se aproximan más al pensamiento que todo lo que hacen los animales. Pero no llevan al cabo nada que permita afirmar que las máquinas, al igual que los animales, poseen deseos”.

     Es importante señalar que Pascal y Leibnitz abrieron una nueva página en la historia de los mecanismos automáticos, ya que fueron los primeros en tratar de reproducir con ayuda de medios mecánicos una de las facultades mentales del hombre. No es casual el que en muchos idiomas el verbo “contar” sea sinónimo de “pensar, “opinan”.

     Un acontecimiento trascendental en la historia de técnica fue el descubrimiento por parte de C. Huygens (1629-1695) del reloj de péndulo. Es ampliamente conocida la importancia que le dio Marx, reflejada en una carta a Engels del año 1863.

     Al crear el reloj del péndulo, Huygens introdujo en la técnica un nexo entre el órgano rector y el regidor, que asegura la retransmisión al primer de la acción alterna del segundo. Semejante tipo de conexión fue desconocida en 1906 por E. Rumer “retroacción”. Desde entonces este término ha adquirido amplia difusión en radiotécnica y después en la teoría oscilatoria y en la regulación automática. El sistema de retroacción se ha convertido en sinónimo de sistema automático, autorregido, y el concepto de retroacción se ha transmitido posteriormente a la fisiología. Señalemos aquí también que la tendencia de algunos autores franceses (P. de Latil, P. Cossa y otros) a considerar como regulador automático, es decir, como un mecanismo de retroacción, el estrangol o conducto del molino de agua, descrito en el libro de A. Ramelli Diferentes maquinas artificiales (1588), no nos parece lo suficientemente fundamentada.

     En el siglo XVII apareció la obra filosófica de R. Descartes (1596-1650) Tratado del hombre, en la que se consideraba a este último como una “maquina viviente”. Todas las funciones propias de semejante maquina viviente: la digestión, el latido del corazón y de las arterias, la alimentación, el crecimiento y la respiración, son consecuencias naturales de la distribución de los órganos de la mencionada máquina, lo mismo que los movimientos de un reloj o de un autómata son resultado de la acción de contra peso o ruedas.

     “Tratare de explicar el mecanismo de nuestro cuerpo—escribía Descartes—de forma que tengamos tan poco fundamento de referir al alma los movimientos no relacionados con la voluntad como no lo tenemos para considerar que los relojes tiene una alma que les obliga a indicar la hora.” En este tratado Descartes estableció los principios de la doctrina de los reflejos, es decir, de los movimientos del organismos en respuesta a las excitaciones. Cuando se habla de movimientos, es decir del paso de un estado a otro, es completamente natural plantearse la cuestión del tiempo mínimo necesario para semejante transición. Esta tarea se la impusieron los matemáticos que fundaron el cálculo de las variaciones, el cual desempeñaba un importante papel en la construcción de los sistemas cibernéticos actuales.

     El matemático francés P. de Fermat, al investigar la ley de refracción de la luz, formulo en 1662 el principio del tiempo más corto. Trato de demostrar que la “naturaleza actúa siguiendo los caminos más sencillos y más accesibles”

     En 1696 el matemático suizo J. Bernoulli planteó su famoso problema de hallar la línea braquistocrona, es decir, la línea siguiendo la cual un cuerpo recorrerá en el tiempo mínimo la distancia entre dos puntos dados.

     En siglo XVII apareció una nueva ciencia matemática, el cálculo de probabilidad que, como ya hemos señalado anteriormente, tiene tanta importancia en el aparato matemático de la cibernética. Pascal, Fermat y Huygens fueron los iniciadores del cálculo de probabilidad. En el siglo XVIII es muy rico en acontecimientos de mucha trascendencia para la historia de la automática.

     J. Vaucanson (1709-1782), mecánico francés de gran talento, que durante 40 años desempeñó el cargo de director técnico (inspector jefe) de la industria sericícola francesa, constructor de una serie de telares y devanadoras de seda automáticos, fue mucho más conocido entre sus contemporáneos como creador de aparatos automáticos que imitaban los movimientos de los animales y del hombre. Hizo un pato de cobre que picoteaba el grano, bebía agua, graznaba e imitaba el proceso de la digestión, así como la figura de un flautista, del tamaño de una persona, que ejecutaba diversas arias (se trataba de un aparato neumático ).

     Es digno de mención el hecho de que el telar automático de Vaucanson consistía en un sistema de mecanismos realizadores unidos entre si y que funcionaban todos a partir de un mismo árbol distribuidor, al que hacía girar un motor. El mecanismo de la máquina tenía como base un cilindro perforado, que, siguiendo un programa, efectuaba la selección de las agujas enhebradas a los hilos de la base. 

     Partiendo de este telar, el inventor francés J. M. Jacquard (1752-1834) construyó su famosa máquina para tejer paños de amplio dibujo (1808). Al parecer fue ésta la primera máquina manejada mediante un programa, basado en cartones perforados. 

     Rusia realizó en el siglo XVIII una gran aportación al desarrollo de la automática. El gran Lomonósov creó una serie de mecanismos registradores: en 1748, un anemómetro, y en 1759 una brújula, ambos de registro automático. I. I. Polzunov construyó en 1765 el primer regulador automático industrial del nivel de agua en la caldera de la máquina de vapor creada por él. James Watt obtuvo en 1784 una patente de perfeccionamiento del regulador centrífugo de la velocidad de rotación de la máquina de vapor, el cual desempeñó, como es sabido, un gran papel en el desarrollo de la automática. A los éxitos de la técnica automática corresponden serios adelantos en fisiología. J. I.a Mettrie (1709-1757), médico y pensador francés, editó en 1748 un libro titulado El hombre máquina, que fue quemado públicamente por su tendencia materialista y atea. En él se fundamenta la idea de que el alma no puede ser algo diferente al cuerpo; sólo exise la materia, que se mueve según las leyes de la mecánica. Esta extrardinaria obra de La Mettrie se asemeja al tratado de Descartes, mencionado en páginas anteriores. 

     C. Marx y F. Engels escriben que “La Mettrie utiliza la física de Descartes hasta en los más mínimos detalles. Su Hombre máquina está concebido siguiendo el modelo del animal-máquina de Descartes”. 

     Los fundadores del marxismo señalaban también el importante papel desempeñado por los médicos fisiólogos en la creación del materialismo mecanicista francés. “El doctor Le Roy establece el comienzo de esta escuela; en la persona del médico Cabanis alcanza su punto culminante, y La Mettrie constituye su centro”. 

     En 1784 el relevante fisiólogo checo J. Prochaska (1749-1820) publicó en latín De functionibus systematis nervosi commentatio, con la que da un importante paso en el desarrollo del concepto de reflejo; es él concretamente quien introduce el concepto de fuerza nerviosa. “Del mismo modo –escribe- que la chispa oculta en el eslabón y el pedernal no surge antes de haber frotado uno contra el otro, la fuerza nerviosa permanecerá escondida sin despertar la actividad del sistema nervioso hasta que no actúe un excitante, y actuará en tanto dure la acción de éste: cuando el excitante haya sido suprimido dejará de manifestarse, reapareciendo cuando éste vuelva a surgir”. Esta declaración pone de relieve que Prochaska se hallaba próximo a la interpretación materialista de la actividad nerviosa. 

     En el siglo XIX, la conexión entre la esfera de la téccnica y la de la biología se manifiesta de una forma más definida y patente. De ello es testigo la historia relativa a la resolución de dos problemas: el registro y la regulación automáticos de los procesos. 

     El fisiólogo T. Young (1773-1829) descubrió a fines del siglo XVIII el quimógrafo, aparato que permite la grabación automática de las oscilaciones. El fisiólogo C. Ludwig, después de efectuar ciertas modificaciones en la construcción de dicho aparato, lo adaptó para registrar automáticamente las oscilaciones de la presión de la sangre en los vasos sanguíneos. El quimógrafo permitió a C. Ludwig realizar una serie de importantes descubrimientos en la regulación de la tensión sanguínea en los organismos vivos. El fisiólogo H. de Helmholtz, con ayuda del quimógrafo y de un original aparato de su invención para medir pequeñísimos intervalos de tiempo, resolvió en 1851-1852 uno de los problemas esenciales de la fisiología: determinar la velocidad con que se propagan las excitaciones a lo largo de los nervios. Los resultados obtenidos por Helmholtz contradecían los postulados y las teorías del conocido fisiólogo J. Müller, considerado en el siglo XIX como uno de los clásicos de la fisiología. Sin embargo, la técnica del experimento y la exactitud del aparato automático inventado por Helmholtz eran tan impecables, que los resultados de su investigación no fueron puestos en duda, y la fisiología, como ciencia, se enriqueció con un importante logro. 

     El fisiólogo Helmholtz se anticipó a muchísimos ingenieros en la creación de la teoría de los aparatos destinados a grabar los fenómenos oscilatorios de periodo reducido. En particular fue él quien puso en claro el papel de la curva de resonancia en el registro de las oscilaciones y mostró que para conseguir del aparato registrador la exactitud necesaria era preciso que la frecuencia de sus oscilaciones fuera muy superior a la de las del fenómeno a registrar. Es obvia la necesidad de demostrar la importancia tan fundamental de este trabajo de Helmholtz en el desarrollo de la técnica del control automático.

     Es de gran interés la confrontación de hechos y fechas en la esfera relacionada con el desarrollo de la regulación automática, es decir, de los sistemas dinámicos con retroacción. Después de que se introdujeran en la industria los reguladores automáticos, es decir, después de que Polzunov y Watt llevaran a la práctica sus sistemas con retroacción negativa, el fisiólogo escocés Ch. Bell descubrió en el organismo vivo un sistema cerrado de ese tipo. En 1824 vio la luz su obra An Exposition of the Natural System of the Nerves of the Human body. Bell estableció que las raíces anteriores de los nervios espinales contienen filamentos motores y las posteriores, filamentos sensitivos. 

     Basándose en los trabajos de Bell, alrededor de 1850, el fisiólogo francés F. Magendie (1783-1855) definió el reflejo como un sistema cerrado, es decir, como un sistema con retroacción. En 1863, I.M. Séchonov publicó en Francia y en Rusia un trabajo relativo a las investigaciones realizadas en los centros inhibidores de los movimientos reflejos en el cerebro de las ranas. En el mencionado trabajo, que Pávlov consideró como "el primer triunfo del pensamiento ruso en el campo de la fisiología", Séchenov descubrió el fenómeno de la inhibición central.

     En 1868 Hering Brever descubrieron el reflejo y la auto regulación de las vías respiratorias. En 1885 N. A. Mislavski indicó la situación exacta del centro respiratorio.

     Como es sabido, una importante aportación a la teoría matemática de los sistemas con retroacción la constituyen, en el periodo comprendido entre 1840 y 1877, los trabajos de G. B Aivy (1840-1850) J. C Maxwell (1868), P. L Chelbyshev (1871), I. A Vyshnegradski (1876-1878) y otros.

Entre 1849 y 1873, con la aparición de un amplificador como es el servo motor, se da un gran paso en la técnica de la regulación automática. Nos referimos a los inventos de Sikles (1849), Brown (1871) y Farcod (1873). Diez años después, en la tesis doctoral del gran filosofo ruso Pavlov los nervios centrífugos del corazón ( 1883). Se podía leer, que “a parte de los conocidos nervios rítmicos del corazón (redactadores y aceleradores), existen otros dos nervios antagónicos semejantes, que influyen en la fuerza de las contracciones cardiacas: el relajador y el reforzador”. Los ulteriores experimentos de Pavlov en esta esfera se orienta al estudio del nervio reforzador.

     En 1888 el semanario Klinicheskaia Gazeta publicó el articulo de Pavlov El nervio reforzador del corazón, en el que el gran filosofo explica detalladamente como en el transcurso de su labor experimental logro automatizar el aparato de Stolnikov. Inventado en 1886 para registrar la cantidad de sangre que circulaba por la aorta del perro. Al descubrir el aparato, o mejor dicho la instalación, Pavlov subraya “el triunfo de la tendencia instrumental en fisiología”. Consideraba que “cuanto mas perfecto sea el sistema nervioso del organismo animal, mas centralizado será, y mas elevada será su función de ordenar y distribuir toda la actividad del organismo, a pesar de que esta función no se manifiesta con toda evidencia”.

     En 1871 el fisiólogo norteamericano G. P. Boubich (1840-1911), que trabajaba por aquel entonces en el laboratorio de C. Ludwig, descubrió la presencia de relés de los organismos vivos. Mostro que las células nerviosas actúan según el principio de “todo o nada “es decir según el principio del relé.

    Es interesante el hecho de que también coincidan precisamente con este periodo los primeros trabajos relacionados con la teoría y la técnica del sistema de relés de regulación automática (I. A. Vyshnegradsai, H. Leaut).

    Al descubrir e investigar los sistemas y elementos de la automática de los organismos vivos, los fisiólogos tenían una necesidad de medios técnicos de forma de aparatos y mecanismos automáticos, que o bien adoptaban del arsenal de la técnica, o creaban ellos mismos en sus laboratorios. A veces su actividad les llevaba a realizar inventos trascendentales, como es el caso del teléfono del fisiólogo A. Gbell (1876).

     Científicos como Young, Helmholtz, G. Bell, etc., que comenzaron sus investigaciones como fisiólogos, las terminaron como físicos y técnicos. Estos hechos no son causales; su fundamento radica en la analogía tan importante y tan fructífera que existe entre el organismo y las máquinas.

     Fue Pávlov que mostro de forma mas clara y completa el nuevo punto de vista de la nueva concepción de los organismos vivientes, y en particular del ser humano como sistema capas de auto regirse o de auto regularse. “el hombre –escribía—es, naturalmente, un sistema (dicho con menos delicadeza una maquina) que, como cualquier otro sistema de la naturaleza, se halla supeditado a las leyes inevitables y comunes a toda ella; pero un sistema que, dentro de los horizontales de nuestra actual visión científica, es único por su elevadísima autorregulación.

      “Entre los artículos salidos de las manos del hombre conocemos suficiente numero de maquinas auto regulables de las mas diversas especies. 

     “Desde semejante punto de vista, el método a seguir para estudiar el sistema del hombre es el mismo para cualquier otro sistema: descomponerlo en partes, estudiar el significado de cada uno de ellas, estudiar la conexión entre las partes, estudiar su relación con el medio ambiente y, en la ultima instancia llegar a comprender; basándose en todo lo anterior, su funcionamiento general y la dirección del mismo, si ello esta al alcance humano.

     “pero nuestro sistema es en grado sumo auto regulable, capas de mantenerse a si mismo, recuperarse, sanar e incluso perfeccionarse”.

     En el siglo IX fueron elaboradas las bases del aparato matemático que utiliza ampliamente la cibernética actual.

      En 1847 ve la luz del trabajo de J. Bull (1815-1874) investigación matemática de la lógica. Es difícil valorar la importancia de semejante obra. Estableció el principio de la creación de la teoría sobre los esquemas de acción discreta, cuyo papel en el desarrollo de la técnica crece de día en día. 

     De las investigaciones de los matemáticos rusos en este campo hay que señalar el trabajo de P. S. Poretski sobre los procedimientos para resolver las igualdades lógicas y sobre el procedimiento inverso de la lógica matemática publicado en 1884.

     Grandes adelantos se consiguieron en el desarrollo del cálculo de probabilidades. Gracias a los trabajos de Plaplase, S. Poisson, A. Legeldre, C. Gauss y otros, que vieron la luz en la primera mitad del siglo IX, el cálculo de probabilidades comenzó a ser aplicado también en las ciencias naturales y para resolver problemas técnicos. En la segunda mitad del siglo IX pasan a ocupar un lugar predominante en esta rama de las matemáticas las investigaciones de P. L. Chebyshev y de sus discípulos A. M Liapunov y A. A. Marcov. La teoría de las cadenas de Marcov y los procesos marcovianos pasan a ocupar una posición muy firme en la teoría de procesos causales.

      Gracias a los trabajos de Maxwell y de Boltzmam, los métodos estadísticos comienzan a ser aplicados de forma sistemática en la física estadística. En 1872 Boltzmam demuestra su famoso teorema H, al que hemos hecho referencia anteriormente.

     Ulteriormente, el físico americano D. W. Gibbs desarrolló el sistema de la mecánica estadística, aplicados a la fundamentación racional de la termodinámica, ve la luz en 1902.

     La técnica de la segunda mitad del siglo XIX se caracteriza por los importantes avances logrados en el campo de las maquinas calculadoras, siendo necesario mencionar en primer lugar las de J. Tomson y A.N. Krylov.

     En el siglo XIX se establecieron los comienzos de una importante rama en la fisiología de la actividad nerviosa superior de los animales, la investigación de los procesos de su adiestramiento. Para la cibernética actual que, entre otros problemas, resuelve la construcción de maquinas y sistemas de autoaprendizaje, estas cuestiones siguen siendo de actualidad hoy día. Uno de los primeros en investigar estos procesos fue el científico americano E. L. Thorndike. En 1898 vio la luz su libro La inteligencia de los animales. En sus investigaciones Thorndike partía del hecho de que las reacciones del animal a las excitaciones se consolidaban bajo la influencia d un efecto útil y de múltiples repeticiones.   

     I. P. Pávlov señala este trabajo de Thorndike en su resumen histórico del desarrollo de la fisiología de las secciones superiores del sistema nervioso central a fines del siglo XIX. En una de sus intervenciones en los famosos “miércoles”, Pávlov señala claramente que “en historia de los reflejos condicionados, el primer paso hacia el estudio objetivo del comportamiento de los animales corresponde cronológicamente a Thorndike”.

     Por consiguiente, en el filo de los siglos XIX y XX, en la fisiología. La física, las matemáticas y la técnica se establecieron las premisas para realizar un nuevo gran salto en el desarrollo de la teoría d los sistemas autorregidos.

     Ya en el primer tercio de nuestro siglo se perfila claramente la siguiente situación: por un lado, el rápido progreso en el campo de la automática, así como en el de la teoría y la técnica de la construcción de los sistemas autorregidos; y por otro, el triunfo cada vez mayor de la “tendencia instrumental en fisiología”, que lleva a la idea de considerar el organismo vivo como un sistema autorregido. La aproximación entre los medios técnicos utilizados en la fisiología y en la automática va acompañada de un intercambio mutuo entre los principios en que se basa la creación de los esquemas estructurales, las ideas de la modelación y los métodos de análisis y síntesis de los sistemas.

     No obstante, este proceso de intercambio de ideas y de medios técnicos se efectuaba de tarde en tarde y a saltos. Sólo ahora, en el segundo tercio de nuestro siglo, se reúnen en diferentes países equipos de fisiólogos y otros especialistas, que se plantean la tarea de elaborar conjuntamente y de forma sistemática toda una serie de problemas generales.

     En 1936-1937, en torno a N. Wiener, conocido matemático y profesor del instituto Tecnológico de Massachusetts, se reúne un pequeño grupo de científicos de distintas especialidades. Físicos, fisiólogos, matemáticos y especialistas en electrónica se agrupan para discutir conjuntamente algunos de los problemas básicos de la rama de la ciencia a la que Wiener daría posteriormente el nombre de cibernética. 

      En sus comienzos, el núcleo de este grupo lo constituyeron dos jóvenes físicos mexicanos: M. S. Vallart, alumno de N. Wiener en el Massachusetts Institute of Technology y que luego pasó a profesor de Física en el mismo, y el fisiólogo A. Rosenblueth, que ha desempeñado un relevante papel en el planteamiento de los problemas relativos a la teoría general de la dirección y de las comunicaciones, que abarca tanto a los organismos vivos como a los mecanismos y sistemas técnicos. 

      N. Wiener dedicó a Rosenblueth su Cibernética, editada en 1948. A. Rosenblueth fue uno de los discípulos y colaboradores más próximos de W. B. Canon (1871-1945), uno de los más importantes fisiólogos norteamericanos, amigo de Pávlov. Cannon se ocupó intensa y eficazmente del análisis de los procesos reguladores en los organismos vivos. Cuando se relacionó con Wiener, Rosenblueth trabajo a las órdenes de Cannon en la Escuela de Medicina de Harvard. Después se ha convertido en una de las figuras del Instituto Nacional de Cardiología de México.

     Muy pronto se incorporaron al citado grupo el joven matemático J. M. Bigelow, actualmente profesor de la Escuela de Estudios Superiores de Princeton, W. S. Mac Culloch, fisiólogo de la escuela de Medicina de la Universidad de Illinois, especialista del cerebro, y también W. Pitts, joven matemático, discípulo del profesor de la Universidad de Chicago R. Carnap, conocido especialista en el campo de la lógica matemática

     Bajo la influencia de Mac Culloch, Pitts comienza a aplicar los métodos lógico-matemáticos al análisis de los esquemas de unión de las fibras nerviosas (redes nerviosas). N Wiener señala que Pitts, independientemente de Shannon, dio un gran paso en la aplicación de la lógica matemática para analizar los esquemas de relés.

     En las charlas organizadas por este grupo, se estudiaban y discutían cuestiones comunes a la física, la fisiología, las matemáticas y la técnica. Se le dedicaba gran atención al problema de la analogía existente entre el organismo y la máquina. 

     Es digno de señalar que por aquel entonces la Academia de Ciencias de la U.R.S.S., crea una Comisión de telemecánica y automática, de la que, junto con ingenieros, forma parte el famoso biofísico académico P. P. Lázarev. En sus obras éste subraya repetidas veces la estrecha relación existente entre la fisiología y la técnica. Lázarev muestra en una serie de ejemplos el papel de los procedimientos automáticos (registradores automáticos, amplificadores, etc.) en el desarrollo de la fisiología. 

     Algo después, en Francia, a iniciativa del eminente fisiólogo L. Lapique se reúne un grupo de científicos de diferentes especialidades, en el que participa el especialista en cálculo matemático L. Couffignal, actual director del Instituto de máquinas de calcular de París. Este grupo se planteó también la tarea de discutir una serie de problemas de carácter general, relacionados con la cibernética. 

     En Inglaterra, en 1936, el matemático A. M. Turing publica un original trabajo sobre los principios generales en que se basa la construcción de las calculadoras. En él, Turing toca algunos de los problemas de la cibernética actual. En esa misma fecha, una serie de científicos ingleses, entre los que figuran J. Haldane, S. Lévi, J. Bernal, etc., manifiestan un gran interés por la investigación de las ideas y principios que integran hoy la cibernética, como disciplina científica.

     Sin embargo, es en Estados Unidos, y en el grupo de N. Wiener, donde el proceso de unificación de los filósofos, físicos, ingenieros y matemáticos en torno a los problemas teóricos de la dirección y de las comunicaciones alcanza mayor intensidad. Es probable que ello se deba a la circunstancia de que a la cabeza de semejante agrupación se hallase un matemático, precisamente una gran figura.

     Señalemos, por cierto, que en la U.R.S.S., la cibernética solo comenzó a desarrollarse a ritmo acelerado, cuando los eminentes matemáticos A.N. Kolmogórov, S. L. Sóbolev, A. Y. Linchin, etc. Se interesaron por sus problemas.

     Durante la guerra, N. Wiener se ocupo de una serie de importantes problemas relacionados con la teoría y la práctica de la dirección automática. Es sabido que a las investigaciones de Wiener en el campo de la cibernética precedió de su labor de perfeccionamiento d4el analizador diferencial de V. Bush y también el estudio realizado por el, junto con el doctor Lee Yukuing, de la teoría de las redes eléctricas.

     En 1940, Wiener se planteó la tarea de crear una calculadora capaz de resolver ecuaciones diferenciales con derivadas parciales (hay que señalar que la máquina de Bush estaba destinada a resolver ecuaciones diferenciales simples). Es interesante señalar que ya entonces Wiener, junto con Rosenblueth, propuso reconstruir el analizador diferencial de Bush y, en particular, incluir en el dispositivos de cifras, de memoria, así como otros para realizar operaciones lógicas, es decir, aquellos elementos sin los cuales no se concibe hoy día una calculadora electrónica. No obstante, no pudo llevar a la práctica él mismo semejante idea. Y solo en el transcurso de la segunda guerra mundial, con motivo de la realización de los proyectos para construir instalaciones de tiro automático contra objetivos dotados de gran velocidad, fueron ejecutados algunos de sus pensamientos. Wiener propuso al profesor del Massachusetts Institute of Technology, S. Caldwell, utilizar el analizador diferencial de Bush como modelo matemático de aparato para dirigir el fuego de artillería antiaérea contra aparatos voladores, cosa que fue llevada a cabo. Dirigir significa prever. Por eso, Wiener se dedico, junto con J. M. Bigelow, a desarrollar la teoría de la anticipación (previsión, predicción), que ulteriormente sirvió de base a los proyectos de una nueva clase de maquinas (las maquinas que adoptan decisiones y las llevan a cabo).

     Como es sabido, el fundamento matemático de esta teoría lo desarrolló en la U.R.S.S., en 1941, A. N. Kolmógorov. Aproximadamente en esta fecha Wiener y Bigelow llegaron a la conclusión de que los problemas referentes a la técnica de la dirección y la técnica de las comunicaciones son inseparables unos de otros, y que el concepto que los une es el de la comunicación (message) como una secuencia interrumpida o continua de acontecimientos (events) mensurables distribuidos en el tiempo. Surgió la necesidad de elabora la teoría estadística de la información (comunicación). La idea de la cantidad de información (amount of information), como su unidad de mediad les surgió casi simultáneamente a R. A. Fisher, conocido estadístico ingles, a C. Shannon, del laboratorio telefónico de la compañía Bell, y a Wiener. A Fisher le sugirieron esta idea los principios de la teoría clásica de la estadística, a Shannon, el problema de codificar las comunicaciones, y a Wiener el relacionado con el ruido y la señal en los filtros eléctricos.

     En 1943, Bigelow, Wiener y Rosenblueth publicaron un trabajo sobre los mecanismos teleológicos, es decir, de los que funcionan un circuito cerrado y en los cuales la fuerza motriz es la diferencia en el estado final del objeto ( del griego télos ), y su estado real. No se puede ocultar que el término “mecanismo teleológico” ha conducido a error a algunos filósofos soviéticos. Es sabido que la teología es una doctrina idealista, según la cual todo en el mundo es racional, ya que Dios ha dotado a cada organismo de un objetivo interno, que predestina el sentido del desarrollo. Bigelov, Rosenblueth y Wiener no utilizaron este término en su aceptación filosófico-religiosa, sino para denominar una nueva clase de mecanismos, los mecanismos con un fin determinado.

     Los mencionados autores parten del concepto de comportamiento del sistema, comprendiendo por comportamiento cualquier modificación del objeto, descubierta desde fuera. Distinguen comportamiento activo y pasivo. Según ellos el comportamiento activo puede ser de dos tipos: casual (purposeless or random) y orientado (con un fin determinado, purposeful). El termino purposeful significa que la acción o el comportamiento se pueden interpretar como encaminados a la consecusion de un fin, es decir, de una condición terminal en la que dicho objeto alcanza determinada relación en el tiempo y el espacio con respecto a otro objeto o acontecimiento.

      Estos científicos diferencian los mecanismos dirigidos hacia un fino, mejor dicho, que persiguen su consecución, de aquellos que han sido construidos de acuerdo con un objetivo determinado, pero que no poseen—según su propia forma de expresión—determinadas condiciones finales a las que tiende tal o cual mecanismo. De acuerdo con ello la ruleta, el reloj y la escopeta no son un purposeful mechanism. En cambio, a un torpedo y al dispositivo encargado de buscar el blanco, así como diferentes sistemas de seguimiento los clasifican como maquinas cuyo comportamiento está motivado por la consecución de un fin (with intrinsic purposeful behaviour).

     Un comportamiento orientado hacia un fin de forma activa puede tener retroacción negativa (teleológico) y carecer de retroacción. Esto último implica la ausencia de señales desde el objetivo, que modifiquen el comportamiento (la actividad) del objeto. El comportamiento puede incluir elemento de previsión (un gato persiguiendo un ratón) o prescindir de ellos (un perro rastreara una huella porque percibe información en forma de una señal química olfatoria).

     Wiener y sus coautores consideraban que la aplicación del análisis dinámico del comportamiento tanto de las maquinas como de los organismos vivientes, a pesar de la complejidad de estos últimos, manifiesta una semejanza, una analogía entre los objetos del mundo orgánico e inorgánico, mientras que el análisis funcional subraya las profundas diferencias que separan a tales objetivos.

     La estructura de los organismos vivos es fundamentalmente coloidal (moléculas proteínicas de gran tamaño, complejas y anisotrópicas). Las máquinas, por el contrario, están constituidas por moléculas simples.

     Desde el punto de vista energético, las máquinas se caracterizan, por lo común, por una diferencia relativamente grande de potenciales, que les permite acumular rápidamente energía. En los organismos, la energía ésta distribuida con mayor uniformidad y no es muy lábil. En las máquinas y aparatos eléctricos la conductibilidad es electrónica, en tanto que los organismos las variaciones suelen ser de origen iónico.

      El trabajo de Wiener y de sus coautores sobre los mecanismos teológicos sirvió de punto de partida para las investigaciones tanto de los dispositivos automáticos naturales como artificiales.

     En el Congreso Internacional de Cibernética celebrado en Junio de 1956 en Namur (Bélgica), una de las potencias – a cargo del ingeniero francés Ollivier – llamo la atención sobre el hecho de que ciertos organismos vivos se asemejan en cuanto a su estructura a los sistemas automáticos que funcionan según un ciclo de operaciones determinando de forma rígida y no poseen la facultad de reaccionar a los cambios de factores que condicionan el comportamiento del sistema. Citó como ejemplo al amófilo, que tiene un proceso especifico de reproducción. Este insecto cava previamente un agujero en la arena para introducir después en él la oruga que a paralizado con su aguijón, y que servirá de medio nutritivo a los huevos que el amófilo colocará en el agujero y cubrirá cuidadosamente de arena. Resulta, sin embargo, que este animal es incapaz de reaccionar tan siquiera al hecho de que la oruga sea extraída del agujero durante la puesta de los huevos. En el transcurso del proceso de observación de la labor de la mariposa, el investigador retira la oruga, suprimiendo de esta forma las veces nutritivas de los huevos, lo cual, sin embargo, no impide al insecto continuar poniendo los huevos y tapar después cuidadosamente el agujero.

     En una fase concreta de su evolución, muchos organismos carecen de determinadas retroacciones, de determinados elementos sensoriales (órgano de reacción). Estos organismos no se hallan en condiciones de adaptarse por completo a los cambios del medio. Sus acciones están orientadas, pero no siempre son racionales. Con frecuencia la utilidad es fruto de la casualidad. El propio Ollivier citó como ejemplo el comportamiento del coleóptero denominado ciervo volante, cuando se halla patas arriba. Durante los primeros minutos el insecto realiza una serie de movimientos perfectamente coordinados: al igual, que cuando anda por el suelo, mueve las patas y trata de separar sus élitros y desplegar las alas. Todos estos movimientos no le permiten, sin embargo, adoptar la postura normal, debido a lo cual el escarabajo se fatiga y comienza a moverse de un lado para el otro. Sus movimientos se hacen cada vez mas desordenados: sus patas se mueven independientes de otra y los élitros se separan cada uno por su lado. Entre las variadas combinaciones que resultan de movimientos tan desorganizados y desordenados, una de ellas tiene éxito y el animal vuelve a encontrarse sobre sus patas.

     Como han demostrado numerosos experimentos, en este caso no se trata de un “aprendizaje”, sino de una combinación casual de movimientos desordenados, mediante la cual el coleóptero consigue volver a su posición normal.

     La clasificación propuesta por N. Wiener y sus coautores representan una importante etapa en el desarrollo de la cibernética, ya que constituye un intento de analizar la dinámica del comportamiento de un sistema independientemente de su pertenencia al mundo orgánico o a la esfera de la técnica.

      En relación con lo dicho no podemos por menos de señalar las investigaciones de un notable especialista en el campo de la regulación automática de las máquinas, el mecánico soviético Y. I. Grdin, que ya a principios del siglo XX publicó una serie de trabajos sobre la dinámica dotados de las llamadas conexiones volitivas.

     Respecto a los trabajos en los que se desarrollan ideas que sirven de base a la clasificación expuesta, hay que señalar el libro de W. Ross Ashby An Introduction to Cybernetic, editado en 1956, en el principio del llamado “cajón negro”. El “cajón negro” es un recipiente precintado, que encierra una serie de elementos para el observador. El cajón está dotado de conductores eléctricos de entrada y salida. Haciendo que penetren en el cajón unas señales eléctricas, y estudiándolas a la salida, el observador deberá determinar el contenido del mismo y sacar conclusiones acerca de sus elementos y su estructura.

     El grupo de N. Wiener dio un importante paso en el ámbito de la modelación del aparato de la actividad nerviosa superior.

     Con anterioridad se realizaron ya intentos de llevar al cabo semejante modelación. Por ejemplo, el fisiólogo norteamericano R. Lillie creó en 1992 un “nervio artificial”, cuyo modelo consistía en un alambre de hierro tratado químicamente, que al ser arañado con una aguja metálica o conectada a una línea eléctrica de alta frecuencia se comportaba de modo semejante a un nervio vivo. N. Wiener y sus colaboradores fueron más lejos que tales experimentos y trataron de modelar el aparato de la actividad nerviosa superior con ayuda de la electrónica, y en particular de las calculadoras electrónicas.

     En 1943 Wiener expuso sus ideas a J. von Neumann, uno de los matemáticos actuales más eminentes (Escuela de Estudios Superiores de Princeton) y también a los conocidos especialistas en el campo de la técnica del cálculo N. Iken (Universidades de Harvard) y Holdstein (Universidad de Harvard) y Holdstein (Universidad de Pensilvania). Durante el invierno de 1943-44 se celebró en Princeton la primera reunión conjunta, a iniciativa de Wiener y Neumann. La técnica electrónica de calcular estuvo representada por Holdstein; en nombre de un grupo de fisiólogos asistieron Mac Culloch y Lorento de No, del Instituto Rockefeller, figurando Wiener, Neumann y Pitts como matemáticos. En la reunión se estableció un plan general de trabajo. En el verano de 1945 Wiener visitó a Rosenblueth en el Instituto de Cardiología de México, y allí tuvo ocasión de discutir con el antes mencionado fisiólogo W. B. Cannon el temario concreto de los trabajadores de investigación en el campo de la fisiología de la actividad nerviosa, en la que se preveía la amplia utilización de los métodos estadísticos.

      Uno de los trabajos que se llevaron al cabo fue el análisis de la dinámica de la vibración del músculo cardíaco. Merece la atención el hecho que O. G Selfridge (Massachusetts Institute of Technology), asesor de este trabajo, construyera después un conocido modelo cibernético, la máquina de autoaprendizaje “pandemonio”. 

      Es necesario señalar el papel de J. Von Neumann en la creación de la cibernética como ciencia. Si a Wiener le corresponde el haber puesto en claro la importancia de información en los procesos de dirección, es Neuumann el autor de los trabajos básicos en el campo de la estructura de los sistemas de dirección y en el de la investigación de los principios generales de su conformación. Al mismo tiempo Neumann es el autor de una de las primeras investigaciones en teoría de los juegos, que tiene, como se sabe, no poca importancia en la cibernética actual. 

     A partir de 1946, se celebran de forma sistemática en EE.UU conferencias sobre los problemas de la cibernética, habiéndose reunido diez hasta el momento actual. Los resultados se publican en los boletines Cybernetica. En la primera de ellas (primavera de 1946), aparte el núcleo de Wiener, que se reunió en Princeton en 1947, participaron algunos psicólogos, sociólogos y antropólogos. La primera conferencia estuvo dedicada al problema de la retroacción. Después de la conferencia, Wienner y Rosenblueth realizaron en el instituto de Cardiología de México una gran investigación experimental, para poner en claro el papel de la retroacción en el sistema nervioso. Partiendo de la consideración del musculo como un sistema dinámico que se hallase bajo la acción de fuerzas excitadoras, investigaron los procesos de transición que tenían lugar en el sistema, haciendo usos de ciertos casos de la metodología expuesta por Mac Culloch en su libro Teoría de los sistemas de seguimiento, publicado en 1945.

     Los resultados de este trabajo fueron expuestos en la segunda conferencia de cibernética (otoño de 1946) y también en la reunión celebrada en la Academia de Ciencias de Nueva York (1946) . Se elaboro un plan quinquenal en cuya realización participaron el Instituto Rockefeller, El Instituto Nacional de Cardiología de México y el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

      Uno de los primeros resultados prácticos del trabajo realizado por el grupo cibernético de Wiener fue un aparato que permitía a los ciegos “Leer” textos impresos “al oído”. Diferentes inventores pusieron numerosos esquemas que mediante un fotoelemento transformaban las letras de imprenta en sonidos de diferentes tonos. La mayor dificultad, sin solución, consistía en la imposibilidad de lograr que le tono del sonido fuera independiente de las dimensiones de la letra. Con ayuda de las indicaciones de Wiener , Mac Culloch y Pitts construyerin un aparato basado en el principio de la pantalla de ajuste de la televisión , en la que cada signó se compara con un patrón de referencia .El fisiólogo norteamericano Bonin, que asistía a la demostración , llamo la atención sobre el hecho de que el dibujo del aparato se asemejaba mucho a la representación esquemática de la cuarta capa del centro visual de la corteza cerebral , observación que resulto muy valiosa y que fue utilizada durante el proceso de perfeccionamiento del aparato y también para elaborar la teoría de la reproducción de las imágenes , en la que se han tenido en cuenta las particularidades anatómicas y fisiológicas del centro visual de la corteza cerebral.

     Esta teoría ha permitido llegar a explicar el proceso del reconocimiento de las imágenes, y en particular por qué percibimos un cuadrado como tal, por mucho que verían sus dimensiones. Resulta que modulando la cuarta capa del centro visual de la corteza cerebral es posible crear un sistema técnico perfecto que permite sustituir un cierto grado el órgano de la vista. En el curso de la creación de este mecanismo modelador se logro establecer la coincidencia aproximada entre el tiempo de ajusto de los cuadrados en la televisión y el del ritmo alfa en el cerebro.

     Los resultados, tanto teóricos como experimentales, de la labor del grupo le permitieron a Wiener escribir a comienzos de 1947 la parte fundamental de su libro, que vio la luz en 1948. Hay que señalar que el manuscrito de la obra fue discutido no solo en Norteamérica sino también en otros países. Durante la primavera de 1947 el autor fue invitado al congreso celebrado en Nancy, dedicado a los problemas del análisis armónico.

      Wiener empleo su viaje a Europa para discutir las ideas básicas de su obra con una serie de científicos ingleses y franceses. Durante las tres semanas que permaneció en Inglaterra converso sobre problemas de cibernética con Haldane , Turing, Bartlet, Levi y Bernal . En Francia tuvo la oportunidad de intercambiar opiniones con Blanc- Lapierre y Lebb . En la conferencia de Nancy sus ponencias sobre el análisis armónico coordinaron –según expresión de Wiener- las ideas de la estadística con las de la técnica de las comunicaciones en un aspecto totalmente de acuerdo con el punto de vista cibernético. Entre las personalidades con quienes Wiener discutió los puntos principales de su libro figuraba también el bioquímico húngaro profesor Sent-Djerd, cuyas ideas de esta cuestión coincidieron con las del autor de Cibernética.

      Los trabajos del grupo de seguidores de Wiener aparecen en diferentes publicaciones: sin embargo, su órgano permanente lo constituían los ya mencionados cuadernos de trabajos de la conferencia m que comenzaron a publicarse de forma sistemática a partir de 1950. En ellos se trataron las más diversas cuestiones : el aspecto psicológico de la percepción, el primer potencial la adaptación del individuo, al teoría cuántica de la memoria , el posible mecanismo de los procesos del recuerdo y el reconocimiento y las prótesis sensibles; algunos problemas relacionados con el concepto del numero monovalente en el sistema nervioso central ; forma y grado en que puede ser desfigurada el habla sin dejar de ser comprensible ;experiencias en el estudio de los idiomas primitivos: acerca de la utilidad del estudio de abstracciones lingüísticas de alto grado ;sobre la formación del significado de la palabra; el desarrollo del lenguaje en la primera infancia; sobre las relaciones entre la función simbólica en la formación del lenguaje y en la neurosis; sobre la relación entre lo consciente y lo inconsciente en la hipnosis; sobre la comunicación entre los animales; sobre la maquina que resuelve problemas; sobre las propiedades lógicas de las maquinas; el papel del estado de animo en la comunicación entre las personas; la importancia de las emociones en los sistemas con retroacción; el desarrollo y el aprendizaje en el pulpo; la excitación y la inhibición como excitación casual (estimulo) de los órganos sensoriales; la investigación de la transmisión de señales por los conductos nerviosos; los mecanismos de retroacción en biología, etcétera.

     El desarrollo de la cibernética estimuló particularmente la aparición y perfeccionamiento de mecanismos técnicos de nueva clase. Lo fundamentalmente nuevo en estas maquinas es que tienen la propiedad de realizar operaciones lógicas, ya que no se limitan a acumular mecánicamente información sino que la comparan con diferentes influencias externas y sacan conclusiones sobre la necesidad de tal o cual reestructuración de los parámetros del sistema, o incluso de la modificación de las conexiones estructurales del mismo. Por ejemplo, el especialista ingles en encefalografía G. Walter construyo en 1951–1952, en colaboración con su esposa, varias tortugas electrónicas que se movían en dirección a un foco luminoso. Una de ellas, ELSIE (Electro – Light – Sensitive – Internal External), se movía por la habitación, encontrando el camino hacia el foco de luz a través del laberinto de muebles, y cuando se le agotaba la reserva de energía se aproximaba ella misma a su “madriguera” y se conectaba automáticamente con la fuente de corriente necesaria para cargar la batería.

     C. E. Shannon construyó en 1951 un “ratón” electro–magnético capaz de dirigirse hacia un trozo de “tocino” a través de un laberinto con gran numero de tabiques. Al principio, el ratón “buscaba” el camino, después de tropezar con muchos de los obstáculos del laberinto, pero luego lo recordaba y al repetir la prueba “llegaba” al trozo de “tocino” sin desviarse del camino recto.

     La maquina mas curiosa es el homeostato de Ashby. Ya a principios de siglo, W. B. Cannon mostró que los organismos vivos al igual que los mecanismos empleados en los laboratorios, las fabricas y el hogar, mantienen automáticamente constantes una serie de parámetros de importancia vital para ellos (los organismos), como son: la temperatura, el nivel de azúcar en la sangre, la cantidad de agua en los tejidos, etc. Esta facilidad de los organismos vivos de adaptarse al medio ambiente y de establecer un equilibrio estable entre ellos y el medio es lo que Cannon denominó homeostasis.

     Para conservar de forma permanente este equilibrio necesario, los organismos vivos poseen la facultad de adaptarse al medio ambiente.

     Las máquinas carecen de la propiedad de adaptación. Eso sucedía –declara N. Wiener– hasta 1952, en que Ashby publica Design for a brain, en el que describe su homeostato. La función de éste no sólo consiste en conservar la estabilidad sino en encontrar y mantener entre los parámetros la relación que le permita ser estable. Por consiguiente el homeostato tiene la facultad de auto organizarse, y Ashby lo considera como el modelo de un mecanismo capaz de mantener dentro de determinados límites las constantes biológicas de que hemos hablado mas arriba.

     En la cibernética y la sociedad, Wiener escribe que el descubrimiento de Ashby constaba de cinco sistemas detectores: cuatro fundamentales y uno auxiliar. En la actualidad ha sido construido un nuevo homeostato dotado de 20 sistemas detectores elementales, y se está proyectando una instalación que constará de 100 sistemas detectores, en la que las lámparas electrónicas serán sustituidas por transistores.

     En 1953 C. E. Shannon y E. F. Moore publicaron un trabajo describiendo una maquina que tiene como objetivo analizar y proyectar esquemas de contactos sobre la base de relés. Esta maquina “comprueba” so los esquemas corresponden a las condiciones técnicas exigidas y “simplifica” el esquema, poniendo de manifiesto los conceptos sobrantes que hay en él. Ambos trabajos demuestran que en un periodo de tiempo muy corto la cibernética ha recorrido un largo camino, pasando de la formulación de las tareas generales a la construcción de maquinas concretas de un tipo totalmente nuevo. Como resumen de este pequeño esbozo, trataremos de formular algunas conclusiones de carácter general.

     La cibernética no ha surgido como Venus, de la espuma del mar, sino como resultado del desarrollo multisecular de las ideas, los métodos y los medios de diferentes ramas de la ciencia y la técnica. De igual modo que la nave de muchos remos, gobernada por el primer cibernético griego se distingue de la nave satélite de la tierra, dirigida por radio por un ingeniero soviético, se diferencian la cibernética de la antigua Grecia y la actual. La cibernética es, ante todo, una ciencia compleja, que abarca y generaliza los éxitos de múltiples ciencias y, en primer lugar, de las ciencias matemáticas, físicas, biológicas, biofísica, técnicas y económicas.

     El intercambio de ideas y la interconexión entre las mencionadas esferas de la ciencia tuvieron al principio un carácter casual, pero paulatinamente fueron adquiriendo, en el transcurso de los siglos, cierta sistematización. Donde se perfilan con mayor claridad la relación es entre la fisiología y la técnica. En el siglo XX, la interconexión entre las esferas de la técnica y la fisióloga, por ejemplo, la " tendencia instrumental " en fisióloga, han alcanzado su máxima expresión. Se puede señalar que muchos de los puntos de desarrollo de la fisióloga coinciden con la invención y la introducción de los correspondientes aparatos por parte de la automática.

      Por su parte, también la analogía entre los organismos vivos y los mecanismos técnicos va adquiriendo un contenido creador, siendo de utilidad en la creación de aparatos técnicos que reproducen las funciones del aparato de la actividad nerviosa superior (por ejemplo, el computo, la dirección programada, la regulación automática, etc.). Los mecanismos y los sistemas de regulación automática no sirven tan sólo como medio auxiliar para llevar al cabo las investigaciones y los experimentos en el campo de la fisiología, sino que se utilizan en calidad de modelos de los organismos vivos como complejos de sistemas dinámicos dotados de retroacción.

     La analogía entre el organismo vivo y la maquina dejan de ser un procedimiento y pasa a ser un método de análisis. Los ingenieros y los fisiólogos comienzan a utilizarlo para investigar las leyes de formación y los principios de acción de los sistemas automáticos tanto naturales (creados por la naturaleza) como artificiales (creados por el hombre).

     La aproximación entre los conceptos sobre el organismo vivo y los sistemas autorregidos artificialmente hallan su expresión en la unidad de criterio adoptada para describir e interpretar su estructura y comportamiento, la cual se basa en la estadística y en la física estadística.

      A partir de la segunda mitad del siglo pasado se deja sentir cada ves con mayor intensidad la insuficiencia de limitarse a investigar los movimientos de los sistemas mecánicos empleando únicamente las ecuaciones de la mecánica clásica. Esto se hace todavía más evidente respecto a los sistemas con un elevado numero de grados de libertad. Y es precisamente la aplicación de los métodos estadísticos de análisis lo que permite descubrir un tipo especial de leyes, que dependen precisamente de este elevado numero de grados de libertad.

Bibliografía: Introducción e historia de la cibernética, A. V. JRAMOI, P. 5-28

Estas son las preguntas a las que deben encontrar respuesta para comentar en la próxima clase:

1. ¿Que es retroalimentación o feedback?

2. ¿Cuáles son los tipos de retroalimentación? y explicalos:

3. ¿Qué es un sistema de control?

4. ¿Que es un sistema de control de lazo abierto y de lazo cerrado?

5. Características de los sistemas de control:

Esta liga les puede servir para algunas de estas preguntas:

http://www.sapiensman.com/control_automatico/

Nota: Retroalimentación y realimentación es lo mismo.