Cibernética

ACERCA DE LA CIBERNETICA.
De “MECANISMOS DE REGULACIÓN” , Bruno Günter y Gabriela Díaz
Ediciones de la Universidad de Chile, 1980.
Si bien es cierto que el término platónico de “timonel”, kibernitis en pronunciación
neohelénica, fue latinizado po N. Wierner (1948), para convertirlo en Cibernética,
es interesante señalar que el concepto de retroalimentación y de sistemas en
circuito cerrado ya fue introducido en la Fisiología por W.R. Hess (1942) y desde
1925 por R. Wagner; empero, estas dos contribuciones esencialmente fisiológicas
tuvieron escasa repercusión en el ambiente científico mundial, pues siguió
prevaleciendo por muchos años la respuesta “refleja” en circuito abierto: receptor
 vía aferente  centro de reflexión  vía eferente  efector.
Con el descubrimiento de la función de los husos musculares y de los receptores
tendinosos de Golgi como elementos esenciales del circuito de autorregulación de
la contracción muscular in situ pudo en verdad cerrarse el circuito. Fueron
precisamente Rosenblueth. Wiener y Bigelow los primeros en concebir los reflejos
posturales en “circuito cerrado”, y ellos utilizaron el fenómeno del “clonus rotuliano”
como un modelo de sistema con retroacción (feedback).
No obstante, si se revisa la historia de las ciencias y de la tecnología, se descubre
que la idea de un control por retroacción (feedback) ya fue descrito en la
antigüedad griega, como lo señala Mayrl. Es así como el primer dispositivo de
control por retroacción que se conoce en la historia de las ciencias fue inventado
por el mecánico griego Ktesibios, aproximadamente 300 años a.C., estando ese
último al servicio del rey egipcio Ptolomeo II en Alejandría. Dicho dispositivo se
refiere a un “reloj de agua”, que consta de un gran receptáculo, un flotador y un
dispositivo valvular que ocluye el flujo de entrada cuando el nivel en el
compartimiento alcanza una altura determinada. El circuito equivalente,
representado en forma de diagrama en bloque, sería según Mayr, el que se
observa en la figura 1.
SEÑAL DE COMANDO
PERTURBACION
VARIABLE CONTROLADA
Presión de la oferta
De agua
Posición
+
Deseada para
El flotador
-
Apertura
de la válv.
Flujo de
Nivel de agua
Vaso regulador
Válvula
Posición del flotador
Nivel de agua
Flotador
1
Fig.1. Diagrama de bloque del primer dispositivo hidráulico con retroacción, inventado por Ktesibios
Solamente en el siglo XVII un ingeniero holandés, Cornelis Drebbel, inventó el
primer “termostato”, es decir, un dispositivo regulador que era capaz de mantener
constante la temperatura en un determinado sistema, a pesar de las
perturbaciones térmicas de origen exógeno.
En el siglo siguiente, y esta vez en Inglaterra, Edmund Lee patentó en 1745 un
mecanismo regulador que automáticamente era capaz de orientar las aspas del
molino, a fin de que éstas siempre estuviesen dirigidas en dirección al viento,
obteniendo así el máximo de rendimiento mecánico AI mismo tiempo dicho
mecanismo automático permitía controlar la velocidad de rotación de las aspas
con el propósito de asegurar una molienda uniforme del trigo y evitar así el
desgaste anormal de las piedras del molino.
Sin embargo, el descubrimiento más importante de un sistema de regulación
basado en el principio de retroacción negativa, fue realizado en 1788 por James
Watt (1736-1819), al inventar este el “regulador centrifugo de velocidad” para las
maquinas a vapor, con lo cual se inicia la primera revolución industrial.
La segunda revolución industrial está vinculada directamente con la introducción
de la Cibernética en la tecnología moderna por parte de N. Wiener ( 1894-1964),
liberando al hombre del control personal del proceso de manufactura mediante
“máquinas-herramientas”.
En síntesis, la primera revolución industrial reemplazó a la fuerza muscular del
hombre por la máquina a vapor, y la segunda revolución industrial reemplazó el
control de los procesos mecánicos por operadores especializados, por sofisticados
sistemas electrónicos, que se basan en los principios cibernéticos de control.
TELEOLOGIA
La más antigua interpretación del mundo biológico se refiere a la investigación de
las “causa finales”; se trata por consiguiente de una concepción teleológica de la
Biología. Esta teoría fue originalmente preconizada por Aristóteles de Stagira (384322 a.C), quién concibió al organismo como "un todo indivisible", animado por un
principio activo que realiza sólo lo que es posible, que conduce al organismo hacia
una existencia óptima y hacia fines predeterminados. Al principio activo o a la
energía activa específicamente biológica la designó neologismo: “entelequia"', que
etimológicamente significa "tener el fin en si mismo".
La “entelequia" aristotélica es esencialmente un principio “vitalista", es decir, se
trata de una característica que es común a todos los seres vivos y que por
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consiguiente no se encuentra presente en la materia inerte del mundo físico.
El vitalismo prevaleció como doctrina biológica durante toda la Antigüedad y la
Edad Media encontrándose incluso en los Tiempos Modernos, desde el momento
que numerosos filósofos (Tomass de Aquino, Scheling, Hege, Driesch y Bergson)
fueron ardientes partidarios del, vitalismo. Es así como las ideas teleológicas de
Aristóteles prevalecieron en el pensamiento occidental por mas de 2000 años; a
pesar de que esta interpretación filosófica de la biología en realidad fue refutada
antes de que naciera el autor de ella. En efecto Kleiber (1967) hace notar que el
médico y filósofo Empedocles de Agrigento (483-424 aC) había sostenido que:
“Los fenómenos naturales acontecen al azar y que los productos formados
(plantas y animales} sola mente sobreviven si se adaptan al ambiente; en cambio
los animales con cabezas humanas (centauros) son eliminados; la supervivencia
de los más aptos también sucede al azar".
Es interesante hacer notar que las ideas de Empedocles se adelantaron en 2500
años a las concepciones de Charles Darwin (1809-1882) acerca de la evolución de
las especies y de la selección natural.
En contraposición con los filósofos partidarios del “vitalismo" y de la "teleología",
Kant (1724-1804) afirma que esta última solamente tiene valor heurístico", es
decir, que representa sólo una manera de enfocar los problemas y que puede ser
útil para descubrir o encontrar nuevas e inesperadas relaciones, pero que dicho
principio es incapaz de explicar satisfactoriamente un fenómeno desconocido. Es
también notable el hecho, que la filosofía natural contemporánea siga
considerando a la “entelequia” como una fuerza actuante, que no obra al azar
como las fuerzas físicas, sino que ella esta dirigida hacia un fin, como si fuese una
acción humana. La entelequia no seria una realidad física o psíquica, sino que una
realidad metafísica.
De acuerdo a los filósofos existen cuatro formas de concebir a la “teleología”,
puesto que ella puede ser:
1) antropocéntrica, cuando se afirma que todo está hecho para satisfacer a las
necesidades del hombre;
2) metafísica, cuando se admite que existe una finalidad de carácter universal;
3) trascendente, cuando se supone la existencia de un ser extraterrenal, que
determina los fines que se deben alcanzar (idea de Dios); e
4) inmanente, cuando el fin o la finalidad se encuentra en los seres mismos, como
sucede por ejemplo con la entelequia aristotélica.
Empero ¿qué opinan los matemáticos y los físicos acerca de la teleología?
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A continuación resumiremos algunas de las opiniones más relevantes al respecto:
1) Descartes (1596:1650) dice que “no se pueden conocer los designios divinos”;
2) Galileo (1564-1642) afirma que la “teleología de los escolásticos es inútil”;
3) Newton (1642-1727), insiste en que “el movimiento de los planetas no es
producto de causas naturales exclusivamente, sino que deberían existir otras
influencias provenientes de agentes inteligentes”;
4) Leibniz( 1646-l7l6) en su “Teodicea afirma que Dios creó el mundo, éste no
requiere de una supervisión, ni necesita la reparación de sus defectos” ; y
5) Goethe (1749 -1833), poeta y científico, dice que “la entelequía es un fragmento
de la eternidad, que penetra y vivifica al cuerpo”.
Hemos creído oportuno insistir en los antecedentes históricos y filosóficos del
concepto teleológico o finalista, porque todos los sistemas de control, ya sean
biológicos o tecnológicos, obedecen en su funcionamiento a ideas finalistas, ya
que el objetivo de todos los procesos de regulación es la mantención de una
variable dentro de un rango bien definido, y cuando por alguna causa se desvía de
la norma, los mecanismos de regulación lo vuelven a colocar automáticamente en
la zona normal. Por consiguiente, la teleología se refiere a la tendencia natural de
los sistemas biológicos a alcanzar un estado final ideal.
Por otra parte, la ciencia clásica que es preferentemente analítica (cartesiana) y
determinista, no es capaz de explicar estas tendencias finalistas de los sistemas
naturales (biológicos) y artificiales (control automático). Solamente la Cibernética
ha sido capaz de excluir tanto las entelequias aristotélicas como las explicaciones
vitalistas de los procesos biológicos debido a que en ellos no existe una
causalidad lineal sino que circular, que es capaz de mantener un régimen
estacionario (steady state) en situación de equilibrio dinámico y que es
precisamente la finalidad del sistema regulador. Cualquier perturbación, ya sea de
origen exógeno o endógeno, producirá un desplazamiento con respecto a la
norma; empero esta señal de error es corregida de tal manera que paulatinamente
el error tiende a cero, con lo que se cumple el propósito u objetivo de un sistema
regulador.
Es tan cierto lo que se afirma mas arriba, que el trabajo original y que marcó el
punto de partida de la concepción cibernética fue precisamente el trabajo de
Rosenblueth, Wiener y Bigelow del año 1943, publicado en la revista Philosophy
of Science bajo el título “Behavior, purpose and teleology”, es decir,
“comportamiento, propósito y teleología”.
Para terminar con una nota de humor británico, séanos permitido citar
textualmente un comentario algo irónico del biofísico canadiense contemporáneo,
A. C. Burton, quien dice:
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“Someone, probably a Frenchman,. said that teleology was a mistress; that no
biologist could live without; yet he would be ashamed to be seen on the streetwith
her”.
DETERMINISMO
Una posición antagónica al “vitalismo” prevalente fue sustentada por Rene
Descartes (1596-1650), cuyo determinismo científico lo llevó a concebir a los seres
vivos desde un punto de vista estrictamente mecanicista. Este filósofo y
matemático francés hacia la siguiente distinción:
1) existe una substancia o materia pensante (res cogitans) y que se encuentra
concentrada en la epífisis o glándula pineal, lugar en que se localiza el alma y la
mente; y
2) una materia propiamente tal (res extensa).
De acuerdo al enfoque cartesiano este se limita a identificar las causas “eficientes”
y no las causas “finales” como lo hace el vitalismo. Los cartesianos investigan las
causas de los fenómenos y se preguntan: por qué, cómo y cuándo suceden los
fenómenos naturales. En cambio los vitalistas sólo se interesan por la finalidad del
proceso y se preguntan “para que” sirve tal o cual estructura o función. El
pensamiento cartesiano respecto a los seres vivos puede sintetizarse en la forma
siguiente:
1) el alma y la mente de un sujeto se encuentran localizados en la epífisis (res
cogitans);
2) el resto del sistema nervioso central puede ser considerado como un
“autómata", que por lo tanto es susceptible de ser analizado como cualquier otro
mecanismo (res extesa);
3) todo mecanismo por complicado que fuere, podrá ser comprendido por medio
del análisis de sus componentes, debiéndose además estudiar las interrelaciones
entre las diversas partes que lo componen;
4) del estudio exhaustivo de las “partes” se puede llegar a comprender “el todo”; y
5) los organismos son máquinas físicas y físico-químicas.
Cabe señalar que este enfoque “mecanicista” de la Biología y de las demás
Ciencias, como la Física y la Química, ha sido extraordinariamente fecundo,
puesto que ha dado origen a notables progresos de todas las Ciencias. Basta
recordar que en el estudio de la Fisiología se comenzó por observar primeramente
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el animal total, después sus diferentes órganos en forma aislada, más tarde las
células y finalmente los componentes subcelulares. En cambio, el vitalismo no ha
podido aportar argumentos experimentales mas que problemas no resueltos par el
mecanicismo y el determinismo científico, a excepción de las investigaciones del
zoólogo y filósofo aleman Hans Driesch (1867-1941) del cual hablaremos al
referirnos al “neovitalismo".
NEOVITALISMO
Como lo describe tan gráficamente D. Papp, los neovitalistas se propusieron
combatir a los mecanicistas cartesianos con sus propias armas: la
experimentación. Con este fin realizó Driesch una serie de ingeniosos
experimentos en huevos de erizo de mar, que previamente habían sido
fecundados artificialmente. Comparó la evolución de:
a) un óvulo fecundado normal;
b) un huevo después de la primera división celular, eliminando a continuación a
uno de los dos blastómetros; de este modo queda sólo una mitad del huevo
original;
c) dos huevos fecundados y fusionados en uno solo; y
d) un óvulo fecundado después de haber desplazado el núcleo mediante
centrifugación de su posición normal.
Al comparar, ahora la evolución larval de todos estos diferentes óvulos(a, b, c, d),
encontró Driesch que todos ellos dieron origen a larvas completas. Era evidente
que estos resultados eran contrarios al mecanicismo cartesiano y significaron un
decidido apoyo a la tesis vitalista.
Driesch se hizo a continuación las siguientes preguntas, según Papp: ¿ Dónde hay
un dispositivo mecánico, que cortado en dos pudiera funcionar como si nada
hubiese ocurrido ?
¿Dónde hay un mecanismo que regenere sus miembros o que sea capaz de
reproducirse? Esta segunda pregunta dice relación con experimentos de
regulación en la tubularia, un pólipo de organización muy primitivo. Sin embargo,
los experimentos del embriólogo aleman Hans Spemann (1869-1941), premio
Nobel de Medicina y Fisiología, dieron por resultado el descubrimiento de los
“organizadores”, principios químicos de origen endógeno que regulan la
embriogénesis y que podían explicar los resultados obtenidos por Driesch.
El carácter metafísico de la entelequia aristotélica quedaba nuevamente de
manifiesto, desde el momento que dicha entidad conceptual, la entelequia, no
ocupa espacio, no tiene energía y no participa directamente en los procesos
bio1ógicos; de manera que: estos atributos negativos sólo eran enmascarados con
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un neologismo griego sin existencia real.
A este propósito vale la pena recordar que en el “Fausto” de Goethe ( 1749 -1833)
aparece Mefistófeles diciendo:
“Denn eben, wo Begriffe fehlen, da stellt ein Wort zur rechten Zeit sich ein”.
Traducido libremente diríamos: “Así pues, donde faltan conceptos, una palabra
aparece oportunamente”.
CRITERIOS ECLECTICOS
En vista del antagonismo irreductible entre vitalistas y mecanicistas, surgió un
tercer grupo que preconiza una posición ecléctica; algunas de estas ideas son:
Conclin: “there may be good grounds for holding that mechanism and teleolo are
complementary views of nature, neither excluding the other”, es decir, “hay buenas
razones para sostener que mecanicismo y teleología son visiones
complementarias de la naturaleza, ninguna excluye a la otra”.
Woodbridge: “teleology and mechanism are corrrrelative, other than opposedd”,
esto es, “teleología y mecanicismo son correlativas, más bien que opuestas”.
Leibniz: ”et les deux régnes, celui des causes finales son harmonieux eux”, es
decir, “y los dos reinos, aquél de las causas eficientes y el de las causas finales
armonizan entre sí”.
Reichenbach: “Darwin's theory of natural selection is the tool by which the
apparent teleology of evolution is replaced by causality” Cabe señalar que la teoría
darwiniana de la selección natural es la herramienta por medio de la cual la
aparente teleología de la evolución es reemplazada por la causalidad.
Estas diversas opiniones de aparente compromiso revelan que existen razones
para apoyar la tesis mecanicista y analítica, así como la tesis aparentemente
contraria, sintética y organísmica.
Los mecanicistas van de las partes al todo y los organicistas siguen la dirección
opuesta, ya que según estos últimos el todo (organismo) determina a las partes
(órganos, tejidos y células).
COMENTARIOS FINALES
La Cibernética, como ciencia interdisciplinaria, pareció aportar un nuevo punto de
vista, más allá de vitalismo y mecanicismo, puesto que los circuitos de regulación
están formados por partes integradas funcionalmente en un todo y este todo se
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comporta como sistema teleológico, ya que cumple con la finalidad de mantener
una variable determinada en una posición de equilibrio, a la que automáticamente
se vuelve si por alguna causa se produce una desviación de la situación de
equilibrio dinámico (“steady state” o régimen estacionario). No obstante, tampoco
la Cibernética parece ser la llave maestra, que nos permite descubrir la razón de
ser de los procesos biológicos. La Cibernética ha permitido construir análogos
biológicos, que imitan a la perfección algunas manifestaciones que son propias de
los seres vivos, como sucede por ejemplo con la “tortuga electrónica” del
neurólogo inglés Grey Walter o con el “homeostato” del médico e ingeniero,
también inglés, Ross Sabih, para sólo mencionar a los más representativos, y sin
embargo, estos modelos electrónicos, al igual que las computadoras, mal
llamadas “cerebros artificiales”, siguen siendo máquinas, por muy complejas que
sean en su organización y funcionamiento.
¿Cuál es entonces la diferencia entre una máquina y el ser vivo? Esta misma
pregunta se la hace Papp, (Tomo III, p. 335) y responde: “…la dimensión esencial
de la máquina está en el espacio, en cambio la vida del organismo transcurre en el
tiempo. Efectivamente, basta detener en el tiempo los procesos orgánicos, por
ejemplo, la absorción del oxígeno respiratorio y la expulsión del anhídrido
carbónico, basta detenerlas, incluso por brevísimo tiempo, y el organismo nunca
más podrá reanudar sus funciones. Lo hemos cortado a lo largo de su dimensión
esencial, y lo hemos aniquilado. Mas, no sucede lo mismo con la máquina; los
movimientos de sus órganos pueden detenerse no importa cuanto tiempo, y la
máquina podrá siempre reanudarlos. Su estructura es espacial, sólo la vida del
organismo es una estructura colocada en la dimensión del tiempo”.
Se puede afirmar entonces que en Biología el tiempo es “unidireccional” , en el
sentido de la flecha del tiempo “arrow of time”, según la expresión del astrónomo
ingles, Sir Arthur Eddington (1882 -1844), a diferencia de lo que sucede en la
Física clásica, en la que el tiempo es “bidireccional”, es decir, puede apuntar del
presente al futuro o del presente al pasado, indistintamente.
Con mucha razón el gran químico Lavoisier (1743-1794) estableció la analogía
entre la vida y el fuego; ambos requieren del oxígeno atmosférico ambos están en
régimen estacionario (stady state), por cuanto continuamente hay un flujo de
entrada de materia (O2)y un flujo de salida (CO2, .H20, y calor); ambos se
extinguen ya sea cuando falta el oxígeno como comburente o las substancias
químicas que sirven de combustible. Basta un fósforo encendido para aportar la
energía de activación y el proceso una vez iniciado continua espontáneamente, tal
como sucede con los procesos biológicos merced a la acción de una serie de
catalizadores (enzimas).
lncluso los poetas, cuando se refieren a la muerte, hablan que “se ha extinguido la
llama de la vida”.Por otra parte, el fuego es utilizado universalmente como símbolo
de vida, y no sólo en las olimpiadas o en la tumba del soldado desconocido, sino
que en estas analogías ponen de manifiesto una de las características más
esenciales de los seres vivos, su unidireccionalidad en el tiempo.
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LOS ORIGENES DE LA CIBERNETICA
El libro de Norbert Wiener, editado simultáneamente en París y Nueva York en el
año 1948, tenía por titulo: Cybernetics or Control and Communication in the Animal
and the Machine. En la contratapa de dicha obra aparecía la siguiente nota: “Un
libro de importancia vital para psicólogos, fisiólogos, ingenieros eléctricos,
ingenieros de radiotelefonía, sociólogos, filósofos, matemáticos, antropólogos,
psiquiatras y físicos". Esta nota demuestra claramente que desde sus comienzos
la Cibernética se concibió como una Ciencia interdisciplinaria de muy amplio
espectro.
Este enfoque multifacético es confirmado por la opinión autorizada del cibernético
ingles Ross Ashby quien afirma textualmente: “Cybernetics offers one set of
concepts that, by having exact correspondences with each branch of science, can
there by bring them into exact relation with one other”.
El estímulo que fue decisivo para impulsar el desarrollo de los fundamentos
matemáticos de la teoría de información aplicada a los computadores de la
artillería, antiaérea (anti-aircraft artillery), fue la segunda guerra mundial. Se
trataba de poder calcular la probable trayectoria de los aviones de combate y de
los proyectiles antiaéreos que después de cierto intervalo de tiempo deben
impactar en el avión. Esta trayectoria de persecución se conoce desde la época de
Leonardo da Vinci cmo la “curva del perro”, puesto que describe la trayectoria que
debe seguir un perro de caza ubicado en posición lateral con respecto al cazador
que sigue marchando en linea recta.
Ulteriormente publicaron Norbert Wiener, conjuntamente con Julian Bigelow y
Arturo Rosenblueth, un trabajo sobre la aplicación del concepto de “feedback”
(retroalimentación o retroacción) al fenómeno del “clonus rotuliano”, como ejemplo
de un circuito cerrado neuromuscular.
Según algunos autores la “Cibernética es una ciencia que nos capacita para
alcanzar cualquier tipo de objetivo” incluso objetivos de orden político. En este
sentido es interesante recordar que ya en 1834 el gran físico francés André Marie
Ampère menciona una nueva Ciencia, que el denomina “Cybernetique” y que se
refiere de preferencia al arte de gobernar.
Para otros investigadores la Cibernética es la Ciencia de la comunicación y de las
regulaciones, definición que coincide con las ideas de Wiener (1960) al respecto:
“la Cibernética es la Ciencia del control y de la información, siendo esto valido
tanto para los seres vivos como para las máquinas”.
Dichos sistemas se refieren a entidades organizadas, cuyos componentes están
en interrelaciones múltiples, tanto entre sí como con el mundo circundante. Los
sistemas son entidades estructuradas, interrelacionadas, y que se encuentran por
lo general en un equilibrio dinámico (steady state).
Así como la Biología ha recurrido Constantemente a otras Ciencias, básicas, como
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la Matemática, la Física y la Química, así también en muchas disciplinas entre
ellas la Fisiología utilizan conceptos de la Cibernética para explicar racionalmente
la causalidad “circular”, tan frecuente en los procesos fisiológicos y bioquímicos.
Es importante hacer notar que además de las nociones de materia y energía, de
uso habitual en Física y en Química, en la Cibernética aparece otra magnitud, la
información equivalente a orden u organización de un sistema determinado, cuya
unidad es el “bit” (contracción de binary digit). En el caso de la transmisión de la
información se requieren los siguientes elementos: un emisor de información, una
vía o canal de transmisión y un receptor específico de la información, sin estos
tres elementos no es posible concebir un sistema completo de transmisión de la
información, por otra parte es interesante señalar que la complejidad de los
mecanismos de control depende de los grados de libertad del sistema. Así por
ejemplo, el conductor de un tren sólo controla la velocidad de la locomotora, ya
que dicho sistema posee un solo grado de libertad, desde el momento que la
translación es unidireccional. En el caso de un barco, existen dos grados de
libertad, puesto que la superficie acuosa permite tanto una translación
anteroposterior como transversal. Finalmente, en el avión el piloto debe gobernarlo
durante el vuelo en las tres direcciones del espacio: anteroposterior, lateralmente y
en altura.
A medida que aumentan los grados de libertad de un sistema se acentúa la
incertidumbre (probabilidad) acerca de su ubicación espacio-temporal. Si
extrapolarnos estas nociones a la Biología, resulta que la marcha de los animales
o el vuelo de las aves son eventos de enorme complejidad y variabilidad, no sólo
debido al complicadísimo programa de ejecución de los movimientos mismos sino
que además debido a los factores ambientales que influyen en cada instante en la
realización de ellos. Para la motilidad de la mano humana se han estimado, según
Flechtner7, alrededor de 50 grados de libertad.
La realización de todo movimiento complejo, de muchos grados de libertad,
requiere de delicados mecanismos de control y regulación.
Cuando hablamos de control nos referimos a sistemas “abiertos”, en que la señal
de comando influye sobre una consecuencia de procesos que determinan la
respuesta del efector (músculo o glándula en los seres vivos), sin que en el
comando se tenga información sobre el resultado final del proceso, en cuanto a la
magnitud de la respuesta, que puede ser: nula, normal o excesiva.
En cambio, en los sistemas regulados la secuencia de eventos dará lugar también
a una respuesta, pero en este caso el resultado efectivo es informado de vuelta
(feedback) a fin de comparar en cada instante la diferencia entre la señal de
comando (el objetivo que se intenta alcanzar) y el estado actual del programa en
ejecución (variable regulada). Cuando el error (diferencia entre el objetivo y la
realidad) es cero, el movimiento es ejecutado tal como fue programado; empero, si
existe una diferencia (error), el sistema regulador tiende a eliminar dicho error
(mecanismos de corrección) hasta alcanzar exactamente el objetivo perseguido.
Para lograr este propósito el sistema debe ser cerrado, es decir, que en este caso
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existirá una causalidad circular, a diferencia de la causalidad lineal que caracteriza
a todos los sistemas de control.
El médico, al recetar un medicamento determinado, una vez diagnosticada la
enfermedad que padece el enfermo, está ejerciendo la función de control porque
ignora si determinada dosis de un fármaco tendrá el efecto deseado o bien si la
acción será nula o excesiva. El médico pretende que la acción del medicamento
sea exactamente “normal”, en el sentido que la acción farmacológica sea la
adecuada al plan de tratamiento. Por el contrario, todos los procesos naturales
que en cada instante se realizan en un organismo vivo obedecen a los principios
de regulación en circuito cerrado, tal como lo estableciera la Cibernética, según la
cual los “efectos" alcanzados vuelven a ser causa, cerrando se así el circuito.
Solamente en los últimos años se ha intentado imitar a la naturaleza, utilizando un
circuito cerrado para el tratamiento de una afección. Así sucede por ejemplo con la
diabetes, en la que un “páncreas artificial" permite administrar la insulina de
acuerdo al nivel de la glucemina en cada instante, para lo cual debe tener
incorporado un sensor que determina periódicamente la concentración de la
glucosa en la sangre. Además se requiere de un complejo computador en
miniatura que procesa los datos obtenidos de los análisis iterativos de la glucemia
y que actúa sobre la jeringa de control electrónico que le administra la cantidad
exacta de insulina que se requiere en ese instante; incluso puede predecir a priori
los requerimientos insulínicos del futuro inmediato en base a la primera derivada
de la curva de la glucemia en el momento que se toma la muestra. Mediante el
“páncreas artificial”, que cada vez se perfecciona más tecnológicamente, se ha
alcanzado un exacto control de la glucemia en los enfermos diabéticos, con lo cual
se han podido evitar las graves complicaciones que desafortunadamente se
presentan tarde o temprano en estos pacientes.
Es muy probable que en el futuro, otras enfermedades puedan ser tratadas
racionalmente, aplicando los conocimientos que proporciona la Cibernética.
En Tecnología no se establecen diferencias entre los conceptos de control y
regulación, diferencias que si se han establecido en Biología. A este propósito, un
antiguo aforismo médico lo explicitaba en la siguiente forma:
“Medicus curat, natura sanat”, lo que quiere significar que la función del médico
sólo puede intentar ejercer “control” (curat) sobre la evolución del proceso
patológico y que la naturaleza, gracias a los mecanismos de “regulación” que son
consubstanciales a su existencia, logra finalmente normalizar las funciones que se
han desviado del decurso natural ( sanat).
LA INFLUENCIA DE LA CIBERNETICA EN LA CONCEPCION MODERNA
DE LOS MECANISMOS DE REGULACION
En la Tecnología como en la Biología se puede transmitir y/o transformar materia,
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energía o información. Esta última conversión adquirió relevancia internacional con
el advenimiento de la Cibernética, una Ciencia interdisciplinaria de vastas
proyecciones en el quehacer humano, por cuanto no solo permitió –como ya se
dijo- la segunda revolución industrial, sino que influyó poderosamente en la
comprensión de los sistemas de regulación biológica. La existencia de circuitos
con retroacción negativa (feedback) constituyó un avance trascendental en el
estudio de los procesos de autorregulación en todos los organismos.
Las ideas generales acerca de los procesos de regulación en Biología, formuladas
en el siglo pasado por Claude Bernard y en este siglo por Walter Cannon,
solamente permitieron un análisis cualitativo de dichos mecanismos de control; en
cambio la Cibernética introdujo métodos cuantitativos de análisis, que junto con
posibilitar un estudio detallado de las partes que constituyen un sistema, hizo
posible la comprensión del conjunto (síntesis), lográndose así el enfoque
integrativo que debe ser complementario de todo enfoque analítico.
Los sistemas tecnológicos de regulación, diseñados por los ingenieros de control
tienen características muy particulares, como ser linearidad de la respuesta dentro
de cierto rango y gran amplificación (ganancia); los sistemas biológicos, en
cambio, por lo general no son lineales, pues presentan zonas de saturación, y
además la ganancia del circuito biológico es más bien escasa, presentando
redundancia en el sentido que para un determinado proceso existen varios
circuitos que funcionan simultaneamente y en paralelo.
Son estas razones las que dificultan el análisis cibernético de los sistemas de
control que en primera instancia deben concebirse como “cajas negras”, cuya
organización y funcionamiento interno, se desconocen, a diferencia de lo que
acontece en la tecnología, en que el diseño del sistema se basa en principios
conocidos a priori por el ingeniero de control, quien de acuerdo al propósito que
debe cumplir el regulador tecnológico (teleonomia), diseña y calcula todos y cada
uno de los elementos que lo constituyen.
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