A KIBERNETIKA
A kibernetika a matematikai információelmélet ikertestvére. Ikertestvére, mert egy időben születtek, s azért is, mert mindkettőjük “lelke” az információ.
Hogy továbbra is az antropomorf metaforánál maradjunk, a kibernetika is többéves kihordás után született. A harmincas évek végén a Harvard Egyetemen a jeles kutató orvos, A. Rosenblueth körül informális, baráti csoport alakult különböző szakterületek fiatal kutatóiból. Összejöveteleiken a kutatás módszertani kérdései mellett - az akkor már csírázni kezdett interdiszciplináris szemlélet jegyében - a szaktudományok közötti határterületek kérdéseiről vitatkoztak. Felismerve, hogy a matematika az a közös nyelv, amely kapcsolatot teremthet a szaktudományok között, meghívták társaságukba Norbert Wienert, az akkor már nagyhírű matematikust. Megbeszéléseik egyik eredménye az volt, hogy intenzív kutatómunkába kezdtek az élettani folyamatok fizikai és matematikai modellezése terén. A kutatások meggyőzően bizonyították, hogy sok idegélettani folyamat, az élő szervezet idegi szabályozása nagy hasonlóságot mutat a műszaki berendezésekben alkalmazott szabályozókörök működésével.
Ezekkel a kutatásokkal párhuzamosan Wiener részt vett annak a kutatócsoportnak a munkájában, amely a hadsereg megbízásából - javában folyt a második világháború - nagyteljesítményű számítógép szerkesztésén dolgozott (a cél a légvédelmi ágyúk automatikus vezérlése volt). Vizsgálódásainak eredményeképpen kidolgozta a számítógépek felépítésének elméleti alapjait, és tisztázta az önszabályozás elvi kérdéseit.
A társadalomtudományokban is mind többen ismerték fel ebben az időben a különböző emberi és állati társadalmi képződmények rendszerjellegét, a kommunikációs kapcsolatok alapvető szerepét és a hasonlóságot az automaták vezérlési-szabályozási folyamataival.
A három irányzat végül találkozott. A tudós megbeszélések mind szélesebb körben folytak, mind több tudományág képviselői csatlakoztak az új irányzathoz: matematikusok, fizikusok, fiziológusok, pszichológusok, antropológusok, mérnökök. S lassan körvonalazódtak egy új tudomány - az élő és élettelen önműködő rendszerek működésének, vezérlésének közös sajátosságait vizsgáló tudomány - alapjai. 1947-ben az új diszciplína nevet is kapott.
“Elhatároztuk, hogy az önműködő vezérlésnek, illetve a hírközlés elméletének az egész területét, akár gépről, akár emberről van szó, a kibernetika névvel fogjuk jelölni, amelyet a görög kibernétész, vagyis kormányos szóból képeztünk. E kifejezés választásával azt is szeretnénk elismerni, hogy a visszacsatolási mechanizmusról szóló első jelentős tanulmány az a regulátorok-ról szóló dolgozat, amelyet Clark Maxwell 1868-ban publikált, az eredeti angol címben szereplő governor kifejezés tulajdonképpen a kibernétész szónak egy latinosított módozata. Szeretnénk utalni arra a tényre is, hogy a hajó kormányszerkezete valóban a visszacsatolási mechanizmusok egyik legkorábbi s legjobban kifejlesztett formája” - írta később Wiener (Wiener, 1948).
(Megjegyezzük, hogy a szót átvitt értelemben először Ampère használta a tudományok osztályozásában, annak a tudománynak a megjelölésére, amely az államvezetéssel, az állam kormányzásával foglalkozik.)
Bár sokan bábáskodtak a kibernetika születésénél, világrajötte vitathatatlanul és egyértelműen Wienernek köszönhető. Ő dolgozta ki elvi alapjait, módszertanát, jelölte ki helyét a tudományok között s művében, a Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine-ban ő mutatta be a széles körű tudományos közönségnek. A könyv nagy feltűnést keltett, s eszméi gyorsan terjedtek az egész világon.
Mi a kibernetika?
Wiener szerint “az élő szervezetben és a gépben történő kommunikációnak és vezérlésnek az elmélete”. Ezt a meghatározást Robert Trappl a következőképpen bővítette ki: “A kibernetika a gépekben, élőlényekben és szervezetekben végbemenő kommunikáció, számítás (computation) és vezérlés tudománya, technikája és művészete” (Trappl, 1983).
Egy másik sommás meghatározás szerint a kibernetika a hatékony szervezés tudománya.
Más oldalról nézve azt mondhatjuk: a kibernetika tárgya a legszélesebb értelemben vett információfeldolgozás, a funkcionális modellezést alkalmazza mint fő kutatási módszert, és az elektronikus számítógépre támaszkodik mint fő kutatási eszközre.
Természetesen egyetlen tudomány lényegét sem lehet egy mondatban kifejezni. Talán jobban meg tudjuk közelíteni oly módon, hogy számba vesszük a legfontosabb alapfogalmakat, amelyekkel operál.
A legfontosabb a rendszer. Ennek a fogalomnak is számos meghatározása ismeretes. Az egyik a sok közül: egymással együttműködő elemek (alkotórészek) olyan együttese, amelyben minden elem kapcsolatban van legalább egy másikkal, s ezek a kapcsolatok a fő meghatározói a rendszer viselkedésének. A struktúra - szerkezet - az a mód, ahogyan az elemek összekapcsolódnak. Amikor ez utóbbit az előbbi szinonimájaként használják, azt jelzi, hogy a vizsgálat tárgya a rendszer felépítése. A kibernetika a rendszereknek csak egy bizonyos kategóriájával, a dinamikus, önszabályozó, automata rendszerekkel foglalkozik, s ezeknek sem konkrét anyagi megvalósulásával, szerkezeti elemei milyenségével, hanem működési módjával. (Ezért magát a rendszert sokszor “fekete dobozként” kezeli.)
Három rendszertípus van, amely a kibernetikust különösen érdekli: a biológiai rendszerek (főleg az idegrendszer és az agy), a társadalmi és gazdasági rendszerek, és a vegyes, gépekből és emberekből álló rendszerek.
Azáltal, hogy a kibernetika a rendszerek általános tulajdonságait, működési módját, organizációs elveit tanulmányozza, megteremti számos szakterület közös terminológiáját, a közös nyelvet, s a közös elemek feltárásával új lendületet ad az egyes szaktudományok fejlődésének.
A társadalmi-gazdasági-műszaki fejlődés mai szintjén az egyszerű különálló rendszerek helyett egyre inkább a sok alrendszerből összeszerveződött rendszerek és szuperrendszerek tanulmányozása kerül előtérbe. A probléma abból adódik, hogy ma már általánossá vált a felismerés: a rendszerek bizonyos méreten felül irányíthatatlanná válnak. Az összefüggések kiszámításánál fellép a számíthatósági robbanás. Vámos Tibor szerint ezt négy tényező határozza meg.
Az első a kombinatorikai robbanás: minden új elem belépésével a számítási szükséglet az elem sorszámával nő.
A második összetevő abból adódik, hogy a rendszerek olyan új tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyekkel elemeik nem rendelkeztek. Néhány tucat hangból vagy betűből a szavak százezreit lehet összeállítani, amelyek jelentése, értelme a különálló hangok vagy betűk jelentéséből és egymáséitól is különbözik, a szavakból mondatok megszámlálhatatlan sokaságát lehet összeállítani, a mondatokból pedig végtelen sok szöveget, s ezek mind mást jelentenek, mint elemeik.
A harmadik összetevő a rendszerek időbeli viselkedése. Nagyon sok olyan rendszer van, amely nem determinisztikus s még csak nem is ergodikus, várható állapotaikat és/vagy azok valószínűségeit csak a közeli jövőre lehet előre látni.
A negyedik összetevő a jelenségekben, a rendszerek viselkedésében nagyon gyakran fellépő nemlinearitás: a válasz nem arányos a hatással. Emberek, embercsoportok, de fizikai rendszerek is egy darabig lineárisan viselkednek, vagy ha nem is lineárisan, de - egy viszonylag egyszerű modell szerint - kiszámíthatóan, ám egy határon túl már egészen kis hatás is váratlan viselkedésmódosulást válthat ki (“az utolsó csepp a pohárban”).
Ezek az összetevők együttesen azt eredményezik, hogy a rendszerek irányíthatatlanná válnak, s ez kaotikus helyzetet teremthet (Vámos, 1983).
A természetes rendszerek némelyikét csak jelentéktelen mértékben tudjuk megváltoztatni (vagy csak jelentéktelen mértékben szabad befolyásolnunk), ezeket csupán tanulmányozni tudjuk. De a műszaki, gazdasági, társadalmi rendszereket már lehet módosítani. Az eddigi tapasztalatok, kutatási eredmények azt mutatják, hogy nem a közvetlen irányítású centralizált rendszerek s nem is a hierarchikus felépítésű rendszerek jelentik a megoldást, hanem a hálózatszerűen összekapcsolódó kooperatív rendszerek. Az elemek között információs kapcsolatok működnek, s ezt az információtechnológia fejlődése a legmesszebbmenően lehetővé teszi. A rendszer szervezésének ez a módja fogja jellemezni az információs társadalmat. A kibernetika feladata egyre inkább az ilyen típusú rendszeregyütteseknek a tanulmányozása lesz, tervezésük, kiépítésük lehetőségei, módszerei - hogy csak néhányat említsünk a felmerülő kérdésekből -, működésük, stabilitásuk, irányíthatóságuk feltételei.
De térjük vissza az alapfogalmakhoz.
A kibernetika a vezérlés és szabályozás tudománya. A vezérlés a rendszer vagy folyamat irányításának az a módszere, amely figyelmen kívül hagyja az eredmény ellenőrzését. Úgy is szokták mondani, hogy a vezérlés a rendszerre mereven hat. Csak akkor alkalmazható, ha nincs semmilyen zavaró tényező, s a működési paraméterek a kívánt határok között maradnak. Ellenkező esetben szabályozásra van szükség. Ennek legfontosabb eleme a visszacsatolás: a rendszer működésére vonatkozó információkat visszavezetik a szabályozó szervbe, amely összehasonlítja az előirányzott értékkel, s eltérés esetén beavatkozik, módosítja a rendszer működését.
Negatív visszacsatolásról beszélünk akkor, ha a módosítás az eltérés csökkentését célozza, pozitív visszacsatolásról pedig akkor, amikor a beavatkozás a különbség növekedését idézi elő. Az előbbi a rendszer stabilitását biztosítja. A természetben, technikában, társadalomban többnyire a szabályozásnak ezzel a formájával találkozunk. Ilyen például a melegvérű állatok szervezetének hőszabályozása, ilyen volt Watt gőzgépének szabályozása, a gazdasági életben ilyen a piac árszabályozó mechanizmusa. A pozitív visszacsatolás előbb-utóbb a rendszer megsemmisüléséhez vagy átalakulásához vezet. (Új faj, új társadalmi rendszer jön létre).
|
