En este ensayo se va a tratar dos temas tan importantes para la teoría general de sistemas como lo son la cibernética y los sistemas abiertos. Primero que todo se hablara un poco de teoría sobre los dos temas y después analizar si la cibernética esta dentro de los sistemas o viceversa.
La cibernética es el estudio del control y comunicación en los Sistemas Complejos: Organismos vivos, máquinas y organizaciones. Especial atención se presta a la retroalimentación y sus conceptos derivados.
La Cibernética es la ciencia de la comunicación y del control ya sea en el humano o en la máquina. La comunicación es la que vuelve los sistemas integrados y coherentes, y el control es el que regula el comportamiento. La Cibernética comprende los procesos y sistemas de transformación de la información y su realización concreta en procesos físicos, fisiológicos, psicológicos, de transformación de la información. Su núcleo son los sistemas de procesamiento de los mensajes.
El campo en que se profundiza la cibernética es los sistemas abiertos. Los sistemas se pueden definirse como un conjunto de elementos dinámicamente relacionados entre sí, realizando una actividad para alcanzar un objetivo en común, operando sobre Entradas (información, energía, materia) procesadas. Los elementos, las relaciones entre ellos y los objetivos (o propósitos) constituyen los aspectos fundamentales en la definición de un sistema.
Los sistemas cibernéticos presentan tres propiedades principales: a) son excesivamente complejos: deben enfocarse a través del concepto de caja negra: se refiere a un sistema cuyo interior no puede ser descubierto, cuyos elementos internos son desconocidos y solamente puede conocerse por fuera, a través de manipulaciones u observaciones externas. b) son probabilísticos: deben ser enfocados a través de las estadísticas y de la teoría de la información. c) son auto regulados: deben ser estudiados a través de la retroalimentación que garantice la homeostasis.
Para la Cibernética, los modelos son importantes para la comprensión del funcionamiento de los sistemas. Un modelo es una representación simplificada de alguna parte de la realidad. En la construcción de un modelo se debe considerar el isomorfismo y el homomorfismo. Los sistemas son isomorfos cuando poseen semejanza de forma, un sistema es isomorfo a otro cuando, al menos formalmente, su parte son intermutables.
Los organismos vivientes funcionan como sistemas abiertos y esto significa que deben mantener un intercambio continuo de energía y de materia con su entorno para seguir viviendo; este intercambio implica absorber estructuras orgánicas, por ejemplo, alimentos, descomponerlos y usar parte de sus componentes para mantener e incluso para aumentar el orden del organismo. El metabolismo le permite al sistema permanecer en un estado de equilibrio, en el que siempre permanece trabajando. Un alto grado de equilibrio es absolutamente necesario a los fines del auto organización; los organismos vivientes son sistemas abiertos que funcionan continuamente alejados del equilibrio.
El sistema cibernético presenta diversidad y es extremadamente complejo. Básicamente, es una máquina manipuladora de información, por sus relaciones con el ambiente. La actividad de su mecanismo depende de su capacidad de recibir, almacenar, transmitir y modificar información. Es una máquina de operar informaciones: por su diversidad posee alto grado de incertidumbre, siendo descriptible apenas en términos de probabilidades. A medida que aumenta la diversidad, aumenta la capacidad permutativa de las condiciones de la máquina. Los sistemas se ordenan según jerarquías:
Una de las ocupaciones de la Cibernética es la regulación de los Sistemas que está constituida por mecanismos que permiten a éste mantener su equilibrio dinámico y alcanzar un estado. El Sistema Abierto como organismo, es influenciado por el medio ambiente e interviene sobre él, alcanzando un equilibrio dinámico en ese sentido.
Diferencias
La Cibernética estudia el mando, el control, la regulación y el gobierno de los sistemas, porque es inseparable de la TGS. El Sistema Abierto, en cambio, es desarrollado mediante medios externos como el hombre, la sociedad, la organización, etc. para poder ser determinado.
La Cibernética tiene como propósito el ataque de los problemas de la comunicación y el control en general con técnicas y un lenguaje que permitan esto. El Sistema Abierto necesita de la información que entre del medio externo para poder realizar sus análisis, procesamientos y entrega de aquella información.
La cibernética es la ciencia que se ocupa de los sistemas de control y de comunicación en las personas y en las máquinas, estudiando y aprovechando todos sus aspectos y mecanismos comunes. El nacimiento de la cibernética se estableció en el año 1942, en la época de un congreso sobre la inhibición cerebral celebrado en Nueva York, del cual surgió la idea de la fecundidad de un intercambio de conocimiento entre fisiólogos y técnicos en mecanismos de control. Cinco años más tarde, Norbert Wiener uno de los principales fundadores de esta ciencia, propuso el nombre de cibernética, derivado de una palabra griega que puede traducirse como piloto, timonel o regulador. Por tanto la palabra cibernética podría significar ciencia de los mandos.
Propósito de la Cibernética
El propósito de la cibernética es desarrollar un lenguaje y técnicas que nos permitan atacar los problemas de control y comunicación en general.
Un concepto muy importante o casi fundamental en cibernética es el de la retroalimentación. La retroalimentación parte del principio de que todos los elementos de una totalidad de un sistema deben comunicarse entre sí para poder desarrollar interrelaciones coherentes. Sin comunicación no hay orden y sin orden no hay totalidad, lo que rige tanto para los sistemas físicos como para los biológicos y los sociológicos.
La retroalimentación puede ser positiva, negativa o compensada. La retroalimentación es negativa cuando su función consiste en contener o regular el cambio, es positiva si amplifica o multiplica el cambio en una dirección determinada y se dice que es compensada cuando un regulador ejerce alternadamente retroalimentaciones positivas y negativas, según las necesidades del mantenimiento de la estabilidad del sistema regulado.
Inteligencia Artificial
La Inteligencia Artificial comenzó como el resultado de la investigación en psicología cognitiva y lógica matemática. Se ha enfocado sobre la explicación del trabajo mental y construcción de algoritmos de solución a problemas de propósito general. Punto de vista que favorece la abstracción y la generalidad.
La Inteligencia Artificial es una combinación de la ciencia del computador, fisiología y filosofía, tan general y amplio como eso, es que reúne varios campos (robótica, sistemas expertos, por ejemplo), todos los cuales tienen en común la creación de maquinas que pueden "pensar".
El empleo de la IA está orientado a aquellas profesiones que, ya sea por lo incomodo, peligroso o complicado de su trabajo necesitan apoyo de un experto en la materia. Las ventajas que trae el disponer de un asistente artificial no son más que las de solucionar los errores y defectos propios del ser humano; es decir, el desarrollo de sistemas expertos que hoy en día se están utilizando con éxito en los campos de la medicina, geología y aeronáutica aunque todavía están poco avanzados en relación con el ideal del producto IA completo.
Realidad Virtual
La realidad virtual es simulación por computadora, dinámica y tridimensional, con alto contenido gráfico, acústico y táctil, orientada a la visualización de situaciones y variables complejas, durante la cual el usuario ingresa, a través del uso de sofisticados, a "mundos" que aparentan ser reales, resultando inmerso en ambientes altamente participativos, de origen artificial.
La meta básica de la RV es producir un ambiente que sea indiferenciado a la realidad física (Lee, 1992). Un simulador comercial de vuelo es un ejemplo, donde se encuentran grupos de personas en un avión y el piloto entra al simulador de la cabina, y se enfrenta a una proyección computadorizada que muestra escenarios virtuales en pleno vuelo, aterrizando, etc. Para la persona en la cabina, la ilusión es muy completa, y totalmente real, y piensan que realmente están volando un avión. En este sentido, es posible trabajar con procedimientos de emergencia, y con situaciones extraordinarias, sin poner en peligro al piloto y a la nave.
Existen diferentes tipos de realidad virtual, los cuales se describen brevemente a continuación:
Sistemas inmersivos
Los sistemas inmersivos son aquellos sistemas donde el usuario se siente dentro del mundo virtual que está explorando. Este tipo de sistemas utiliza diferentes dispositivos denominados accesorios, como pueden ser guantes, trajes especiales, visores o cascos, estos últimos le permiten al usuario visualizar los mundos a través de ellos, y precisamente estos son el principal elemento que lo hacen sentirse inmerso dentro de estos mundos. Este tipo de sistemas son ideales para aplicaciones de entrenamiento o capacitación.
Sistemas semi-inmersivos
Los sistemas semi-inmersivos o inmersivos de proyección se caracterizan por ser 4 pantallas en forma de cubo (tres pantallas forman las paredes y una el piso), las cuales rodean al observador, el usuario usa lentes y un dispositivo de seguimiento de movimientos de la cabeza, de esta manera al moverse el usuario las proyecciones perspectivas son calculadas por el motor de RV para cada pared y se despliegan en proyectores que están conectados a la computadora. Este tipo de sistemas son usados principalmente para visualizaciones donde se requiere que el usuario se mantenga en contacto con elementos del mundo real.
Sistemas no inmersivos
Los sistemas no inmersivos o de escritorio, son aquellos donde el monitor es la ventana hacia el mundo virtual y la interacción es por medio del teclado, micrófono, mouse o joystick, este tipo de sistemas son idóneas para visualizaciones científicas, también son usadas como medio de entretenimiento (como son los casos de los juegos de arcada) y aunque no ofrecen una total inmersión son una buena alternativa de bajo costo.
Redes Neuronales Artificiales (RNA)
Unas redes neuronales consisten en simular las propiedades observadas en los sistemas neuronales biológicos a través de modelos matemáticos recreados mediante mecanismos artificiales (como un circuito integrado, un ordenador o un conjunto de válvulas). El objetivo es conseguir que las máquinas den respuestas similares a las que es capaz de dar el cerebro que se caracterizan por su generalización y su robustez.
Una red neuronal se compone de unidades llamadas neuronas. Cada neurona recibe una serie de entradas a través de interconexiones y emite una salida. Esta salida viene dada por tres funciones:
Una función de propagación (también conocida como función de excitación), que por lo general consiste en el sumatorio de cada entrada multiplicada por el peso de su interconexión (valor neto). Si el peso es positivo, la conexión se denomina excitatoria; si es negativo, se denomina inhibitoria.
Una función de activación, que modifica a la anterior. Puede no existir, siendo en este caso la salida la misma función de propagación.
Una función de transferencia, que se aplica al valor devuelto por la función de activación. Se utiliza para acotar la salida de la neurona y generalmente viene dada por la interpretación que queramos darle a dichas salidas. Algunas de las más utilizadas son la función sigmoidea (para obtener valores en el intervalo [0,1]) y la tangente hiperbólica (para obtener valores en el intervalo.
Las redes neuronales artificiales (RNA) tienen muchas ventajas debido a que está basado en la estructura del sistema nervioso, principalmente el cerebro.
Aprendizaje: Las RNA tienen la habilidad de aprender mediante una etapa que se llama etapa de aprendizaje. Esta consiste en proporcionar a la RNA datos como entrada a su vez que se le indica cuál es la salida (respuesta) esperada.
Auto organización: Una RNA crea su propia representación de la información en su interior, descargando al usuario de esto.
Tolerancia a fallos: Debido a que una RNA almacena la información de forma redundante, ésta puede seguir respondiendo de manera aceptable aun si se daña parcialmente.
Flexibilidad: Una RNA puede manejar cambios no importantes en la información de entrada, como señales con ruido u otros cambios en la entrada (ej. si la información de entrada es la imagen de un objeto, la respuesta correspondiente no sufre cambios si la imagen cambia un poco su brillo o el objeto cambia ligeramente)
Tiempo real: La estructura de una RNA es paralela, por lo cual si esto es implementado con computadoras o en dispositivos electrónicos especiales, se pueden obtener respuestas en tiempo real.
