Η Κυβερνητική (Cybernetics) πρόδρομος της Τεχνητής Νοημοσύνης

Άρθρο της Ιωάννας  Μαλαγαρδή

Δρ. Υπολογιστικής Γλωσσολογίας- Ιστορικός

Ο όρος  «Κυβερνητική», ένας ελληνικός όρος που καθιερώθηκε στην επιστήμη ανάμεσα σε πολλούς άλλους. Ο όρος αυτός είναι ένας νεολογισμός, που ο Wiener κατασκεύασε από την ελληνική λέξη “κυβερνήτης,” για να δώσει έμφαση στο γεγονός ότι η νέα επιστήμη αφορά στην κυβέρνηση, με την έννοια της διεύθυνσης ή της ρύθμισης, δηλαδή, του ελέγχου και της επικοινωνίας συστημάτων ζώντων οργανισμών και μηχανών κατασκευασμένων από τον άνθρωπο.

Η επιστήμη της Κυβερνητικής θεωρείται πρόδρομος των τεχνολογικών επιτευγμάτων, που οδήγησαν στο Διαδίκτυο, στην Εικονική Πραγματικότητα (virtual reality) και γενικώς στα σύγχρονα επιτεύγματα της Πληροφορικής και της Τεχνητής Νοημοσύνης. Μια σύντομη αναφορά στην ιστορία της Κυβερνητικής σκιαγραφεί με έναν ενδιαφέροντα τρόπο το παρελθόν του Κυβερνοχώρου και άλλων επιτευγμάτων της Πληροφορικής Επιστήμης και της Τεχνητής Νοημοσύνης.

Η λέξη «Κυβερνητική» σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη “κυβέρνηση”. Ο όρος αναφέρεται από τον Πλάτωνα. «Τί δ’ εν νηί, εί τω εξουσία είη ποιείν ό δοκεί, νού τε καί αρετής κυβερνητικής εστερημένω, καθοράς ά άν συμβαίη αυτώ τε καί τοίς συνναύταις;» (Πλάτων, Αλκιβιάδης, 135Α). Βλέπεις άραγε καθαρά τί θα συμβή σ’ ένα πλοίο, αν εκείνος που έχει την εξουσία να πράττη αυτό που νομίζει (σωστό…) δεν διαθέτει ούτε νού ούτε κυβερνητική αρετή, τί θα συμβή λοιπόν και σ’ αυτόν και στους ναύτες που ταξιδεύουν μαζί του;»  Ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη «Κυβερνητική» στους νεότερους χρόνους ήταν ο Andre-Marie Ampère στο έργο του “Philosophy of the Science,” που δημοσιεύτηκε το 1884 ως μια επιστήμη που με τις μεθόδους που θα χρησιμοποιούσε θα μπορούσε να ρυθμίσει την κοινωνία. Ο όρος έγινε περισσότερο γνωστός από τον Norbert Wiener, στο έργο του Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine (Κυβερνητική ή έλεγχος και επικοινωνία στα ζώα και στις μηχανές) (1948). Ως “Κυβερνητική” (Cybernetics) ο Wiener αποκάλεσε το 1948 τις θεωρίες του ελέγχου της ροής πληροφοριών μεταξύ ζώντων ή τεχνητών επικοινωνούντων συστημάτων (Wiener, 1948).

Οι βασικές της αρχές διαμορφώθηκαν μέσα από μια διεπιστημονική έρευνα. Σημαντική ήταν η συνεισφορά των μαθηματικών, της φυσιολογίας, της ιατρικής, της βιολογίας και της μηχανικής. Οι πιο γνωστοί επιστήμονες που συνεισέφεραν με τις εργασίες τους στην ανάπτυξη του κλάδου ήταν οι Claude Shannon, John von Neumann, A. N. Kolmogoroff, A. N. Rosenblatt, N. Wiener, J. Bigelow, Ivan, McCulloch and Pitts, A. M. Turing, I. Vyshnegradsky, A. Lyapunov και M. L. Minsky. Είναι από όλους παραδεκτό ότι για την εξέλιξη της κυβερνητικής σημαντικό ρόλο είχαν οι βιολογικές επιστήμες οι οποίες μελετούν τις διαδικασίες ελέγχου στον έμβιο κόσμο.

Τα έτη της δεκαετίας του 1940 ήταν σημαντικά για την εξέλιξη της Κυβερνητικής. Η δεκαετία αυτή και ειδικά μετά από τον Δεύτερο Παγκόσμιο πόλεμο, χαρακτηρίζεται από την εξέλιξη των επιστημών με την παραγωγή νέων θεωριών και νέων τεχνολογιών, που στόχευαν να λύσουν τα μεγάλα προβλήματα της εποχής εκείνης. Ο Norbert Wiener ήταν ο πρωτοπόρος και θεμελιωτής της επιστήμης της Κυβερνητικής. Ο Wiener δίδασκε μαθηματικά στο MIT από το 1919, αργότερα άρχισε να συνεργάζεται με τον νευροφυσιολόγο Arturo Rosenblueth της Ιατρικής Σχολής του Harvard σε μια ερευνητική προσπάθεια, που με την βοήθεια του νεαρού μηχανικού Julian Bigelow, οδήγησε το 1940 στην ανάπτυξη κάποιων αυτοματισμών για αντιαεροπορικά οπλικά συστήματα. Με την δουλειά τους άρχισε να αναπτύσσεται μια καινούργια επιστημονική περιοχή, στην οποία ετέθη ένα κοινό μεθοδολογικό πλαίσιο ανάλυσης της συμπεριφοράς διαφορετικών συστημάτων όπως των ανθρώπων, των ζώων και των μηχανών.

Δύο θεωρούνται ότι είναι οι πρώτες δημοσιεύσεις που εγκαινίασαν την καινούργια επιστημονική περιοχή. Και οι δύο εμφανίσθηκαν το 1943. Η μια ήταν η εργασία των Arturo Rosenblueth, Norbert Wiener και Julian Bigelow με τίτλο “Συμπεριφορά, Σκοπός και Τελεολογία” (Rosenblueth et al., 1943), από την οποία προέκυπτε ότι και κάποιες κατάλληλα σχεδιασμένες μηχανές μπορούν να εκδηλώσουν δραστηριότητες επιδίωξης στόχου και σκοπιμότητας. Την ίδια χρονιά, ο νευροφυσιολόγος Warren McCulloch και ο μαθηματικός της θεωρίας της λογικής Walter Pitts δημοσίευαν μια εργασία με τίτλο “Ένας Λογικός Λογισμός των Ιδεών που ενυπάρχουν στην Νευρική Δραστηριότητα” (McCulloch & Pitts, 1943), στην οποία ανέπτυξαν την θεωρία τους για την δημιουργία της νόησης στον εγκέφαλο ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας ενός δικτύου νευρώνων. Με τις δύο αυτές δημοσιεύσεις, άρχιζε ένα ολόκληρο ερευνητικό πρόγραμμα, του οποίου σκοπός ήταν η ανάπτυξη μηχανών, που θα μπορούσαν να μιμηθούν τουλάχιστον κάποια από τα στοιχεία της ανθρώπινης νοημοσύνης. Η στρατηγική του ερευνητικού προγράμματος ήταν η μελέτη του νευρικού συστήματος, η δημιουργία μιας τυπικής θεωρίας της ανθρώπινης νόησης κι η εφαρμογή της θεωρίας αυτής στον σχεδιασμό νοημόνων μηχανών.

Η περιοχή που άνοιγε με αυτό το ερευνητικό πρόγραμμα ονομάσθηκε από τον Wiener Κυβερνητική – Cybernetics στο θεμελιώδες βιβλίο του, του οποίου ο τίτλος προδιαγράφει τα όρια ισχύος του νέου όρου: “Κυβερνητική ή Έλεγχος και Επικοινωνία σε Ζώα και Μηχανές” (Wiener, 1948a). Ο όρος αυτός είναι φυσικά ένας νεολογισμός, που ο Wiener κατασκεύασε από την ελληνική λέξη “κυβερνήτης,” για να δώσει έμφαση στο γεγονός ότι η νέα επιστήμη αφορά την κυβέρνηση, με την έννοια της διεύθυνσης ή της ρύθμισης, δηλαδή, του ελέγχου και της επικοινωνίας (όπως λέει ο τίτλος του βιβλίου του) συστημάτων ζώντων οργανισμών και μηχανών κατασκευασμένων από τον άνθρωπο. Με περιορισμό της ισχύος του όρου στα πολιτικά συστήματα διοίκησης μιας κοινωνίας, οι απαρχές της ελληνικής αυτής λέξης φθάνουν στην Πλατωνική σύγκριση της “τέχνης του κυβερνάν” την πόλη σε αναλογία μ’ ένα σκάφος. Τον 19ο αιώνα, η γαλλική μεταφορά του όρου, “cybernétique,” είχε ήδη χρησιμοποιηθεί από τον Γάλλο φυσικό André-Marie Ampère για να ταξινομηθεί η πολιτική “επιστήμη της διακυβέρνησης” μεταξύ των λοιπών επιστημών (Ampère, 1843). Στα αγγλικά, ο όρος “governor” (που αποτελεί παραφθορά της ελληνικής λέξης “κυβερνήτης”) είχε κι αυτός χρησιμοποιηθεί από τον Λόρδο Clerk Maxwell το 1868 για τον “ρυθμιστή” της ταχύτητας των ατμομηχανών (όπως αναγνωρίζει ο ίδιος ο Wiener στο βιβλίο του) σύμφωνα με τη σχετική ανακάλυψη των James Watt και Matthew Boulton το 1788.

Οι Rosenblueth, Wiener, Bigelow, McCulloch και Pitts απετέλεσαν τον αρχικό πυρήνα, γύρω από τους οποίους σχηματίσθηκε στην δεκαετία του 1940 μια πολύ ισχυρή ομάδα, που δούλευε στις κατευθύνσεις του νέου ερευνητικού προγράμματος. Επιπλέον, ο Wiener είχε κατορθώσει να πείσει να ενδιαφερθεί για τα προβλήματα της κυβερνητικής ο φίλος του μεγάλος μαθηματικός John von Neumann, που την εποχή εκείνη προσέφερε μια σημαντική συμβολή στην κατασκευή του ENIAC, του πρώτου «ηλεκτρικού» υπολογιστή. Η ομάδα της κυβερνητικής είχε καθιερώσει μια σειρά από επιστημονικές συναντήσεις με ανάδοχο το Ίδρυμα Josiah Macy από το 1946 ως το 1953. Για πέντε από τις συνεδριάσεις Macy εκδόθηκαν τα πρακτικά υπό την επιμέλεια του Heinz von Foerster (von Foerster, 1949-55). Τα συνέδρια αυτά είχαν προσελκύσει επιστήμονες κι από άλλες περιοχές πέρα από τις φυσικές επιστήμες, όπως, μεταξύ πολλών άλλων, την ανθρωπολόγο Margaret Mead, τον κοινωνιολόγο Gregory Bateson και τον οικονομολόγο Oskar Morgenstern.

Η ανατροφοδότηση στα κυβερνητικά συστήματα είναι μια διεργασία αυτοπάθειας ή, καλύτερα, αυτοελέγχου. Φαίνεται αμέσως από τον μηχανισμό της ανατροφοδότησης ότι η κυβερνητική, για να είναι επιστήμη του ελέγχου και των ρυθμίσεων, πρέπει να μελετά την ανταλλαγή πληροφορίας και την επικοινωνία μεταξύ των συστημάτων, είτε ζωικών ή ανθρώπινων ή μηχανικών. Μπορεί λοιπόν να θεωρηθεί η κυβερνητική κλάδος της επιστήμης των επικοινωνιών, που κι αυτή πρωτοεμφανίζεται σαν επιστήμη μέσα στην δεκαετία του 1940, ιδίως τα χρόνια μετά το τέλος του πολέμου. Η θεμελίωση της μαθηματικής θεωρίας της επικοινωνίας έγινε στο μικρό ομώνυμο βιβλίο (Shannon & Weaver, 1949) του Claude Shannon, ηλεκτρολόγου μηχανικού των εργαστηρίων της Bell, και του Warren Weaver, ερευνητού τότε στο Ίδρυμα Rockefeller της Νέας Υόρκης. Δυο ήταν οι κυριότερες συμβολές της θεωρίας αυτής της επικοινωνίας: Αφενός ο ορισμός της πληροφορίας ενός μηνύματος και αφετέρου η βελτιστοποίηση της μεταβίβασης του μηνύματος δια μέσου καναλιών επικοινωνίας.  Στις δεκαετίες 1950 και 1960, σχεδόν στο σύνολό της η κυβερνητική ήταν εστιασμένη αφενός στην ανάπτυξη των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου για τεχνολογικές χρήσεις κι αφετέρου στην μελέτη των εφαρμογών της ανατροφοδότησης σε διάφορες επιστημονικές περιοχές. Κατά τα επόμενα χρόνια η Κυβερνητική υποσκελίστηκε από την Τεχνητή Νοημοσύνη. Τα τελευταία χρόνια υπήρξαν κάποιες προσπάθειες αναβίωσής της.

Η Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), ως κλάδος της πληροφορικής, θεωρείται από τις πλέον σύγχρονες τεχνολογίες που έχει εισχωρήσει σχεδόν σε όλους τους τομείς της επιστήμης και της κοινωνίας.

Πέρασαν αρκετά χρόνια μέχρι να φθάσουμε στη σημερινή λεγόμενη 4^η Βιομηχανική Επανάσταση με την διάδοση των εφαρμογών της επιστήμης και τεχνολογίας της ΤΝ. Βασικά πεδία εφαρμογών είναι η ιατρική, η άμυνα, ο βιομηχανικός αυτοματισμός, η ρομποτική, η διαστημική τεχνολογία, η δορυφορική επισκόπηση, η κυβερνοασφάλεια κ.ά.

Το διαδίκτυο, τα έξυπνα κινητά, τα δίκτυα νέας γενιάς (smartphone 5G), οι ευρυζωνικές τεχνολογίες με την χρήση  οπτικών ινών, δίνουν τη δυνατότητα διακίνησης τεραστίων ποσοτήτων δεδομένων σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Το IoT Internet of Things (δίκτυο επικοινωνίας μεταξύ πολλών συσκευών), μεγάλα δεδομένα, υπολογιστικό νέφος κ.ά. Το σύνολο των δραστηριοτήτων ανταλλαγής πληροφοριών μέσω διαδικτύου ονομάζεται κυβερνοχώρος.

Βασική Βιβλιογραφία  

• Norbert Wiener, Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine, (Hermann Editions in Paris; Cambridge: MIT Press,Wiley & Sons in NY 1948).
• Ashby, W. R. (1956) Introduction to Cybernetics. Methuen, London.
• D. Dutta Majumber CYBERNETICS AND GENERAL SYSTEMS—A UNITARY SCIENCE? Thales Publications (1977)
• Norbert Wiener, Κυβερνητική ή έλεγχος και επικοινωνία στα ζώα και στις μηχανές. (εκδ. Καστανιώτης).