Cybernética: Ou Controle e Comunicação no Animal e na Máquina é um livro escrito por Norbert Wiener e publicado em 1948 nos EUACybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine. Paris, (Hermann & Cie) & Camb. Mass. (MIT Press) ; 1948, 2nd revised ed. 1961. e com uma versões em português de 1970 e 2017."Cibernética ou Controle e Comunicação no Animal e na Máquina", ISBN 9788527311045, Número de páginas: 248, Tradutor: Gita K. Guinsburg

É considerada a primeira referência do uso da palavra Cibernética para designar o mecanismo de retroalimentação (feedback). O livro estabeleceu os fundamentos teóricos para entendimento do controle em sistemas eletroeletrônicos, mecânicos e mesmo orgânicos.

Na segunda edição, de 1961, foram corrigidas falhas e incluídos dois novos capítulos.

O impacto do livro inspirou Wiener a escrever sobre as questões sociais e políticas levantadas em Cibernética para o leitor leigo, resultando no livro Cibernética e Sociedade publicado em 1967.

Índice Prefácio

Introdução

1. Tempo Newtoniano e Bergsoniano

2. Grupos e Mecânica Estatística

3. Séries Temporais, Informação e Comunicação

4. Realimentação e Oscilação

5. Máquinas Computadoras e Sistema Nervoso

6. Gestalt e Universais

7. Cibernética e Psicopatologia

8. Informação, Linguagem e Sociedade

Capítulos Suplementares 9. Sobre Máquinas que Aprendem e Se Reproduzem

10. Ondas Cerebrais e Sistemas Auto-Organizantes

Sinopse dos capítulos Prefácio da 2ª Ed.

Discute o conteúdo do livro como um todo e as principais técnicas (matemáticas, de engenharia, de biologia) utilizadas na sua elaboração, principalmente focando nos novos capítulos IX e X. Menciona os trabalhos de Gabor para implementação das técnicas de blackbox e whitebox.

Introdução A introdução é extensa e avança e retrocede no tempo. Conta a história do trabalho conjunto com Rosenblueth (a quem o livro é dedicado) e das Conferencias Macy nas décadas de 1940 e 1950. Apresenta uma clara proposta de arquitetura de um computador, com 5 sugestões que foram, todas, adotadas nos computadores modernos.

Descreve seu envolvimento nos esforços da segunda guerra mundial e na implementação dos sistemas para mira de canhões antiaéreos. Chega então ao conceito de feedback. Conta sobre um sistema de controle de condução de um navio (direção). Depois descreve um exemplo de feedback no corpo humano (pegar um objeto; controle muscular). Explica os distúrbios deste sistema nos seres humanos – ataxia.

Conclui, em certo ponto, que os problemas de controle e comunicação em engenharia são inseparáveis. Esses mecanismos sofrem de dois tipos de erros que parecem estar relacionados com o princípio da incerteza: posição e momento.

Discute a transmissão de mensagens e chega em Quantidade de Informação. Descreve o conceito de que “se a quantidade de informação é uma medida de organização do sistema, entropia é sua medida de desorganização”. Menciona o Demônio de Maxwell. Define Cibernética (a área de conhecimento) como sendo "aquela do controle e comunicação, na máquina ou no animal". Conta como surgiu o grupo e se estruturou em computadores e lógica. Cita Pitts, Shannon, válvulas e computadores.

Menciona nova ida ao México aonde estuda condutividade e latência em meios uniformes e estudo estatístico da condutividade. Usa gatos em experiências. Discute os resultados. Relata a criação de aparelhos de leitura para cegos, pelo Dr. McCulloch. Então discute ideias sobre membros, próteses e sensores.

Na última parte, analisa a automação das fábricas e a consequente perda de empregos. Entende que vai surgir uma fábrica automatizada (que necessita de pouca mão de obra) mas a sociedade precisa, em primeiro lugar, basear-se em valores humanos.

Ele sabe que a Cibernética pode ser usada para o bem e o mal. Embora se esforce para considerar o lado positivo, opina que há pouca possibilidade de esperança.

Tempo Newtoniano e Bergsoniano Ideia principal: o tempo pode transcorrer em qualquer sentido, do ponto de vista da mecânica newtoniana. Mas ele tem uma direção única na mecânica estatística e na física quântica.

Compara os sistemas planetário e meteorológico, em termos de dados. Faz algumas considerações para mostrar o sentido do tempo. Deduz a seguinte conclusão: dentro de uma mundo em que se possa comunicar, a direção do tempo é uniforme. Explica o sentido do tempo, do passado para o futuro (ou seja, que não pode ser revertido).

Discute a oposição entre as escolas de pensamento do Vitalismo e Mecanicismo. Longa digressão sobre ciência para produzir equipamentos. Papel de Deus na relação ser humano versus matéria; explica como se dão as sensações nos seres vivos. Para descrever como os seres humanos absorvem os estímulos externos, descreve a ideia de Mônadas de Leibniz. Apresenta então aspectos da evolução técnica dos sistemas mecânicos e eletrônicos.

Conclui: "A vida e os mecanismos são a mesma coisa. A oposição entre vitalismo e mecanicismo é uma questão mal colocada. Materialismo é mecanicismo".Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine. Camb. Mass. (MIT Press) ; 1948, 2nd revised ed. 1961. reprint 2013, pg. 44

Grupos and Mecânica Estatística Ideia principal:

Começa explicando como Gibbs chegou à sua ideia de mecânica estatística. Avança dizendo que uma função pode ser expressa como uma soma de séries. Diz que uma distribuição (série) tem uma interpretação física e que se associa a um sistema com menos graus de liberdade. Apresenta a ideia de Gibbs que prova que é igual a que considera uma conclusão fundamental. Menciona que uma regra que valha sempre em um sistema físico seria um invariante e isso leva à ideia de conjunto de transformações, grupo de transformações e invariantes.

Discute vários cenários sobre aplicação das transformações quando as inversas podem ser aplicadas, mostrando comutatividade e conclui sobre a necessidade de linearidade nas equações.

“A teoria das transformações que preservam as medidas podem ser reduzidas à teoria das transformações ergódigas”.ibdem, pg 56

Entropia é uma noção fundamental em mecânica estatística. Wiener explica que a entropia, como medida da desorganização, quase sempre aumenta. Menciona o Demônio de Maxwell, a informação como processo de transmissão e que qualquer acoplamento é sempre relativo à energia e que um sistema em equilíbrio dinâmico estatístico esta em equilíbrio tanto em termos da energia quanto entropia.

Diz que as enzimas (e o próprio ser humano) podem ser vistas, um pouco, como um Demônio de Maxwell, pois revertem o aumento de entropia.

Séries Temporiais, Informação, e Comunicação Ideia principal: mostrar como as séries temporais podem ser usadas na transmissão da informação; essa última, é o objeto da comunicação. Esse trabalho, juntamente com o de outros cientistas da informação foram as peças fundamentais da teoria da informação e comunicação que foi desenvolvida nas décadas seguintes.

Explica o que é uma série temporal; uma sequência de medidas no tempo. Apresenta as equações. Mostra que na ausência de ruído, a informação é infinita e, com a presença de ruído essa quantidade é finita e tende a zero rapidamente, com o aumento deste. Apresenta a equação que equivale à aplicação da segunda lei da termodinâmica em engenharia de comunicações. Mostra que a codificação em modulação em amplitude seria a mais eficiente para transmitir informações.

Analisa séries temporais e diz que se pode calcular distribuições futuras pelas distribuições passadas. Começa a apresentar as equações das séries e calcular suas médias. Mostra equivalência entre séries e seus respectivos deslocamentos no tempo. Sugere construir modelos genéricos, baseado no movimento browniano e apresenta:

Faz diversas análises e conclui que é um primeiro passo em reduzir uma classe tão grande de séries temporais úteis para aplicações práticas. São feitas diversas análises sobre equações para séries temporais. Conclui fazendo observações sobre mecânica quântica de forma breve.

Sobre as séries temporais, afirma que podem ser usadas na teoria da quantidade de informação. E consequentemente na teoria de entropia. Explica o que é ressonância (ou degeneração quântica), isto é, quando dois estados são equivalentes. E que isso encontra paralelo nos seres vivos (embora Wiener faça essa explicação de forma vaga)..

Feedback and Oscilação Ideia principal: o que é retroalimentação (feedback), como essa sistemática funciona em máquinas e seres vivos, quais os problemas afetam o feedback e quais são as formas de descrevê-lo matematicamente.

O capítulo começa contando casos clínicos. Define feedback como sendo uma cadeia de eventos que ocorre com a transmissão e retorno de informação. Cita o exemplo do termostato para controlar temperatura ambiente e o sistema de válvulas mecânico para controlar velocidade de um motor. Define que o feedback tende a se opor ao que o sistema faz, e por isso, é dito feedback negativo. Em seguida, explica como fazer a modelagem matematicamente e apresenta a equação:

Informa que não pode começar por - ∞ pois não se sabe o futuro da função. Quando a função aceita -∞ significa que f(t) não é realmente um operador. Essa equação tem duas propriedades: (1) independe de uma mudança na origem; (2) é linear. Chega às funções f(t) exponenciais e encontra as regiões do plano onde as soluções existem. Chama isso de limites, fronteiras (boundaries) e classifica os pontos interiores e exteriores.

Esboça um circuito eletromecânico, define as equações de controle e calcula as soluções. Faz uma transformação para coordenadas polares. Encontra a curva cordiforme e explica que as soluções da equação estão no interior. Conclui dizendo que é possível compensar qualquer operador por feedback pesado [forte] e, três operadores por dois feedbacks sucessivos. Mostra outros exemplos de composição usando dois feedbacks em sistemas de navegação (direção de navios).

Por fim, chega a sistemas humanos. Diz que os sistemas humanos não pode ser estabilizado por um único feedback. A Cibernética Psicológica é então a área que que precisa entender (separar e isolar) as áreas de controle do feedback postural e voluntário. Ao final, cita oscilações lineares e diz que os sistemas (humanos) são não lineares mas pode-se fazer uma aproximação para linear (linearização).

Explica que há duas abordagens concorrentes, considerando onde se fecha a malha de feedback, antes ou depois do atuador. E aspectos de cada uma. Descreve, em seguida, um outro sistema de feedback, mais sofisticado, que trata tanto de retornos mais rápidos quanto mudanças lentas (chamadas secular loads).

O último ponto é a explicação sobre homeostase. Cita diversos ciclos controlados do corpo humano como pressão, sexo, cálcio, etc. A diferença destes com os sistemas voluntários é que o tempo de reação nos sistemas involuntários é maior, ou seja, são mais lentos.

Máquinas Computadoras e Sistema Nervosodeve ser feita uma observação que, na época em que Wiener escreveu este livro, os cálculos matemáticos eram feitos por pessoas, chamados Computadores. E ainda não havia máquinas para isso; apenas calculadoras mecânicas mais simples. Ideia principal: São ilustradas os conceitos para criar um computador que calcula, armazena informação e, inclusive aprende.

Começa explicando que computador equivale a armazenar e operar números, e dar resultados numéricos. Estima o custo de guardar informações. Chega ao valor mínimo 2 e apresenta a forma de representação: