Albori della cibernetica (2009)

Fino da tempi assai remoti, l'uomo avverte il desiderio di creare a propria immagine
di Armando Guidoni e Nicola Pacilio

Pubblicato sulla rivista trimestrale di scienze e storia "Prometeo" nel 2009

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La storia della cibernetica

La parola cibernetica ("cybernetics") è stata introdotta da Norbert Wiener (1894-1964), un affermato matematico. Era il titolo di un libro, Cybernetics or ControL and Communication in the Animai and the Machine pubblicato nel 1948. La parola deriva dal greco kubernetes, timoniere. Come spiega lo stesso Wiener: "Ciò che rendeva appetibile il neologismo era il fatto che esprimeva nelle arti e nelle scienze l'idea del controllo in tutto il dominio di applicabilità dello stesso". Tuttavia esistono altre parole che possono esprimere il concetto di cibernetica. Una di queste è la disciplina dei sistemi controreazionati, vale a dire dei sistemi che si autoregolano, dove la definizione può essere applicata a macchine come a esseri viventi. Un'altra di queste definizioni alternative è quella che coinvolge sistemi in cui opera una causalità circolare, dove cioè una causa produce un effetto, ma l'effetto è a sua volta causa della causa primaria. Oggi, dopo l'introduzione degli elaboratori elettronici, gli aspetti teorici delle analisi di controllo sono divenuti così sofisticati e le loro applicazioni in ingegneria, biomedicina ed economia si sono talmente radicate da rendere difficile ricatturare gli entusiasmi e l'esaltazione intellettuale derivati dalla loro scoperta nei lavori di Wiener e colleghi (Volker Henn, in Richard L. Gregory [a cura di], The Oxford Companion to the Mind, Oxford University Press 1998).

 

Radici

Le radici della teoria della regolazione, del controllo e del feedback in sistemi ingegneristici vengono da molto lontano. Cosi, come hanno notato alcuni biologi, il controllo delle funzioni corporee e il mantenimento dell'equilibrio termico, idrico, alimentare ed energetico costituiscono i requisiti e le proprietà di base della vita. Comunque la teoria unificante della comunicazione e del controllo, applicabile sia agli esseri viventi che alle macchine costruite dall'uomo, viene generalmente riconosciuta soltanto nel 1948, con la pubblicazione del libro di Wiener (Volker Henn, ibidem).

 

Regolazione e controllo nell'antichità

Fino dai tempi più antichi l'uomo ha avuto l'ambizione di costruire un altro essere vivente. La micologia racconta di Dedalo che avrebbe posto davanti al labirinto statue capaci di muoversi e camminare. Archita di Taranto, nel IV secolo a.C., fabbricò la sua celebre colomba volante. Le macchine di Erone erano in fondo automi destinati a dare l'illusione della vita. Nei manoscritti persiani si parla di meravigliosi congegni che rappresentano uccelli che cantano e volano di ramo in ramo. Ma più sottilmente la tarda tradizione ebraica, là dove la kabbala si fonde con la magia, narra della costruzione del Golem, l'uomo artificiale, cui infine, verso il XVIII secolo, il rabbino Loew di Praga avrebbe dato vita. Da sempre l'uomo artificiale è stato il sogno di alchimisti e cabalisti. Tuttavia, un essere agente e pensante poteva essere costruito soltanto con l'aiuto del diavolo. Il prezzo era piuttosto alto, come testimonia la leggenda del dottor Faust, il quale costruì, con l'aiuto di Mefistofele, un essere artificiale. Saranno infine il curioso XVII secolo e il freddo e raziocinante XVIII secolo a tentare l'impresa con un altro spirito, sostituendo le forze infernali con la meccanica. Spogliata del suo alone di follia e di tragedia, la creazione dell'uomo artificiale si ridurrà a un problema di ingegneria, un fenomeno marginale dell'epoca dei Lumi.

Nell'ambito della tradizione cristiana, si era fatta strada durante il Medioevo la leggenda di uomini artificiali costruiti da sapienti di indiscussa ortodossia, da papa Silvestro II, il celebre Gerberto di Aurillac, papa della rinascita dopo l'anno Mille, fino ad Alberto Magno, cui si attribuiva un automa docilissimo, fatto di metallo, cera, vetro e cuoio, che gli serviva da portiere. Non è un caso che simili invenzioni venissero attribuite a questi due pensatori di cui era ben nota la curiosità per le scienze fisiche e matematiche. E di Alberto Magno si sa che fu vivamente interessato all'alchimia (Umberto Eco, G.B. Zorzoli, Storia.figurata delle invenzioni: dalia selce scheggiata al volo spaziale, Bompiani, 1961).

 

Quella certa idea di automazione

Non è cerro chi sia stato il primo individuo ad applicare un meccanismo di controreazione per regolare o controllare una macchina. Rimangono reperti e altre tracce di alcuni meccanismi e strumenti di varia natura per mantenere fisso il livello dell'olio in una lampada per illuminazione, il quale (livello) tenderebbe a scendere con il tempo essendo consumato dalla fiamma che esso alimenta, oppure per mantenere fisso il livello dell'acqua in un fontanile per abbeverazione, il quale (livello) tenderebbe a scendere con il tempo essendo consumato dai vari viandanti o animali che si sono fermati a bere. Congegni di questo tipo erano in uso più di 2000 anni fa e rimasero ben noti durante l'oscuro Medioevo e il brillante Rinascimento. Tuttavia, il know how relativo a questi manufatti piccoli o grandi che fossero rimaneva nel patrimonio culturale e tecnologico delle conoscenze per via orale di generazione in generazione. Doveva trascorrere ancora un periodo di tempo molto lungo prima che trovassero la loro sede naturale e definitiva nei libri di ingegneria meccanica o idraulica. Nel XVII secolo, venne usato per la prima volta un gran numero di macchine che operavano a elevati livelli di potenza (energia prodotta per unità di tempo) come i mulini a vento e le macchine a vapore. Diveniva a quel punto essenziale dotare queste macchine di opportuni sistemi di regolazione della potenza erogata, allo scopo di evitare che non finissero per autodistruggersi. Uno dei primi brevetti venne allora garantito a una macchina definita whirling regulator ("regolatore della velocità angolare di rotazione"), che nei mulini metteva in azione un pendolo centrifugo. I1 titolare del brevetto è un tale T. Mead, la macchina è definita come Regulator far Wind and other Mills ("Regolatore per mulini a vento ealtre forze di spinta"), brevetto N. 1628, Londra, anno 1787 (Volker Henn, in Richard L. Gregory [a cura di], The Oxford Companion to the Mind, Oxford Universicy Press, I 998).

 

Alchimia e homunculus

 Ora è proprio dall'ambiente degli alchimisti che doveva venire un nuovo impulso alla fabbricazione dell'uomo artificiale, attraverso le varie "ricette" per dare vita all'homunculus. Ma l'homunculus non doveva essere un automa: l'alchimia, dominando le forze occulte della natura, doveva dare vita a un'autentica creatura fatta di carne, sangue e ossa. E se accettiamo per buona la formula che ci propone uno dei grandi alchimisti del XVI secolo, Theophrastus Bombastus di Hohenheim, meglio conosciuto con il nome di Paracelso, sapremo che per fare un buon homunculus, occorre accogliere in un'acconcia ampolla seme umano e nutrirlo di sangue per 40 giorni e 40 notti, mantenendolo alla temperatura del ventre di un cavallo: e ne nascerà o un Genio o una Ninfa o un Gigante, "quegli individui prodigiosi che rappresentano lo strumento delle grandi azioni". E ancora, per terminare questa rassegna, basta ricordare l'impresa del dottor Faust che nel poema di Goethe riesce a creare un bellissimo homunculus obbedendo ai precetti delle scienze negromantiche.

Il XVII e XVIII secolo si appassionarono all'ingegnoso divertimento di costruire automata con una dedizione degna della miglior causa.

Senza parlare dei vari complessi orologi in cui dame, guerrieri, santi e figure allegoriche apparivano per battere l'ora - il primo fu quello regalato dal califfo Harun el-Rashid a Carlo Magno nel lontano 809 - un primo automa degno di rilievo fu il gallo della cattedrale di Strasburgo, costruito nel 1354, che appare allo scoccare delle ore, batte le ali e canta tre volte. Una casa di bambole fu fatta costruire a Norimberga dal duca di Baviera nel 1558 e nel 1610 l'orologiaio Achille Langenbucher costruì strumenti musicali che suonavano da soli. D'altra parte, lo stesso Leonardo aveva approntato un Leone mansueto che, per l'ingresso di Luigi II a Milano, andò a presentare i propri omaggi al re, aprendosi il petto e mostrando uno stemma con tre gigli. E verso la fine del XVI secolo, il meccanico tedesco Cristoforo Schissler costruì una bambola automatica che si muoveva con grande scioltezza (Umberto Eco, G.B. Zorzoli, Storia figurata delle invenzioni: dalla selce scheggiata al volo spaziale, Bompiani, 1961).

 

Ma i primi cibernetici sono Watt oppure Maxwell

L’ingegnere meccanico James Watt (1736-1819), il cui cognome (watt) è rimasto nella scoria della scienza come l'unirà di misura di potenza, non i lasciò fuggire l'occasione del brevetto di T. Mead e, dopo averlo opportunamente adattato, lo trasformò in un governatore di regolazione nelle macchine rotanti a vapore, dove la potenza di uscita, vale a dire la velocità di rotazione della macchina, regolava la potenza di ingresso vale a dire la pressione del vapore. A dire la verità, Durante la maggior parte del XIX secolo, anche se i sistemi di regolazione erano assai diffusi e adoperati in ingegneria, non esistevano concetti chiari sulle dimensioni e le proprietà meccaniche che questi macchinari avrebbero dovuto avere. Essi erano costruiti in maniera artigianale e - assai spesso - non funzionavano oppure si rompevano. Non esistevano assolutamente basi teoriche di alcun genere, né matematiche né, tanto meno, modellistiche. Ci pensò James Clerk Maxwell {1831-1879), un fisico, a ridurre il problema a semplici formule teoriche. Tuttavia, bisogna ancora attendere la fine del XIX secolo per avere a disposizione soluzioni numeriche e modelli matematici pratici dedotti dalla soluzione delle equazioni di Maxwell. Soltanto allora, la teoria della regolazione del feedback divenne una disciplina ben affermata che poteva essere applicata a tutti i settori dell'ingegneria (Yolker Henn, in Richard L. Gregory [a cura di] The Oxford Companion to the Mind, Oxford University Press, 1998).

 

L'anatra di Vaucanson e lo scrivano degli svizzeri Droz

Tuttavia, l'epoca d'oro degli automi doveva essere il XVIII, secolo meccanico per eccellenza, appassionato alle realizzazioni esatte, alle manifestazioni più rigorose dell'intelligenza e dell'abilità costruttiva. Fu Jacques Vaucanson che per primo stupì il mondo con un'invenzione che aveva del prodigioso: non contento di avere realizzato un modello di telaio meccanico al quale è affidata la sua fama più duratura, nel 1738 egli espose a Parigi una serie di automi, tra i quali un suonatore di flauto a grandezza naturale, capace di eseguire 12 pezzi differenti con estrema naturalezza. Ma il suo capolavoro fu la celebre anatra che, a detta di chi la vide, eseguiva rutti i movimenti del suo modello naturale, starnazzava, nuotava nell'acqua, si lisciava le penne con il becco, beveva deglutendo l'acqua e infine beccava e mangiava il cibo che le veniva offerto. Non solo. Dopo un certo tempo, evacuava il cibo ingerito sotto forma di materia amorfa. Altri due noti costruttori di automi erano gli svizzeri Pierre e Henri-Louis Droz. Il capolavoro del primo dei Droz fu uno scrivano che intingeva la penna nel calamaio e scriveva un numero limitato di parole. Nel 1773 Droz padre e Droz figlio costruirono anche un disegnatore ma la perfezione della loro creatura procurò al vecchio Droz un processo per stregoneria che, però, si concluse felicemente (Umberto Eco, G.B. Zorzoli, Storia figurata delle invenzioni: dalla selce scheggiata al volo spaziale, Bompiani, 1961).

 

Il concetto di retroazione in biologia

Analogamente, in biologia, l'idea del controllo non può essere attribuita a una singola persona. Molti passaggi intermedi, ciascuno dei quali metteva a fuoco alcuni aspetti di un determinato problema, si sono rivelati importanti e necessari, finché si è scoperto che la teoria della controreazione applicata ai sistemi biologici risulta strutturalmente e matematicamente la stessa che viene adottata in ingegneria. Quattro fisiologi (Charles Bell, Claude Bernard, Edward Pfueger e Walter Cannon) del XJX secolo meritano di essere ricordati, perché ciascuno di loro ha scoperto qualcosa di decisivo riguardante il ruolo del feedback in biologia. I quattro aspetti relativi sono: l'organizzazione complessa degli organismi; la relativa costanza di alcuni parametri fisiologici; la descrizione del comportamento animale con fini teleologici e la complessiva saggezza del corpo umano e animale e la rottura di tale equilibrio per ragioni psicosomatiche (Volker Henn, in Richard L. Gregory [a cura di], The Oxford Companion to the Mind, Oxford University Press, 1998).

 

Quattro fisiologi e il corpo degli esseri viventi

Sir Charles Bell (1774-1842), anatomista e chirurgo scozzese, ha pubblicato il volume Animal Mechanics or Proofs of Design in the Animal Frame ("Meccanica animale ovvero prove di progetto della struttura animale"), in cui discute la complessa organizzazione degli organismi. Egli confronta la struttura - quella che fornisce stabilità alle ossa - con elementi di architettura e di ingegneria delle costruzioni. Parimenti, confronta il meccanismo e l'efficienza del cuore e del sistema vascolare con le pompe e le tubature usate in ingegneria idraulica. Malgrado non si sia spinto così lontano da descrivere meccanismi di controreazione, confrontando quindi sistematicamente organismi e macchine, e adottando la medesima terminologia, Sir Charles è stato il primo a fare un uso intensivo e intelligente di modelli. Dai suoi tempi in poi, i modelli sono diventati un'acquisizione stabile e un elemento importante nella cibernetica biologica. Una della finalità dell'uso di modelli è stata quella di isolare alcuni aspetti fondamentali del comportamento e di studiare la loro logica e i limiti di operazione, allo scopo di comprendere meglio i meccanismi del progetto e dello sviluppo biologico.

Claude Bernard (1813-1878), fisiologo francese, ha introdotto il concetto della costanza del  milieu intérieur. I suoi studi hanno accertato che, entro certi limiti, il sangue possiede caratteristiche indi pendenti dai mutamenti ambientali. Se il livello di glucosio del sangue cade, gli animali - come anche gli uomini - diventano affamati, mangiano e risollevano in tal modo il livello di glucosio preesistente. Bernard notò immediatamente la comparsa di questi meccanismi di feedback e ne ha esplorato molti esempi, come la regolazione della temperatura corporea, così come il già accennato livello di glucosio del sangue. Nel suo volume Lezioni sui fenomeni della vita in animali e piante (1878), aveva esteso questi risultati sperimentali e sviluppato una teoria generale su come gli animali siano capaci di mantenere la costanza del milieu intérieur (vedi anche omeostasi).

Il fisiologo tedesco Eduard Flueger (1829-1910) ha preso in considerazione il comportamento finalizzato dei meccanismi di feedback in biologia. Nel 1877 ha pubblicato un articolo, The Teleological Mechanics of Nature ("La meccanica teleologica della natura") in cui la disciplina della teleologia viene definita come lo studio delle cause finali. I meccanismi di controreazione sono caratterizzati dal fatto che l'ingresso viene stabilizzato dall'uscita e quindi rende la prestazione relativamente indipendente dalle influenze derivanti dai disturbi esterni. Si può in tal modo considerare la stabilità dell'uscita come la finalità ultima del sistema. Per affrontare l'argomento da un differente punto di vista, ogni volta che si incontra in biologia un comportamento finalizzato a uno scopo, ovvero teleologico, è molto probabile che vi sia coinvolto un meccanismo di feedback.

Walter B. Cannon (1871-1945), fisiologo statunitense, già da studente aveva preso in considerazione il fenomeno dell'inghiottimento: per perseguire questo scopo aveva studiato il movimento dello stomaco e degli intestini· le sue osservazioni sono raccolte nel libro The Mechanical Facts of Digestion ("I fattori meccanici della digestione") pubblicato nel 1911. Poi, gradualmente, Cannon si era spostato sull'effetto delle emozioni sui mutamenti corporali, scrivendo un altro libro importante intitolato Bodily Changes in Pain, Hunge1; Fear and Rage ("Mutamenti corporali in presenza di dolore, fame, paura e rabbia"), pubblicato prima nel 1919 e poi nel 1929, e infine il lavoro che è divenuto un classico della fisiologia, The Wisdom of the Body ("La saggezza del corpo") uscito nel 1932. Cannon ha sviluppato il concetto di omeostasi che, secondo la moderna terminologia, è il processo di controllo di un servomeccanismo tramite controreazione negativa. Questo concerto non è stato espresso matematicamente fino a Norbert Wiener con la sua profonda cultura matematica. Deve essere ricordata anche la figura del fisiologo Arturo Rosenblueth, che è stato prima collaboratore di Walter Cannon e poi mentore di Norbert Wiener.

 

Un professore tedesco di ingegneria meccanica a Darmstadt

Il personaggio successivo a combinare biologia e tecnologia è staro Felix Lincke (1840-1917), professore di ingegneria meccanica presso l'Istituto di Tecnologia di Darmstadt in Germania. È stato probabilmente il primo scienziato a scoprire i confini di una teoria unificata del controllo tramite controreazione applicabile sia alle macchine sia agli esseri viventi. Nel 1879 Lincke ha pubblicato un trattato The Mechanical Relay ("Il relè meccanico") nel quale elencava i differenti meccanismi di feedback, usati in ingegneria meccanica, stilando un elenco preciso dei componenti necessari in ogni loop di feedback. Essi sono:

Applicati al movimento di un braccio, rappresentano (i) le estremità del nervo sensoriale che avvertono la posizione del braccio, (ii) i nervi motori con i muscoli che permettono la prestazione di movimento; (iii) il cervello che stabilisce una connessione tra i nervi sensoriali e quelli motori; (iv) il tratto alimentare che fornisce energia all'intero sistema. L'azione dell'indicatore, dell'organo esecutivo, del trasmettitore e del motore in un loop dotato di controreazione, possono essere descritti nella medesima maniera sia che si trattino sistemi biologici sia che si progettino macchine utensili e motrici. È sempre la differenza tra l'obiettivo a cui puntare e la misura fornita dall'indicatore a segnalare la modifica delle quantità in ingresso al loop. Anche se l'articolo di Felix Lincke fu pubblicato su una rivista di ingegneria di notevole prestigio - "Zeitschrift des VDI" - anche in versione ampliata come libro, nessuno ha colto la brillante opzione delle sue proposte e Lincke è rimasto praticamente sconosciuto fìno a molti anni più tardi a causa dell'emergere delle idee di Norbert Wiener (Volker Henn, in Richard L. Gregory [a cura di], The Oxford Companion to the Mind, Oxford Universiry Press, 1998).

 

Un altro ingegnere tedesco

Nel 1940, quarant'anni dopo la lezione di Lincke, un altro ingegnere, Hermann Schmidt (1894-1968), professore presso l'Istituto di Tecnologia di Berlino, ha pubblicato una serie di articoli simili a quelli di Wiener. Infatti Wiener, da eccellente matematico quale era, aveva messo a fuoco più i problemi matematici coinvolti nella cibernetica, mentre Schmidt basava la sua teoria maggiormente sugli sviluppi storici dell'ingegneria. Egli sosteneva che, in primo luogo, l'uomo determina l'azione esatta da intraprendere. In una seconda fase, si mette a punto l'energia necessaria per giungere allo scopo, mentre l'uomo deve ancora controllare l'azione attraverso un monitoraggio continuo dello stato della macchina, come nel caso della guida di un'automobile. In un terzo momento, sono forniti contemporaneamente l'energia rilasciata dal motore e il controllo su quel rilascio energetico, come nel caso di aeroplani con dispositivi di atterraggio automatico. Infatti, il pilota che si avvicina all'aeroporto prende soltanto la decisione di atterrare, mentre il monitoraggio esatto di altezza, velocità, inclinazione dell'aereo è rilevata dal computer di bordo. Soltanto nella fantascienza, come nel racconto di Samuel Butler intitolato Erewhon (1872) è previsto un quarto momento nel quale la macchina stabilisce di prendere decisioni in proprio, siano esse o meno a beneficio dell'uomo coinvolto nell'operazione (Volker Henn, ibidem).

 

La cibernetica come psicologia sistemica

La cibernetica è la scienza interdisciplinare che studia il funzionamento e le relazioni di qualsiasi sistema dinamico, semplice o complesso, prodotto dalla natura o dall'uomo. Il termine cibernetica proviene dal greco kybernetiké che significa l'arte del pilotaggio. In senso traslato è stato utilizzato da Platone che definì la politica la cibernetica degli uomini, nel senso dell'arte di governare le intenzioni e le azioni degli uomini, e dalla Chiesa cattolica che definiva cibernesi la conduzione di un ministero ecclesiastico. Nel suo significato attuale, il termine fu introdotto nel 1947 da Norbert Wiener, che definì cibernetica lo studio del controllo e della comunicazione nell'animale e nell'uomo. Il titolo iniziale del suo libro era Cibernetica e Società, ma in una successiva edizione, senza formule matematiche e con chiari intenti divulgativi, divenne The Human Use of Human Beings ("L'uso umano degli esseri umani"), che è assai più vicino alle connotazioni implicite nella definizione data da Platone prima e dalla Chiesa cattolica poi. Alla base di tale orientamento c'è la convinzione che molti dei fenomeni di cui si occupano le varie scienze, dalla biologia all'economia - passando per tutti i sistemi chimici, fisici e ingegneristici fino alle scienze sociali - si fondano sui medesimi principi di funzionamento che governano tutti i tipi di sistemi, al di là della dicotomia tra naturale e artificiale. Questi principi riguardano sostanzialmente il controllo, mediante la trasmissione e l'elaborazione di informazioni, di una parte del sistema su un'altra, allo scopo di guidarne l'andamento verso uno scopo prefissato (Umberto Galimberti, Enciclopedia di Psicologia, Garzanti, 2001).

 

La componente sistemica

Le macchine di cui si occupa la cibernetica sono quelle in cui è presente quella forma di controllo e correzione delle proprie operazioni durante la loro stessa esecuzione che prende il nome di retroazione o feedback. Quale scienza trasversale, la cibernetica utilizza come strumento di indagine metodi di analisi e rappresentazione astratta elaborati dalla matematica che permettono di sintetizzare le conoscenze provenienti dalle varie discipline scientifiche. I sistemi di cui la cibernetica si occupa a livello astratto si possono individuare nella loro espressione concreta all'interno, per esempio, della genetica, relativamente alla codificazione e trasmissione delle informazioni ereditarie; della fisiologia, nei sistemi di ricezione degli stimoli sensoriali, di coordinazione sensomotoria e simili; dei processi di comunicazione, che implicano la codificazione, la trasmissione e la ricezione dei messaggi (Umberto Galimberti, ibidem).

 

La componente psicologica

Per quanto riguarda la psicologia, essa entra in relazione con la cibernetica nel momento in cui si occupa dei processi psicofisici di ricezione, analisi ed elaborazione delle informazioni. Tali processi sono innanzitutto quelli cognitivi, quali la percezione, il linguaggio, e la formazione dei concetti, che si fondano su un costante scambio di informazioni tra l'organismo e l'ambiente di cui la cibernetica può contribuire ad analizzare i principi strutturali, anche se non può comprenderli nella loro totalità. Infatti, oltre alla struttura, influiscono sul funzionamento dei processi cognitivi anche le componenti emotivo-affettive e di personalità, che forniscono ai processi stessi quel carattere evolutivo e soggettivo non riproducibile mediante un sistema artificiale. Le applicazioni cibernetiche in psicologia si fondano sostanzialmente sulle teorie dell'informazione, della regolazione e degli automatismi (Umberto Galimberti, ibidem).

 

La teoria dell'informazione

Partendo dal presupposto che l'uomo sia un sistema in grado di elaborare informazioni, recepite e trasmesse dagli organi di senso alla coscienza, quest'ipotesi ritiene che sia possibile applicare la teoria matematica dell'informazione a questo processo psicologico. Alla base c'è un teorema enunciato da Claude E. Shannon nel 1949, secondo cui un messaggio subisce nel corso della sua trasmissione una serie di distorsioni per cui, al suo arrivo, risulta privato di una parte delle informazioni che conteneva. Tale fenomeno, essendo analogo al processo di trasformazione dall'ordine iniziale al disordine finale descritto dalla grandezza fisico-matematica dell'entropia, viene quantificato attraverso calcoli probabilistici simili a quelli utilizzati in termodinamica. In tal modo risulta possibile determinare e misurare il contenuto informativo di ogni messaggio in relazione al numero di simboli impiegati, alle loro combinazioni e alle varie deformazioni. In generale si ritiene che la quantità di informazione è maggiore quanto più il messaggio è improbabile, mentre la quantità minima di informazione è data da un messaggio che permette due sole probabilità di scelta: questa unità di misura dell'informazione viene definita bit ovvero binary digit.

La teoria dell'informazione è stata applicata in psicologia sperimentale soprattutto nelle indagini sui processi di riconoscimento dei segnali, sulle risposte selettive agli stimoli, sulla trasmissione e ricezione del linguaggio. Anche nell'ambito della psicologia clinica, si è tentato di spiegare in chiave cibernetica diversi tipi di disturbi psichici come le nevrosi d'ansia che, a parere di Norbert Wiener, sono determinate dalla permanenza e dall'espansione, all'interno del sistema nervoso centrale, di emozioni spiacevoli che nei soggetti normali si annullano dopo un breve periodo di tempo. L'espansione dello stimolo dannoso attraverso un numero sempre maggiore di neuroni provocherebbe nell'individuo nevrotico una diminuzione dei neuroni disponibili ad altri scopi (Umberto Galimberti, ibidem).

 

La teoria della regolazione

Questa teoria sostiene che all'interno dei sistemi complessi è presente un meccanismo di controllo e relazione del comportamento per cui, come afferma Wiener, quando intendiamo effettuare un movimento secondo un determinato modello, la differenza tra tale modello e l'effettivo svolgersi del movimento viene adoperata come nuovo segnale che determina una regolazione del movimento stesso tale da mantenerlo quanto più possibile vicino a quello del modello dato.

In psicologia, la teoria della regolazione è stata applicata allo studio dei meccanismi di coordinazione neuro-motoria appresi e alle ricerche di psicologia dell'ingegneria sui sistemi uomo-macchina finalizzate alla ottimizzazione di quelle attività lavorative che prevedono un rapporto dell'uomo con la macchina con relativi problemi ·di coordinamento. Questa specifica branca dell'interazione uomo-macchina prende il nome di ergonomia. Nell'ambito della psicologia clinica, H. Feer ha spiegato, attraverso i meccanismi cibernetici di regolazione dell'informazione, l'insorgenza della psicosi maniaco-depressiva e della schizofrenia. Partendo dal presupposto che quanto minore è la probabilità che si verifichi un evento, tanto maggiore è la meraviglia che il suo effettivo verificarsi suscita nel soggetto, Feer ipotizza che quanto maggiore è il grado di attenzione del soggetto, tanto più ogni evento, anche il più banale, risulterà sorprendente. Ciò è particolarmente evidente nell'individuo psicotico, che presta agli eventi di ogni giorno un'attenzione molto più grande di quella normalmente impegnata, per cui questi diventano strani, carichi di significato e quindi accolti come presagi, messaggi che il soggetto tenta di interpretare. In questo senso, la psicosi può essere letta come un disturbo di quella componente del sistema psichico che regola l'afferenza delle informazioni (Umberto Galimberti, ibidem).

 

La teoria degli automatismi

Si basa sull'ipotesi, ormai modificata, che i sistemi di elaborazione delle informazioni possano essere rappresentati mediante circuiti trasferibili in apparati meccanici, detti automi, che effettuano talune operazioni ritenute proprie dell'animale e dell'uomo. L'applicazione di tale teoria alla psicologia riguarda principalmente la simulazione nei computer dei processi cognitivi della percezione, del pensiero e, in particolare, della soluzione dei problemi, al fine di poter analizzare e conoscere le strategie di elaborazione dell'informazione e dell'apprendimento nella misura in cui anche l'apprendimento umano poggia su automatismi. Lo stadio preliminare dell'apprendimento è appunto la classificazione strettamente legata al riconoscimento, segno che all'automa perviene attraverso commutatori di segnali, mentre all'organismo perviene tramite gli organi di senso. Segue l'immagazzinamento tramite una memoria che elimina le interferenze e promuove processi associativi regolari dal calcolo delle probabilità. Esiste poi un'ottimizzazione dell'apprendimento, formalizzata matematicamente tramite una misura di successo in vista di un'autoorganizzazione dell'automa che persegue l'adattamento all'ambiente con una probabilità che dipende dalla qualità dell'immagine che il programma interno è in grado di farsi dell'ambiente esterno. Un altro settore di ricerca dove trova applicazione la teoria degli automatismi è quello dell'intelligenza artificiale che parte dall'ipotesi di Alan Turing, secondo cui i circuiti utilizzati nelle macchine elettroniche possono possedere le stesse proprietà del sistema nervoso e, pertanto, essere in grado di trasmettere l'informazione e memorizzarla, rivelandosi così capaci di simulare molte attività del pensiero umano, non escluse quelle che chiedono un adattamento alla complessità dell'ambiente. Di interesse per la psicologia clinica sono infine quelle ricerche, ancora a uno stato iniziale, volte a simulare con un computer i meccanismi di difesa nevrotici (Umberto Galimberti, ibidem).

 

La psicologia sistemica e la pedagogia cibernetica

La psicologia sistemica rappresenta l'applicazione più rigorosa del modello cibernetico sia ai processi di comunicazione sia alle relazioni interpersonali all'interno di gruppi, che come scrive Paul Watzlavick possono essere considerati circuiti di retroazione dove il comportamento di ogni persona influenza ed è influenzato dal comportamento di ogni altra persona. Questo approccio è stato anche utilizzato per lo studio delle relazioni psicotiche nell'ambiente familiare. La pedagogia cibernetica si occupa dell'analisi e della matematizzazione dei vari aspetti dell'insegnamento soprattutto per quanto riguarda i mezzi di istruzione e i metodi didattici. Tale disciplina ha creato procedure di misurazione per la quantifìcazione e la verifica delle varie fasi del processo di insegnamento-apprendimento, da quella progettuale a quella operativa, a quella di valutazione. Inoltre ha sviluppato una serie di metodi di istruzione programmata che si avvalgono del sussidio del calcolatore. A livello teorico, l'applicazione del modello cibernetico in pedagogia evidenzia - attraverso il concetto di retroazione - la centralità dell'alunno quale sistema ricevente con il compito di modificare le informazioni in entrata attraverso la qualità delle proprie risposte. In questo senso, la pedagogia cibernetica si avvicina a una visione attiva e autogestionale dell'insegnamento, in cui il docente viene concepito non come il punto di partenza della relazione educativa, ma soltanto come uno strumento la cui prassi si trasforma in base ai risultati che produce sull'allievo e alle richieste di quest'ultimo (Umberto Galimberti, ibidem).


Gli autori sono Armando Guidoni e Nicola Pacilio