Concept: Cybernetica

Cybernetica is het idee dat de wereld een complex maar uiteindelijk wel te begrijpen systeem is. De wereld bestaat vanuit dit perspectief eigenlijk uit allemaal kleine op elkaar reagerende systemen.

De meest elementaire bouwsteen is de ‘cybernetische feedback loop’. Een thermostaat is hier een perfect voorbeeld van. Een thermostaat bestaat cybernetisch gezien uit drie delen:

  1. Iets dat de buitenwereld kan meten (temperatuursensor)
  2. Iets dat die meting vergelijkt met een vooraf ingestelde optimale waarde (is het wel 21 graden?)
  3. Iets dat, afhankelijk van de uitkomst van die vergelijking, zo nodig invloed kan uitoefenen op die buitenwereld om haar naar dat optimum te bewegen (verwarming even aanzetten als het te koud is).

Deze loop stuurt dus naar een optimum toe. Letterlijk vertaald uit het Grieks betekent cybernetica dan ook “stuurmanskunde”.

Deze feedback loops zijn in twee smaken te krijgen: de negatieve en de positieve. De thermostaat is een negatieve, omdat ze een verschil probeert op te heffen. Positieve feedbackloops zijn zeldzamer, omdat die een verschil tussen de buitenwereld en in ingesteld optimum zo groot mogelijk proberen te maken, en daarbij per definitie eigenlijk op hol staan. Stel je voor dat je thermostaat de regel heeft “de temperatuur in huis moet juist zo ver mogelijk van 21 graden af zitten”. Het ding zou in de zomer continu de verwarming aanzetten om het zo warm mogelijk te maken, en in de winter de verwarming uitlaten om het zo koud mogelijk te houden.

Je vraagt je misschien af: waar zou iemand ooit zo’n ‘positief’ systeem nodig hebben?

Complexere systemen, van bordspel tot brein

In de echte wereld zien we complexe combinaties waarbij negatieve en positieve feedbackloops samenwerken. Een voorbeeld is te vinden in je maag: de aanwezigheid van maagzuur zet je maagcellen aan tot de productie van nog meer maagzuur, een positieve feedback loop. Gelukkig zijn er andere afremmende negatieve feedbackloop systemen omheen die dit beteugelen, zoals de continue her-aanmaak van de maagwand, en het periodiek afvoeren van de maaginhoud naar de darmen. Brandend maagzuur is een teken dat de positieve feedbackloop aan het winnen is.

Bordspellen bieden mooie behapbare voorbeelden van deze processen. Elk spel wil een tijdje de spelers in balans houden (negatieve feedback loops), maar op een gegeven moment moet er wel iemand winnen, waarvoor een positieve feedback loop essentieel is. In Risk leidt het onder controle krijgen van een heel continent ertoe dat je nog meer legertjes krijgt, waardoor deze speler nog machtiger wordt. Vaak proberen de spelers dan door samenwerking deze speler af te remmen, als een soort negatieve feedbackloop buiten de spelregels om. Maar in een goed ontworpen spel als Risk zal de positieve feedbackloop uiteindelijk toch te invloedrijk blijken, en ontstaat er een winnaar.

Er zijn allerlei namen voor de koppelingen van deze systemen. Wanneer een systeem uit 1 loop bestaat, zoals een simpele thermostaat, noemen we dat een ‘first order’ systeem. Maar stel dat de temperatuur waar de thermostaat naar streeft wordt ingesteld door een tweede systeem. Dat systeem checkt bijvoorbeeld of het winter of zomer is, en afhankelijk daarvan stelt het 18 of 21 als optimale temperatuur voor. Wanneer twee systemen samenwerken, dan spreken we van een tweede orde systeem. Dat systeem zou je natuurlijk ook weer kunnen instellen met een derde systeem, enzovoorts.

De vergelijking met ons brein is al snel gemaakt: die bestaat in zekere zin ook uit gigantische hoeveelheden elkaar beïnvloedende kleine cellen, die elk bij een bepaalde grenswaarde wel of niet een signaal doorgeven. En ook computers werken zo; de transistor laat bij een sterk genoeg electrisch stroompje aan de ingang een ander, nog groter stroompje door aan de uitgang. Door genoeg van deze hele simpele systeempjes te koppelen kan zeer complex gedrag, en zeer complexe electronica, ontstaan.

De verspreiding van het idee

Een belangrijke aanjager van deze manier van kijken was wiskudige Norbert Wiener. Hij ontwikkelde zijn manier van kijken en denken in systemen tijdens de tweede wereldoorlog, toen hij in opdracht van het leger de werkprocessen van soldaten die kogels in kanonnen laadden onderzocht. Door deze soldaten als systemen te zien kan hij via de wiskundige op zoek naar slimmere manieren om die kanonnen te herladen.

Vooral in de jaren 60 verspreidde dit perspectief zich als vuur, en zag men ineens overal regelsystemen. De natuur werd bijvoorbeeld een ecologisch systeem dat in balans was, of juist in balans gehouden moest en kon worden.

Tegenwoordig is deze manier van kijken een belangrijke pijler onder veel droombeelden over technologie, waarin bijna altijd de aanname terug te vinden is dat de wereld een beheersbaar en kenbaar systeem is, en daarmee te managen. Vandaag de dag is deze manier van kijken zo diepgeworteld dat we ons eigenlijk niet eens beseffen dat het een relatief jong perspectief is.

Het risico van deze manier van kijken, zo leert de korte geschiedenis, is dat het proberen te balanceren en beheersen van extreem chaotische en fundamenteel onvoorspelbare dingen, zoals de natuur, de maatschappij, en de diepere denkprocessen en emoties van de mens, veel moeilijker is dan we denken. De (data)wetenschap biedt geabstraheerde beelden en modellen van de wereld, waarin per definitie detail verloren gaat. Het lastige is dat dit gebrek aan detail ertoe leidt dat het model in sommige gevallen niet goed genoeg de realiteit reflecteert.

Om dat iets minder abstract te maken: in de praktijk hebben we het dan over systemen die iemand ten onrechte als onbetrouwbaar of zelfs als crimineel aanwijzen. Meer daarover is te lezen in het concept van de reputatie economie, en boeken als Weapons of Math Destruction en Black Box Society.

WIKIPEDIA over Cybernetica

WIKIPEDIA over Norbert Wiener

DOCUMENTAIRE All Watched Over By Machines of Loving Grace, deel 2

Er wordt wel gezegd dat de dominante technologievorm ook de lens en metafoor wordt waarmee we onze wereld gaan begrijpen en uitleggen. Tijdens de industrieële revolutie ontstond het idee dat het brein als een complex radertjeswerk te zien was, zoals een klok. In het digitale tijdperk zien we ons brein steeds vaker als een computer.