the history and development of cybernetics histoire et développement de la cybernétique
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Presented by The George Washington University in Cooperation with
The American Society for Cybernetics
Histoire et développement de la cybernétique
The History and Development of Cybernetics
Les choses qu’un individu devait comprendre pour vivre étaient relativement élémentaires.
Relative Complication
Tout objet ou processus, que nous allons désigner sous le nom de système, était relativement simple.
Objects & Processes
En fait, jusqu’aux tout derniers siècles, il était possible à certains de maîtriser une partie significative des connaissances humaines de leur époque.
Knowledge Mastery
Leonardo DaVinci
… l’aéronautique. Ci-contre, l’esquisse d’une machine volante du 16ème siècle…
Da Vinci, cont. – Aeronautical Engineering
…et d’un parachute pour le cas où la machine tomberait
Da Vinci, cont. – Aeronautical Engineering, cont.
Avec le temps, les systèmes auxquels les humains étaient confrontés devinrent...
La complexité
Systems Complexity
Les systèmes de transport, ne seraient-ce qu’eux, sont devenus plus complexes…
Systems Complexity, cont.
Il est évident qu’il n’est plus possible, pour un seul individu, de suivre les progrès dans tous les domaines, sans parler de passer maître dans beaucoup
d’entre eux, comme c’était le cas de Léonard de Vinci.
Keeping up with Developments
La spécialisation est devenue une nécessité. Dans ces conditions, comment vivre et travailler efficacement dans une société avancée techniquement.
How to Live and Work in a Technically Advanced Society?
Underlying Principles
Y a-t-il un moyen, homme ou femme moderne, de faire un tri dans la complexité, de formuler un ensemble de principes sous-jacents à tous les
systèmes, permettant donc de renforcer votre capacité de réguler le monde dans lequel vous vivez ?
Cybernétique = Régulation des Systèmes
Cette question intéressait une poignée de gens dans les années 1940, c’étaient les pionniers d’un domaine connu maintenant sous le nom de cybernétique,
science de la régulation des systèmes.
Cybernetics = Regulation of Systems
La cybernétique est une science interdisciplinaire qui s’intéresse à tout système et à tous les systèmes, des molécules…
Cybernetics – an Interdisciplinary Science
…aux galaxies et porte une attention particulière aux machines, aux animaux et aux sociétés.
What Cybernetics Looks at
L’expression « cybernétique » vient du mot grec désignant l’homme de barre, ou timonier, qui constitue le système de commande d’un bateau ou d’un navire.
Derivation of Cybernetics
Ce mot fut forgé en 1948 et défini comme science par Norbert Wiener, né en 1894 (Etats-Unis), né en 1894 et décédé en 1964. Il devint
célèbre sous le nom de père de la cybernétique.
Norbet Weiner
Wiener était un spécialiste des mathématiques appliquées, un biologiste et un ingénieur électricien. Il travailla, pendant la seconde guerre mondiale, à la
réalisation du canon anti-aérien guidé par radar.
Wiener – Radar
Il associa un certain type de radar au canon, de telle sorte qu’il s’orientait automatiquement vers l’avion ennemi. Une fois le coup parti, le radar déterminait rapidement la position changeante de l’avion et réorientait le canon jusqu’à ce que l’avion soit abattu.
Weiner – Radar, cont.
Le système imitait des fonctions humaines et les accomplissait de façon plus efficace.
Wiener – Radar and Human Factor Imitation
La Rétroaction
Le canon de défense antiaérienne met en évidence le principe cybernétique de rétroaction. La rétroaction consiste en une information, sur les résultats d’un
processus, utilisée pour modifier ce processus. Le radar fournit une information sur les changements de position de l’avion ennemi et cette information est
utilisée pour corriger l’orientation du canon.
Feedback
Un exemple plus familier de l’emploi de la rétroaction pour réguler un système est le thermostat classique utilisé dans le chauffage d’une pièce.
Feedback – Thermostat
La température de la pièce monte à 21°
Si le système de chauffage est conçu, comme c’est
généralement le cas, pour autoriser une variation
maximale de 1°, quand le thermostat est réglé sur 20° la température pourra monter à
21°…
Thermostat Feedback Example
La température de la pièce monte à 21°
Le chauffage s’éteint
…jusqu’à ce que le détecteur de température du thermostat fasse s’éteindre le chauffage.
Thermostat Feedback Example, cont.
La température de la pièce monte à 21°
La température de la pièce descend à 19°
Le chauffage s’éteint Le chauffage demeure éteint jusqu’à ce que la température de la pièce descende à 19°…
Thermostat Feedback Example, cont.
Le chauffage repart
La température de la pièce monte à 21°
Le chauffage s’éteint
La température de la pièce descend à 19°
Thermostat Feedback Example, cont.
…alors le détecteur du thermostat fait repartir le chauffage.
Système auto-régulateur
Le détecteur instaure une boucle de rétroaction informationnelle qui permet au système de déceler un écart avec la température désirée de 20° et de procéder
à une modification pour corriger l’erreur. De même que dans le cas du canon anti-aérien, on dit que ce système ─ formé par le thermostat, le dispositif de chauffage et la pièce ─ se régule lui-même par rétroaction et constitue un
système auto-régulateur.
Self Regulating System
Le corps humain est une des sources les plus riches d’exemples de rétroaction conduisant à la régulation d’un système. Ainsi, lorsque votre estomac est vide, cette information est transmise à votre cerveau.
Human Body – Feedback Leading to System Regulation
Quand vous avez effectué l’action correctrice, en vous nourrissant, votre cerveau est, de même, informé que votre estomac est satisfait.
Feedback – Corrective Action
Le temps s’écoule
L’estomac se sent vide
La personne se nourrit
L’estomac se sent plein
Au bout de quelques heures, le processus tout entier repart. Cette boucle de rétroaction se perpétue tout au long de notre vie.
Feedback – Hunger Example
Le corps humain est une telle merveille d’auto-régulation que les premiers cybernéticiens ont étudié ses processus et l’ont utilisé comme modèle pour concevoir des machines auto-régulées. Une machine célèbre, appelée homéostat, fut construite dans les années 1940 par le scientifique britannique Ross Ashby.
Human Body and Cybernetics Studies
De même que le corps humain maintient sa température à 37°, l’homéostat pouvait maintenir le même courant électrique en dépit des changements venus de l’extérieur.
Homeostat
L’homéostasie
On dit que l’homéostat, l’être humain et le thermostat maintiennent l’homéostasie ou équilibre grâce à des boucles de rétroaction de natures
diverses. Peu importe la manière dont l’information est transmise – tant que le régulateur est informé de toute perturbation demandant quelque sorte de
comportement adaptatif.
Un autre scientifique britannique, Grey Walter, s’attacha aussi à l’idée d’imiter les traits auto-régulateurs de l’homme et des animaux.
Grey Walter – Self Regulating Man and Animals
Son projet favori était de construire des « tortues » mécaniques capables, comme cette vraie tortue, de se mouvoir librement et de posséder certaines caractéristiques d’une vie indépendante.
Grey Walter – Mechanical Tortoises
Walter est représenté ici avec son épouse Vivian, leur fils Timothy et la tortue Elsie. Elsie a beaucoup de points communs avec Timothy. De même que Timothy cherche de la nourriture qui sera assimilée sous forme de matières grasses, Elsie cherche de la lumière dont elle se « nourrit » et qu’elle transforme en énergie électrique destinée à charger un accumulateur interne. Alors elle est prête pour un petit somme dans une zone de lumière douce, de même que Timothy après un repas.
Grey Walter and Family
Bien que le comportement d’Elsie imite celui celui d’un être humain, son anatomie est très différente. Voici à quoi ressemble Elsie sous sa carapace.
The Anatomy of Elsie
Elle ressemble plus à l’intérieur d’une radio à transistor qu’à…
Simulating a Human’s Function
… l’intérieur d’un corps humain. Mais, en tant que cybernéticien, Walter ne cherchait pas à imiter la forme physique d’un être humain mais à simuler ses fonctions.
Simulating a Human’s Function
« qu’est cette chose ? »
« que fait-elle ? »
La cybernétique ne demande pas…
…mais…
Not What Is, but What Does it Do?
Grey Walter n’avait pas l’intention de simuler l’aspect physique d’un être humain, comme le fait un sculpteur, mais de simuler les fonctions humaines.
Simulating Human Functions
non comme des objets
des processus
En d’autres termes, il voyait les êtres humains…
...mais comme…
Not Objects, but Processes
Pendant des siècles, on a construit des machines pour aider à accomplir des tâches humaines et pas seulement des tâches exigeant la force physique.
Designs to Help with Human Tasks
Des automates, tels que les petits personnages ou animaux qui apparaissent dans les coucous et les boîtes à musique, étaient populaires au 18ème siècle et les machines capables de penser furent un sujet de réflexion longtemps avant l’invention de l’ordinateur.
Automata
Les réunions de la Fondation Macy
1946-1953
De 1946 à 1953 il y eut une série de réunions consacrées aux boucles de rétroaction et à la causalité circulaire dans les systèmes auto-régulateurs.
Ces réunions interdisciplinaires, patronnées par la Fondation Josiah Macy Jr., étaient fréquentées, entre autres, par des ingénieurs, des mathématiciens et des
neurophysiologistes.
Macy Foundation Meetings
Le président de ces réunions, Warren McCulloch (Etats-Unis), a écrit que ces scientifiques avaient de grandes difficultés à se comprendre car chacun avait un
langage professionnel particulier.
Professionals Speak Different Languages
Il y avait des discussions animées, si passionnées qu’il arriva une fois à Margaret Mead de s’apercevoir seulement après la fin de la réunion, à laquelle
elle participait, qu’elle s’était cassé une dent.
Margaret Mead Breaks A Tooth
Les réunions suivantes devinrent un peu plus calmes, au fur et à mesure que les participants étaient confrontés à des expériences communes.
Meetings Calm with Common Experiences
Ces réunions, jointes à la publication en 1948 du livre de Norbert Wiener intitulé « Cybernetics », servirent à jeter les bases du développement de la cybernétique telle que nous la connaissons aujourd’hui.
Laying the Groundwork for Cybernetics
Voici une photographie, prise dans les années 1950, des quatre principaux premiers cybernéticiens auxquels il a déjà été fait allusion. Ce sont, de gauche à droite, Ross Ashby célèbre pour son homéostat, Warren McCulloch organisateur des réunions de la Fondation Macy, Grey Walter créateur de la tortue Elsie et Norbert Wiener qui proposa d’appeler « cybernétique » leur domaine commun d’intérêt.
Prominent Early Cyberneticians
Neurophysiologie + Mathématiques
+ Philosophie
Warren McCulloch était un personnage clé en ce qui concerne l’élargissement des vues de la cybernétique. Bien que psychiatre par son éducation, McCulloch combinait ses connaissances de la neurophysiologie, des mathématiques et de
la philosophie pour mieux comprendre un système très complexe…
Neurophysiology, Mathematics, and Philosophy
Il pensait que le fonctionnement du système nerveux pouvait être décrit dans le langage précis des mathématiques.
Human Nervous System and Mathematical Equations
Ainsi, il établit une équation expliquant pourquoi lorsqu’un objet froid, par exemple un cube de glace, touche la peau un court instant, il donne
paradoxalement une sensation de chaleur plutôt que de froid.
Cold = Hot
Neurophysiologie +
Mathématiques+
Philosophie
McCulloch utilise non seulement les mathématiques et la neurophysiologie pour comprendre le système nerveux mais aussi la philosophie ─ combinaison rarement réalisée. Les intérêts des scientifiques et des philosophes sont
souvent prçus comme étant à des kilomètres de distance – les scientifiques étudient des choses réelles, concrètes…
Neurophysiology, Mathematics and Philosophy
…étudient des choses abstraites comme les idées, les pensées et les concepts.
Abstract Ideas, Thoughts, and Concepts
Épistémologie = Étude de la Connaissance
McCulloch était capable de voir qu’il y a un lien entre la neurophysiologie et une branche de la philosophie appelée épistémologie, ou étude de la connaissance.
Epistemology = Study of Knowledge
Tandis que la connaissance est considérée habituellement comme inobservable et abstraite, McCulloch comprit que la connaissance se forme dans un organe
physique du corps, le cerveau.
Knowledge – Formed in the Brain
Le physique L’abstraitcerveau esprit connaissance
L’esprit est, en fait, le lieu de la rencontre entre le cerveau et une idée, entre le physique et l’abstrait, entre la science et la philosophie.
The Mind – The Meeting Place Between the Brain and an Idea
Le philosophique
Le physique
L’épistémologie expérimentale
McCulloch fonda un nouveau domaine d’étude basé sur la partie commune au physique et au philosophique. Ce champ d’étude qu’il appela « épistémologie
expérimentale », consiste en l’étude de la connaissance à l’aide de la neurophysiologie. Son but était d’expliquer comment l’activité d’un réseau
nerveux engendre ce que nous ressentons comme des sentiments et des idées.
Experimental Epistemology
Cybernétique = Régulation des Systèmes
Pourquoi l’œuvre de McCulloch est-elle si importante pour les cybernéticiens ? Souvenez-vous que la cybernétique est la science de la régulation des
systèmes.
Cybernetics = Regulation of Systems
Le cerveau humain est probablement le plus remarquable de tous les régulateurs, car il régule le corps humain de même que de nombreux autres systèmes de son environnement. Une théorie du fonctionnement du cerveau est une théorie de la formation de la connaissance humaine.
Human Brain – The Most Remarkable Regulator of All
Alors qu’un canon anti-aérien et un thermostat sont des dispositifs construits par des individus pour réguler certains systèmes, l’esprit est un système qui se
construit lui-même et se régule lui-même. Nous en dirons bientôt davantage sur ce phénomène.
Mind – Regulates Itself
Autres concepts de la cybernétique
Maintenant que nous avons fait connaissance avec quelques-uns des personnages clés, leurs intérêts et leurs contributions, nous allons nous
intéresser à quelques autres concepts de la cybernétique.
Other Cybernetic Concepts
La loi de la diversité requise
Un concept important est celui de la diversité requise. Selon cette loi, lorsqu’un système devient plus complexe son régulateur doit aussi devenir plus complexe,
car il y a plus de fonctions à réguler. En d’autres termes, plus complexe est le système à réguler, plus complexe doit être le régulateur du système.
Law of Requisite Variety
If a house has only a furnace, the thermostat can be quite simple – since it controls only the furnace.
Furnace = Simplicity
Cependant, si la maison possède à la fois un four et un climatiseur, le Si une maison possède un seul four, le thermostat peut être extrêmement simple ─ puisqu’il ne contrôle que le four.thermostat doit être plus complexe ─ il aura plus de commutateurs, ou de boutons ─ puisqu’il doit contrôler deux processus ─ à la fois le chauffage et le refroidissement.
Furnace + Air Conditioner = Complexity
Le même principe s’applique aux organismes vivants. Les êtres humains possèdent le système nerveux le plus complexe de tous les animaux. Ceci leur permet de s’engager dans de nombreuses activités différentes et d’avoir des organismes complexes.
Humans – Most Complex Nervous System
…et l’anémone de mer, n’ont pas de système nerveux central, seulement un réseau nerveux simple, juste nécessaire pour réguler les organismes et les
fonctions plus simples de ces animaux marins. En résumé, plus complexe est l’animal, plus complexe doit être le cerveau.
More Complex the Animal, the More complex the Brain
La loi de la diversité requise ne s’applique pas seulement à la commande des machines et des organismes humains, mais tout aussi bien aux systèmes
sociaux. Ainsi, pour maîtriser la criminalité, il n’est ni nécessaire, ni possible, d’avoir un policier par citoyen, parce que toutes leurs activités n’ont pas besoin
d’être régulées…
Social Systems
…mais seulement celles qui sont illégales. C’est pourquoi, un ou deux policiers pour mille personnes sont nécessaires à la régulation des activités illégales.
Capability to Regulate
Dans ce cas, un ajustement entre la diversité du régulateur et la diversité du système à réguler est obtenu non pas en augmentant la complexité du régulateur, mais en réduisant la diversité du système à réguler. Ainsi, plutôt que d’enrôler de nombreux policiers, nous décidons simplement de réguler moins d’aspects du comportement humain.
Regulation – Increase Complexity of Regulator and System being Regulated
Systèmes auto-organisateurs
Le système auto-organisateur est un autre concept cybernétique que nous voyons tous mis en œuvre chaque jour. Un système auto-organisateur est un système dont l’organisation augmente au fur et à mesure qu’il s’approche de
l’équilibre. Ross Ashby remarqua que tout système, dont les processus internes ou les règles d’interaction ne changent pas, est un système auto-organisateur.
Self Organizing Systems
…pour prendre un autobus va se ranger en ligne car l’expérience passée a montré que c’est un bon moyen pratique pour obtenir un résultat efficace. Ces
gens constituent un système auto-organisateur.
The Line – A Self-Organizing System
Même un mélange d’huile et de vinaigre est un système auto-organisateur. Après avoir été agité, comme montré ci-contre, le mélange se transforme en un liquide homogène ─ de façon temporaire.
Oil and Vinegar – a Self-Organizing System
Si on laisse la vinaigrette évoluer vers l’équilibre, la structure du mélange change et l’huile et le vinaigre se séparent automatiquement. Nous pourrions dire que le mélange s’organise lui-même.
Oil and Vinegar - Equilibrium
L’idée d’auto-organisation conduit à une règle d’action générale. Pour transformer un objet quelconque, placez-le dans un environnement où l’interaction de l’objet et de l’environnement modifie l’objet dans le sens que vous désirez. Considérons trois exemples…
Self Organization Leads to a General Design Rule
L’idée d’auto-organisation conduit à une règle d’action générale. Pour transformer un objet quelconque, placez-le dans un environnement où l’interaction de l’objet et de l’environnement modifie l’objet dans le sens que vous désirez. Considérons trois exemples…
Self Organization Leads to a General Design Rule
Comme second exemple considérons le processus d’éducation d’un enfant. L’enfant est envoyé dans une école.
Educating Children
Le résultat de l’interaction avec les maîtres et les autres élèves est que l’enfant apprend à lire et à écrire.
Educating Children, cont.
Un troisième exemple est celui de la régulation des affaires par le gouvernement. Dans ce but le peuple des États-Unis adopta une constitution qui institua trois branches de gouvernement. En votant des lois, le Congrès créa un environnement d’incitations fiscales et de pénalités légales imposé par la branche exécutive.
Regulation of Business by Government
Ces incitations et ces pénalités, décidées par les tribunaux, encouragent les hommes d’affaires à orienter leur comportement dans la bonne direction.
Regulation of Business by Government, cont.
…et la régulation gouvernementale des affaires, peut être considéré comme un système auto-organisateur. Chaque système s’organise en s’approchant de son état d’équilibre stable. Et, dans chaque cas, les règles connues d’interaction du système ont été utilisées pour obtenir un résultat désiré.
Regulation of Business by Government, cont.
Les récents travaux sur les automates cellulaires, la géométrie fractale et la complexité, peuvent être considérés comme une extension de ceux, réalisés au
début des années 1960, sur les systèmes auto-organisateurs.
Jusqu’à présent nous avons surtout parlé de la façon dont la cybernétique peut nous aider à construire des machines et à comprendre le fonctionnement de
processus régulateurs simples. Mais la cybernétique peut aussi nous être utile pour comprendre comment est engendrée la connaissance.
Cybernetics – how Knowledge itself is Generated
Cette compréhension peut nous apporter une base plus solide pour la régulation de systèmes plus vastes, tels que les sociétés d’affaires, les nations,…
A Firmer Foundation for Regulating Larger Systems
À la fin des années 1960, des cybernéticiens tels que Heinz von Foerster (Etats-Unis)…
Heinz Von Foerster
La cybernétique du second ordre
…commencèrent à étendre l’application des principes de la cybernétique à la compréhension du rôle de l’observateur. Cette généralisation fut appelée
« cybernétique de second ordre ».
Second Order Cybernetics
Alors que la cybernétique du premier ordre concernait des systèmes commandés, la cybernétique du second ordre concerne des systèmes autonomes.
Dealing with Autonomous Systems
L’application des principes cybernétiques aux systèmes sociaux doit tenir compte du rôle de l’observateur…
…qui, tout en cherchant à étudier et à comprendre un système social, ne peut pas s’en tenir écarté ni éviter d’avoir une influence sur lui.
Separating Man from the System
Selon le point de vue classique, un chercheur travaillant dans un laboratoire fait de grands efforts pour éviter que ses propres actions affectent le résultat d’une expérience. Néanmoins, quand nous passons des systèmes mécaniques, tels que ceux sur lesquels travaille le chercheur dans le laboratoire, aux systèmes
sociaux, il devient impossible d’ignorer le rôle de l’observateur.
Separating Man from the System, cont.
Ainsi, une chercheuse telle que Margaret Mead qui étudiait les sociétés et leurs cultures, ne pouvait s’empêcher d’avoir une certaine influence sur elles.
Margaret Mead
Du fait qu’elle vivait dans les sociétés qu’elle étudiait, leurs membres pouvaient naturellement, à l’occasion, vouloir l’impressionner, lui plaire ou, peut-être, l’irriter.
Mead – Separating Man from the System
La présence de Mead au sein d’une culture altérait celle-ci et, par suite, modifiait ce qu’elle observait.
Mead – Separating Man from the System, cont.
Cet « effet observateur » empêchait Mead de savoir à quoi ressemblait cette société quand elle n’était pas là.
Mead – Separating Man from the System, cont.
Un journaliste consciencieux sera toujours influencé par sa culture et son expérience et sera donc nécessairement subjectif.. En outre, un reporter unique est incapable de réunir et de comprendre toute l’information nécessaire à un compte rendu complet et précis d’un événement complexe.
News Reporters – Affected by Background and Experience
C’est pour ces raisons qu’il est sage de disposer de plusieurs personnes différentes pour étudier un événement ou un système complexe. C’est seulement en écoutant des descriptions données par plusieurs observateurs qu’une personne peut apprécier dans quelle mesure la description d’un événement dépend de l’observateur et dans quelle mesure cette description dépend de l’événement lui-même.
Wise to Have Several People Study Complex Systems
Alors qu’au début, la cybernétique était appliquée généralement aux systèmes visant des buts choisis pour eux, la «cybernétique du second ordre» concerne les systèmes qui choisissent leurs propres buts.
Early Days – Cybernetics = Systems Seeking Pre-Defined Goals
Elle concentre l’attention sur la façon dont les buts sont constitués. Un exemple intéressant d’un système, qui se perfectionne en passant de buts fixés pour lui à des buts choisis par lui, est celui d’un être humain. Quand les enfants sont très jeunes, leurs parents fixent les buts pour eux. Ainsi, les parents désirent normalement que leurs enfants apprennent à marcher, à parler et à avoir de bonnes manières de table.
Now – How Purposes are Constructed
Néanmoins, quand les enfants grandissent, ils apprennent à fixer leurs propres buts et à faire avancer leurs propres projets tels que le choix de leurs études et
de leur carrière…
Pursuing Goals and Purposes
Si nous résumons ce que nous avons appris, nous observons que la cybernétique s’est signalée tout d’abord par le concept de rétroaction.
Cybernetics – 1st Noted for Feedback
Le corps humain est une source riche en exemples de la façon dont la rétroaction permet aux systèmes de se réguler, incitant les scientifiques à s’intéresser à l’étude…
Human Body – Rich Example of Feedback
…et à la simulation des activités humaines et animales, de la marche à la pensée.
Studying the Human Body – Walking, Thinking, etc.
La cybernétique étudie les propriétés auto-organisatrices et a déplacé…
Cybernetics – Studies Self-Organizing Properties
…son intérêt, principalement axé sur les machines, …
Cybernetics – Moved from Primary Concern with Machines
Bien que nous ne soyons plus jamais capables de revenir au temps de Léonard de Vinci et de maîtriser tous les domaines de la connaissance de notre temps, nous pouvons constituer un ensemble de principes sous-jacents au comportement de tous les systèmes.
Da Vinci – Can we Master all Fields and Existing Knowledge?
En outre, comme nous le dit la cybernétique, du fait que l’observateur définit le système qu’il veut commander, la complexité dépend de l’observateur.
Complexity is Observer-Dependent
La complexité, comme la beauté, est dans l’œil de qui regarde.
Complexity is in the Eye of the Beholder
Histoire et développement de la cybernétique
Produit parEnrico Bermudez
Walter SandiNicholas Umpleby
Paul Williams
Écrit parCatherine BeckerMarcella Slabosky
Stuart Umpleby
Traduit en français parRobert Vallée
© 2006 The George Washington University : [email protected]
Credits