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CYBERNETICS

사이버네틱스는, 노베르트 위너가 1948년 동물과 기계에서 통신과 제어에 대한 학으로 정의한 바, 대체로 폭넓게 해석되었다. 소련에서, 그리고 좀 덜했지만 유럽에서, 사이버네틱스는 제어 이론, 오토마톤 이론, 정보처리와 계산, 뿐만 아니라 작전, 공정 연구와 두뇌와 유기체들에 대한 모델링에 이르기까지 그것들의 많은 부분들의 윤곽을 그렸다. 다른 한편, 미국에서, 사이버네틱스는, 주로 공학적 관점에서 다루어진, 정보 되먹임 체계, 제어 또는 규제 장치들에 한정되는 좁은 분야를 지시하는 것으로만 쓰였다. 그 용어에 대한 제한된 해석을 채택하는 경향은 대체로 역전되었지만, 아주 여러 해 동안 그리된 결과, 사이버네틱스에 대한 (일반적 의미에서) 수많은 미국 문헌들은 사이버네틱스가 적용된 분과들과 연계된 것들, 또는 전문적인 것들이었다. 이들 가운데 가장 중요한 것들로, 일반체계이론, 바이오닉스(q.v.; 인공물을 디자인하는 데 생명체의 조직원리을 쓰는 '생물학적 사이버네틱스'), "자기 조직하기" 이론이나 진화체계 이론, 그리고 "인공지능"이 있다. 인공지능 분야는 문제 해결에 필요한 보증된 계산 프로그램(이른바 앨고리듬)과 문제 풀이에 지능적(그리고 종종 경제적인) 지름길을 만들지만 모든 경우의 작업들에서 보증되지는 않는 "발견적(heuristic)" 프로그램에 대한 연구를 포함한다.

넓은 정의는 막연하고, 그러나 좁은 정의의 문제는 사이버네틱스의 핵심적 학제적 성격을 모호하게 한다. 통신과 제어 체계는 자연, 심리학, 그리고 공학에서 그-어디에든-존재하는(ubiquitous) 것이다. 그것에 대한 사이버네틱스 정식화는 많은 분야들에서 나온 개념들을 통합한다. 사이버네틱스의 중요한 기능 하나가 다양한 분과들을 통합하는 것이기에, 풀타임 사이버네틱스 이론가들은 적은 반면 사이버네틱스 원리들을 자신들의 작업에 적용하는, 말인즉 파트타임으로, 사이버네틱스를 행하는 연구자들은 많다.

 

기본 원리들. - 사이버네틱스는 우선 (동물, 두뇌, 사회, 생산공장, 그리고 기계들과 같은) 물리적인 것 또는 (정보체계, 언어, 인지 과정들과 같은) 상징적인 것들의 조직 과정을 재현하는 사이버네틱 구성, 조작, 적용 모델들에 대한 학이다.

패러다임 조직 & 대다수 사이버네틱 모델들을 제작하는 건축 블럭(building block)은 "목표-지향 체계(goal-directed system)" 또는 "제어 체계"다. 그와 같은 체계는 다음 4 부분을 포함한다: (1) 센서 (S): 일종의 추출 과정, 이로써 체계 환경의 매개 상태는 돌출한 특성 또는 속성들로 기술(記述)된다. (2) 목표(G): 체계의 특정 상태에 대한 지정(指定)을 목표라 부른다. (3) 오류 검출자(E): 편차나 일탈을 한정(限定)하는 방법, 편차는 목표상태와 매개 상태 사이 차이다. (4) 실행자(E'): 일련의 조작 또는 행위 절차들, 이로써 체계는 기술된 속성들과 관련 또는 상관된 어떤 환경 요점들에 작용, 그것들을 수정시킬 수 있다. 이 부분들은 다음 두 가지 규칙들을 구현하고 있다: (a) 발견을 위해 잘-정의된 절차라 주장되는 규칙, 가능한 행위들 가운데 그 절차가 바로 목표 상태에 근접한 매개 상태를 야기할 법한 것이다. 그리고 (b) 또 하나의 규칙, 지시 "목표 달성하라!"가 주어지면, 그 체계는 환경에 작용하고, 오류 검출자(3)의 편차 측정(또는 차이 신호)에 따라, (편차를 최소화시키면서) 목표 상태에 가까워진다. 일반적으로 시스템은 지시 "목표 달성하라!"에 다음 진술로 응답한다: "목표 달성했음" 또는 "목표달성을 위해 매우 많은 노력이 행해졌음, 그러나 성공은 없음".

 


  

 

가장 단순한 사례들에서, 이러한 상술된 모든 부분들은, 규칙(b)에서 인용된 지시만 뺄 수 있다면, 변함없는(constant) 것들이다. 그 지시 또한 변함없는 것이라면, 그 목표-지향 체계는 항상성(동적평형상태)로 칭하며 (상태 G를 계속해서 구할 것이다). 하지만, 일반적으로, 상술된 것들 가운데 몇몇, 또는 그것들 모두의 면면들은 변할-수-있는(variable) 것들이다. 중앙난방장치 제어기와 같은 초보적 장치는 이 모든 요구 조건들을 갖추고 있다. 여기서, (1)은 방안 온도(T)를 읽는 자동온도조절기의 온도계, (2)는 바라는 방안 온도(T')다. (3)은 T와 T'를 비교하고, 어떤 온도가 더 높은가를 확정한다. 그리고 (4)는 보일러다; (a)는 단순한 음의 되먹임(simple negative feedback) 규칙이다: 방안온도, T가 T'보다 낮으면 켜고, 그렇지 않으면 끈다, (b)는 지시로 수동적으로 또는 시간조절 장치로 제공된다. 그러나 이들 조건들은 매우 복잡한 산업장치와 수송장치 제어기들에서도 마찬가지로 만족되며 모든 복잡한 수준의 자연 체계들에서도 마찬가지다. 철학적인 면에서, 정보의 순환적 흐름을 수반하는 체계들의 형식화는 목적론 또는 합목적성으로 인해 일찌기 야기된 많은 딜레마(進退兩難)들을 해결했다.

목표-지향 체계는 단연코 만져지는 것이 아니다. 게임(q.v.;사업(去來) 게임 또는 게임이론의 의미에서 시뮬레이션) 또한 이러한 유형에 해당된다. 게다가, 목표-지향 체계는 컴퓨터 프로그램 또는 상징적, 문제풀이 과정의 일부일 수도 있다. 유추(類比推理) 완성은 이러한 측면에서 전형적이다. 상징 대상들, A, B, 그리고 C가 주어진 경우, 그 체계는 목표를 추구한다: 진술 "B에 대한 A의 관계는 D에 대한 C의 관계다"가 만족하도록, B에 대한 A의 관계를 기술하고 D를 발견함으로써(또는 현존하는 D'를 수정함으로써) 유추를 완료한다.

사이버네틱 모델은 수학적으로 관련된 목표-지향 체계의 구조들로, 종종 논리적 연산자와 정보저장 매체와 같은 다른 요소들과 결합된다. 그 체계들은 그들 변수들을 짝짓기함으로써 결합될 수 있다(통상, 체계의 구성 요소들이 갖는 그 이상의 속성들을 갖는 거시 체계를 산출한다). 체계들은 (그들 목표들이 변함없이 유지되고 있는 경우) 경쟁적으로 또는 협력적으로 상호작용할 수 있다; 협력적인 경우, 소통은 협상 목표에 이르기에 적합한 언어로 이루어져야 한다. 목표 G1을 갖는 체계 A는 또한 목표 G2를 갖는 체계와 순차적으로 연결될 수 있다: G1의 달성은 G2 를 성취하라는 지시를 전달한다는 의미에서 그렇다 ( 이 경우, G1과 G2는 연합 체계의 목표의 아목표(亞目標)라 불린다.) 마지막으로, 체계들은 위계로 조직될 수 있다; 위계에서 가장 낮은 수준의 체계들만이 환경에 작용하며 환경과 직접적으로 관련된 목표들을 갖는다. 더 높은 수준의 체계들은 더 낮은 수준의 속성들을 감지하며 더 낮은 체계들을 조직한다.

위계 구조는 그와같은 과정을 계획하기와 배우기로 파악한다. 계획하기에서, 더 높은 체계 Z는 추상적인 목표 G를 달성하라고 지시받는다. Z가 계획을 세운다는 것은, 더 낮은 수준의 이용가능한 체계들의 레파토리에 있는 G1과 G2를 G가 수반하고 있음을 알아볼 수 있다는 조건에서, 그리고 G를 달성하기 위해 그것들을 조직하는 한에서 그럴 수 있다. 배우기는 특정 문제에 대한 Z의 체계-조직하기 반응으로 간주될 수 있으며, 이때 그 문제란 Z가 자신의 권역에서 더 낮은 수준의 체계들의 특징들을 수정한 이후에야 해결될 수 있는 것이다.

 

응용 사이버네틱스. - 사이버네틱 모델이 설계(design)에 응용되는 것은 규범적이며, 설명 장치들로 응용되는 것은 기술적(記述的) 성격을 띤다. 그 모델의 규범적 사용은 공학적 기미(氣味)를 띤다. 그것들은 산업 시설, 항해, 등등에 적용되는 제어와 규제 장치들을 지정하는 데 이용된다. 가장 흥미로운 발전은, 예측, 적응, 최적화하는 제어장치 영역, 통상 마구잡이로 교란된 환경을 다룰 수 있는 영역에서 일어났다. 다른 한편, 사이버네틱 모델은, 이를테면, 수송제어체계의 설계에서, 사람과 기계 사이 적절한 관계 결정에 폭넓게 사용된다. 응용의 다른 분야는 가르치기와 훈련하기다. 여기서, 훈련은 말 그대로 인간 배우기 과정의 제어로 해석되며, 상응하는 모델이 존재하는 한, 훈련 교사(指示者)는 부분적으로 또는 전적으로 적합한 기계로 대체될 수 있다. 경영이나 조업 연구에서, 사이버네틱 모델은 주식보유 스킴(企畵), 공정과 조립 계획하기, 재고 제어를 명확히 하는 데 쓰인다. 그것들은 또한 표준, 규범적 방식으로 쓰인다: 예를 들어, 사업체의 경영 모델은 종종 게임 비슷한 결정과 제어 과정으로 설계된다.

기술적(記述的) 응용은 무수히 많다. 신경생리학적 차원에서, 사이버네틱 모델은 두뇌 작용의 많은 측면들을 설명하는 데 쓰이고 있다. 다섯 영역이 특별한 중요성을 갖는다; 단순화된 신경네트워크, 주로, 지각 과정들 재연하기에 대한 모델; 실제 신경활동의 복잡한 진동과 제어를 위한 통계적 모델; (앞서 인용된) 앨고리듬이나 계획을 조절 과정과 관계시키는 모델; 유지, 감독 행위를 책임질 메커니즘에 대한 모델; 신경세포들 사이 시냅스 연결에서 일어나는 상세한 변화에 대한 모델.

두뇌 외에도, 사이버네틱 원리들은 신체 기능들의 제어를 밝히는 데 폭넓게 사용되고 있다(자율신경 과정, 호르몬-매개 조절체계, 근육제어, 등등). 분자생물학과 생화학 또한 효소체계의 조직화와 효소합성의 위계적 제어를 묘사하는 모델에 놀라울 정도로 많이 의존하고 있다. 이러한 설명 유형이 유전적으로 코드화된 지시를 세포경제와 관련시키는 데 더더욱 유용하리란 점은 유망하다. 사이버네틱 모델은 1950년대 이래로 발생학에서 쓰이고 있으며, 원래 스킴들 몇몇은 이제는 상세한 수학적 형식으로 정식화되었다.

심리학에서, 여러 부류의 행동과 인지를 제어체계의 위계들로 설명하는 것이 가능하다. 앞서 말한 계획하기와 배우기 개념은 이러한 분야야 속한다. 거시적 차원에서, 사이버네틱 관념들은 대화, 소집단의 소통행동, 그리고 사회체계에서 현상태를 유지시키는 항상성을 띠는 과정과 같은 개인간 상호작용에 적용된다. 실로, 이러한 방향에서 최초 에세이들 가운데 하나는, 사이버네틱 관념들이 지극히 중요해지고 있는 사회인류학을 배경으로 쓰여졌다. 다소 비슷한 발전들이 동물 영역에서 이루어졌다; 민족학은 사이버네틱스를 자유롭게 사용하며, 인구밀도 제어체계와 번식 규제를 다룰 때 특히 그렇다.

  

순수 사이버네틱스. - 순수 사이버네틱스는 공리적, 철학적 측면을 갖고 있다. 공리적 패러다임은 체계에 관한 공리를 가정하고 이들 가정의 귀결인 (번식, 분화, 배우기와 같은) 체계 속성들을 연역하는 것이다. 과학의 철학적 부문은 이론과 자주 관련된다; 이를테면, 단순화 이론(실제 체계의 복잡한 속성들을 핵심정보의 손실 없이 다루기 쉬운 크기로 줄일 수 있는 방법)과 명령 이론이 그렇다. 그러나 그 부문은 또한 사이버네틱 모델과 실제 조립물 사이 관련성 문제, 그것들 사이 적절한 동일시와 관련된다.

역으로, 사이버네틱스는 독립적으로 발전해온 이론 또는 수학적 도구들에 의존하고 있다. 이 가운데 가장 주목할 만한 것들은, 선택적 통계 정보의 의미에서 또는 의미론적, 실용적 정보를 수반하는 더 넓은 의미에서, 게임이론, 통신이론, 정보이론이다. 마지막으로, 앨고리듬 이론, 제어 이론, 집합 이론, 그래프 이론, 그리고 언어학이 공헌하였다.


 

 

See also COMPUTER; GAMES, THEORY OF; INFORMATION PROCESSING; THINKING AND PROBLEM SOLVING.

 

Bibliography-W. R. Ashby, An Introduction to Cybernetics (1986); S. Beer, Cybernetics and Management (1959) ; L. von Bertalanffy and A. Rapport General Systems Yearbook, vol. i-xi, Society for General Systems Research, Ann Arbor, Mich. (1956-66) ; H. Von Foerster (ed.), Cybernetics: Proceedings of the 6th-l0th Conference (separate volumes; 1949-53); H. Von Foerster and G. Zopf, Jr. (eds.), Principles of Self-Organisation (1962) ; C. Gwinn (ed.), Cybernetic Problems in Bionics (1967) ; V. M. Glushkov, Introduction to Cybernetics (1966) ; J. Klir and M.Valach, Cybernetic Modelling (1969) ; W. S. McCulloch, Embodiments of Mind (1963); N. Wiener and J. P. Schade (eds.), Progress in Bioybernetics, vol. 1, 2, 3 (1964, 1965, 1966) ; N. Wiener, Cybernetics (1961) ; Proceedings of 1st-5th Congress, International Association for Cybernetics, Namur, Belg. (1956, 1955, 1961, 1964, 1967).


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