The History and Development of Cybernetics

Präsentation zum Thema: "The History and Development of Cybernetics"—  Präsentation transkript:

1 The History and Development of Cybernetics
Die Geschichte und Entwicklung der Kybernetik The History and Development of Cybernetics. Presented by The George Washington University in conjunction with the American Society for Cybernetics.

2 The History and Development of Cybernetics
Die Geschichte und Entwicklung der Kybernetik The History and Development of Cybernetics. Presented by The George Washington University in conjunction with the American Society for Cybernetics. Präsentiert von The George Washington University in Kooperation mit The American Society for Cybernetics

3 History of Cybernetics
Vor vielen Jahren . . . Many years ago

4 Relative Complication
waren die Dinge die verstanden werden mussten um erfolgreich durch das Leben zu gehen relativ unkompliziert The things a person had to understand to get through life were relatively uncomplicated

5 Objects & Processes Objekte und Prozesse, die wir später als Systeme bezeichnen werden, waren relativ einfach Every object or process, which we will refer to as a system, was relatively simple.

6 Knowledge Mastery Noch vor wenigen hundert Jahren war es manchen Personen möglich einen Großteil des menschlichen Wissens zu beherrschen. In fact, up until the last few hundred years, it was possible for some people to master a significant portion of man's existing body of knowledge. Leonardo DaVinci

7 Leonardo Da Vinci war führend im Bereich der Malerei . . .
Da Vinci – Painting Leonardo Da Vinci war führend im Bereich der Malerei . . . Leonardo Da Vinci was a leader in the fields of painting . . .

8 Da Vinci, cont. – Sculpture
. . . der Bildhauerei . . . . . sculpture . . .

9 Da Vinci, cont. – Architecture
. . . der Architektur . . . . . . architecture . . .

10 Da Vinci, cont. – Anatomy . . . der Anatomie . . . . . . anatomy . . .

11 Da Vinci, cont. – Weapons Engineering
. . . des Waffenbaus, und . . . . . . weapons engineering, and . . .

12 Da Vinci, cont. – Aeronautical Engineering
. . der Flugzeugkonstruktion. Dies ist seine Skizze für eine Flugmaschine aus dem 16. Jahrhundert . . . . . . aeronautical engineering. This is his sketch for a 16th century flying machine . . .

13 Da Vinci, cont. – Aeronautical Engineering, cont.
. . . und für einen Fallschirm im Falle des Absturzes der Maschine. . . . and for a parachute in case the machine broke down.

14 Systems Complexity Komplexität t Im Laufe der Zeit wurden die Systeme mit denen Menschen zu tun hatten . . . As time passed, the systems that humans were concerned with became . . .

15 Systems Complexity, cont.
. . . immer komplexer. . . . more and more complicated.

16 Systems Complexity, cont.
Alleine die Transportsysteme wurden immer komplexer . . . Transportation systems alone have become more complex . . .

17 Systems Complexity, cont.
. . . und komplexer . . . . . . and more complex . . .

18 Systems Complexity, cont.
. . . und komplexer . . . . . . and more complex . . .

19 Systems Complexity, cont.
. . . und noch komplexer . . . . . . and more complex . . .

20 Systems Complexity, cont.
. . . ebenso wie Energiesysteme. . . . as have energy systems.

21 Einige Leute haben darauf hingewiesen, dass sich die Technologie . . .
Technology Advances Einige Leute haben darauf hingewiesen, dass sich die Technologie . . . Some people have suggested that technology . . .

22 Technology Advances, cont.
. . . so rasch weiterentwickelt, . . . . . . is advancing so rapidly it . . .

23 Technology Advances, cont.
. . . dass sie unsere Möglichkeiten sie zu kontrollieren übersteigt. . . . is outpacing our ability to control it. Three Mile Island

24 Keeping up with Developments
Eine Person alleine kann heute nicht mehr mit den Entwicklungen in allen Disziplinen schritthalten, geschweige denn eine führende Position in vielen Bereichen einnehmen, wie Leonardo Da Vinci das noch konnte. Clearly, it is no longer possible for one person to keep up with developments in all fields, let alone be a leader in many of them, as Leonardo Da Vinci was.

25 How to Live and Work in a Technically Advanced Society?
Spezialisierung wurde notwendig. Wie aber schaffen wir es nun effektiv mit einer sich technologisch hochentwickelten Gesellschaft umzugehen? Specialization has become a necessity. How then, do we live and work effectively in a technically advanced society?

26 Underlying Principles
Gibt es für den modernen Menschen einen Weg mit der Komplexität umzugehen, allgemeine Prinzipien zu formulieren, die für alle Systeme gelten, und dadurch die Bedingungen zu schaffen um die Welt in der wir leben besser regulieren zu können? Is there a way that you, the modern man or woman, can sort through the complexity, formulate a set of principles underlying all systems and thereby enhance your ability to regulate the world in which you live?

27 Cybernetics = Regulation of Systems
Kybernetik = Regelung von Systemen Diese Frage war für eine handvoll Vordenker und Vordenkerinnen in den 1940er Jahren von Interesse. Sie waren die Pioniere eines Feldes das als Kybernetik bekannt wurde – die Wissenschaft der Regelung von Systemen. This question was of interest to a handful of people in the 1940s who were the pioneers in a field that has become known as Cybernetics, the science of the regulation of systems.

28 Cybernetics – an Interdisciplinary Science
Kybernetik ist eine interdisziplinäre Wissenschaft die sich mit allen Systemen, von Molekülen . . . Cybernetics is an interdisciplinary science that looks at any and all systems from molecules . . .

29 What Cybernetics Looks at
. . . bis zu Galaxien beschäftigt. Spezielle Aufmerksamkeit widmet sie Maschinen, Tieren und Gesellschaften. . . . to galaxies, with special attention to machines, animals and societies.

30 Derivation of Cybernetics
Der Begriff Kybernetik ist vom griechischen Wort für Steuermann abgeleitet, der als Kontrollsystem für ein Schiff verstanden werden kann. Cybernetics is derived from the Greek word for steersman or helmsman, who provides the control system for a boat or ship.

31 Norbet Weiner Das Wort wurde 1948 von Norbert Wiener geprägt und als eine Wissenschaft definiert. Er wurde 1894 geboren und lebte bis Als Vater der Kybernetik wurde er weltweit bekannt. This word was coined in 1948 and defined as a science by Norbert Wiener, who was born in 1894 and died in He became known as the Father of Cybernetics.

32 Wiener – Radar Wiener war angewandter Mathematiker, Biologe und Elektrotechniker. Während des zweiten Weltkriegs arbeitete er an Radar-gestützten Flugzeug-Abwehr-Waffen. Wiener was an applied mathematician, biologist, and electrical engineer. He worked during World War II on the radar-guided anti-aircraft gun.

33 Weiner – Radar, cont. Er kombinierte ein spezielles Radar mit einer Kanone in einer Weise, dass Geschoss automatisch auf das Ziel – ein Flugzeug – zuflog. Nachdem die Kanone abgefeuert war, wurde mit dem Radar die Abweichung vom Ziel bestimmt und die Flugbahn des Geschosses derart verändert, dass die Abweichung immer kleiner wurde und schließlich das Ziel erreicht wurde. He designed the connection of a special radar to the gun so that it was aimed automatically at the enemy aircraft. After the gun was fired, the radar quickly determined the changing location of the plane and re-aimed the gun until the plane was shot down.

34 Wiener – Radar and Human Factor Imitation
Das System imitierte menschliche Funktionen und führt sie effektiv aus. The system imitated human functions and performed them more effectively.

35 Feedback Rückkopplung Die Flugabwehrkanone demonstriert das kybernetische Prinzip der Rückkopplung. Mittels der Rückkopplung wird Information über das Ergebnis eines Prozesses genutzt um den Prozess zu verändern. Das Radar liefert Informationen über die Änderung der Position des Flugzeuges, und diese Information wird genutzt um das Zielen der Kanone korrigieren. The anti-aircraft gun demonstrates the cybernetic principle of feedback. Feedback is information about the results of a process which is used to change the process. The radar provided information about the changes in location of the enemy airplane and this information was used to correct the aiming of the gun.

36 Feedback – Thermostat Ein bekannteres Beispiel für den Einsatz von Rückkopplung ist das Thermostat. A more familiar example of the use of feedback to regulate a system is the common thermostat for heating a room.

37 Thermostat Feedback Example
Die Raumtemperatur steigt auf 21°C Wenn das Heizsystem so eingestellt, dass es einen Schwankungsbereich von 1° zulässt, und das Thermostat auf 20°C eingestellt ist, wird die Raumtemperatur, durch heizen, auf 21°C steigen . . . If the heating system is adjusted, as is common, to allow a maximum of 2 degrees variation, when the thermostat is set at 68 degrees the temperature will rise to 70 degrees . . .

38 Thermostat Feedback Example, cont.
Die Raumtemperatur steigt auf 21°C Die Heizung schaltet sich aus . . . before a temperature sensor in the thermostat triggers the furnace to turn off. . . . bis der Temperatur sensor im Thermostat die Heizung ausschaltet.

39 Thermostat Feedback Example, cont.
Die Raumtemperatur steigt auf 21°C Die Heizung schaltet sich aus The furnace will remain off until the temperature of the room has fallen to 66 degrees . . . Die Heizung bleibt ausgeschaltet bis die Temperatur im Raum auf 19°C gesunken ist, . . . Die Raumtemperatur sinkt auf 19°C

40 Thermostat Feedback Example, cont.
Die Raumtemperatur steigt auf 21°C . . . dadurch schaltet der Sensor im Thermostat die Heizung wieder ein. Die Heizung schaltet sich ein Die Heizung schaltet sich aus . . . then the sensor in the thermostat triggers the furnace to turn on again. Die Raumtemperatur sinkt auf 19°C

41 Self Regulating System
Selbst-regulierende Systeme Der Sensor ist Teil der Informations-Rückkopplung, durch die das System eine Differenz zur gewünschten Temperatur von 20°C messen und die Abweichung korrigieren kann. Wie bei der Flugzeug-Abwehr, handelt es sich auch hier um ein System – bestehend aus Thermostat, Heizung und Raum – das sich selbst durch Rückkopplung regulieren kann. The sensor provides a feedback loop of information that allows the system to detect a difference from the desired temperature of 68 degrees and to make a change to correct the error. As with the anti-aircraft gun and the airplane, this system – consisting of the thermostat, the heater and the room – is said to regulate itself through feedback and is a self-regulating system.

42 Human Body – Feedback Leading to System Regulation
Der menschliche Körper ist eine der reichsten Quellen für Rückkopplungs-Beispiele die zur Regulation des Systems führen. So wird beispielsweise Information an das Gehirn geliefert wenn der Magen leer ist. The human body is one of the richest sources of examples of feedback that leads to the regulation of a system. For example, when your stomach is empty, information is passed to your brain.

43 Feedback – Corrective Action
Wenn eine korrigierende Aktion stattfindet, hier durch essen, dann wird dem Gehirn mitgeteilt, dass der Magen gefüllt wurde. When you have taken corrective action, by eating, your brain is similarly notified that your stomach is satisfied.

44 Feedback – Hunger Example
Nach ein paar Stunden startet der gesamte Prozess von neuem. Die Rückkopplungsschleife arbeitet ein Leben lang. Magen fühlt sich leer an Zeit In a few hours, the process starts all over again. This feedback loop continues throughout our lives. Magen fühlt sich voll an Person isst

45 Human Body and Cybernetics Studies
Der menschliche Körper ist ein Wunderwerk von sich selbst regulierenden Systemen, sodass Kybernetiker früh darauf zurückgriffen und nach diesem Vorbild selbstregulierende Maschinen konstruierten. Eine berühmt gewordene Maschine ist der vom britischen Wissenschaftler Ross Ashby in den 1940er Jahren entwickelte Homöostat. The human body is such a marvel of self-regulation that early cyberneticians studied its processes and used it as a model to design machines that were self-regulating. One famous machine called the homeostat was constructed 30 years ago by a British scientist, Ross Ashby.

46 Homeostat So wie der menschliche Körper seine Temperatur konstant hält, so kann der Homöostat elektrische Ströme konstant halten, trotz Störungen von Außen. Just as the human body maintains a 98.6 degree temperature the homeostat could maintain the same electrical current, despite changes introduced from the outside.

47 Homöostase Der Homöostat, der Mensch und der Thermostat halten, alle halten ein Gleichgewicht, eine Homöostase, durch verschiedenste Feedback-Schleifen aufrecht. Es spielt keine Rolle wie die Information weiter gegeben wird – nur dass der Regler Informationen über Veränderungen erhält ist wesentlich um das Verhalten anzupassen. The homeostat, the human being, and the thermostat all are said to maintain homeostasis or equilibrium, through feedback loops of various kinds. It does not matter how the information is carried – just that the regulator is informed of some change which calls for some kind of adaptive behavior.

48 Grey Walter – Self Regulating Man and Animals
Ein weiterer Wissenschaftler, Grey Walter, ging dem Konzept der Imitation von selbstregulierenden Eigenschaften von Menschen und Tieren nach. Another scientist, Grey Walter, also pursued the concept of imitating the self-regulating features of man and animals.

49 Grey Walter – Mechanical Tortoises
Sein bevorzugtes Projekt war das Bauen von mechanischen „Schildkröten“, die sich, wie die lebenden, frei bewegen und einige Merkmale von unabhängigem Leben zeigen. His favorite project was building mechanical 'tortoises' that would, like this live tortoise, move about freely and have certain attributes of an independent life.

50 Grey Walter and Family Walter ist hier zusammen mit seiner Frau Vivian, ihrem Sohn Timothy und der mechanischen „Schildkröten“ Elsie abgebildet. Elsie hat vieles mit Timothy gemeinsam. So wie Timothy Nahrung ausfindig macht, so sucht auch Elsie nach Nahrung, allerdings in Form von Licht, von dem sie sich „ernährt“. Sie transformiert es in elektrische Energie, mit der sie ihre Akkus auflädt. Danach macht sie ein „Nickerchen“, so wie Timothy nach dem essen, an einem schattigen Ort. Walter is pictured here with his wife Vivian, their son Timothy, and Elsie the tortoise. Elsie has much in common with Timothy. Just as Timothy seeks out food, which is stored in his body in the form of fat, Elsie seeks out light which she 'feeds' on and transforms into electrical energy which charges an accumulator inside her. Then she's ready for a nap, just like Timothy after a meal, in an area of soft light.

51 The Anatomy of Elsie Obwohl Elsie das Verhalten eines Menschen nachahmt ist ihre Anatomie völlig anders. So sieht Elsie unter der Hülle aus. Although Elsie's behavior imitates that of a human, her anatomy is very different. This is what Elsie looks like underneath her shell. She looks a lot more like the inside of a transistor radio than . . .

52 Simulating a Human’s Function
Sie sieht im Inneren eher wie ein Transistorradio und . . . . . . the inside of a human body. But as a cybernetician, Walter was not interested in imitating the physical form of a human being, but in simulating a human's function.

53 Simulating a Human’s Function
. . . weniger wie das Innere eines menschlichen Körpers. Aber als Kybernetiker war Walter nicht an einer Imitation der Form des Menschen, sondern an der Imitation menschlicher Funktionen interessiert. . . . the inside of a human body. But as a cybernetician, Walter was not interested in imitating the physical form of a human being, but in simulating a human's function.

54 Not What Is, but What Does it Do?
Kybernetik fragt nicht . . . „Was ist dieses Ding?“ „Was macht es?“ . . . Sondern. . . Cybernetics does not ask “What Is This Thing?”, but, “What Does it Do?”

55 Simulating Human Functions
Grey Walter hat nicht, wie ein Bildhauer, versucht die physikalische Form eines Menschen zu simulieren, sondern funktionelle Abläufe. Grey Walter did not attempt to simulate the physical form of a human, as does a sculptor, but to simulate human functions.

56 Not Objects, but Processes
In anderen Worten: er sah Menschen . . . nicht als Objekte, Prozesse . . . Sondern als . . . In other words, he viewed humans Not as Objects but as Processes

57 Designs to Help with Human Tasks
Seit Jahrhunderten haben Menschen versucht Maschinen zu konstruieren die für menschliche Aufgaben nützlich sind, und zwar nicht nur für solche Aufgaben für die normalerweise Muskelkraft benötigt wird. For centuries, people have designed machines to help with human tasks and not just tasks requiring muscle power.

58 Automata Automaten, wie sie in den bewegten Figuren von Kuckucksuhren oder Musikboxen zu sehen sind, waren bereits im 18. Jahrhundert populär, und über Maschinen die denken können wurde bereits lange vor der Erfindung des Computers spekuliert. Automata, such as the little moving figures of people or animals that emerge from cuckoo clocks and music boxes, were popular in the 1700's and machines capable of thinking were a subject for speculation long before the electronic computer was invented.

59 Macy Foundation Meetings
Macy Foundation Konferenzen Von 1946 bis 1953 gab es eine Reihe von Konferenzen in denen Probleme bezüglich Rückkopplungsschleifen und zirkulärer Kausalität von selbstregulierenden Systemen diskutiert wurden. Diese, von der Josiah Macy, Jr. Foundation unterstützten, Konferenzen waren interdisziplinär und wurden von Ingenieuren, Mathematiker, Neurophysiologen und anderen besucht. From 1944 to 1954 there was a series of meetings to discuss these ideas about feedback loops and circular causality in self-regulating systems. The meetings, sponsored by the Josiah Macy, Jr. Foundation, were interdisciplinary, attended by engineers, mathematicians, neurophysiologists, and others.

60 Professionals Speak Different Languages
Der Vorsitzende dieser Konferenzen, Warren McCulloch, berichtete, dass die teilnehmenden Wissenschaftler große Probleme hatten einander zu verstehen, da sie alle eine eigene, ihrer Wissenschaftsdisziplin entsprechende, Sprache hatten. The chairman of these meetings, Warren McCulloch, wrote that these scientists had great difficulty in understanding each other, because each had his own professional language.

61 Margaret Mead Breaks A Tooth
Es gab derart hitzige Debatten, dass die daran teilnehmende Margaret Mead nicht einmal bemerkte sich einen Zahn gebrochen zu haben. There were heated arguments that were so exciting that Margaret Mead, who was in attendance, once did not even notice that she had broken a tooth until after the meeting.

62 Meetings Calm with Common Experiences
Die weiteren Treffen verliefen ruhiger, weil die Teilnehmenden eine gemeinsame Sachkenntnis entwickelten. The later meetings went somewhat more calmly as the members developed a common set of experiences.

63 Laying the Groundwork for Cybernetics
Diese Konferenzen, zusammen mit Norbert Wiener’s 1948 erschienenem Buch „Cybernetics“, waren die Basis für die Entwicklung der Kybernetik wie wir sie heute kennen. These meetings, along with the 1948 publication of Norbert Wiener's book titled 'Cybernetics,' served to lay the groundwork for the development of cybernetics as we know it today.

64 Prominent Early Cyberneticians
Hier ist ein Bild aus den 1950ern von vier bereits erwähnten, prominenten, frühen Kybernetikern. Von links nach rechts: sind das: Ross Ashby, Erfinder des Homöostats; Warren McCulloch, Organisator der Macy Foundation Konferenzen; Grey Walter, Konstrukteur von Elsie; und Norbert Wiener, der den Namen „Cybernetics“ vorschlug. Here is an unusual photograph taken in the 1950s of the four prominent early cyberneticians that you have already met. From left to right they are: Ross Ashby of homeostat fame; Warren McCulloch, organizer of the Macy Foundation meetings; Grey Walter, creator of Elsie, the tortoise; and Norbert Wiener, who suggested that the field be called ‘Cybernetics.'

65 Neurophysiology, Mathematics, and Philosophy
Neurophysiologie + Mathematik + Philosophie Warren McCulloch war eine Schlüsselfigur für die Erweiterung der Kybernetik. Als Psychiater kombinierte er sein Wissen über Neurophysiologie mit Mathematik und Philosophie um ein sehr komplexes System zu verstehen, . . . Warren McCulloch was a key figure in enlarging the scope of cybernetics. Although a psychiatrist by training, McCulloch combined his knowledge of neurophysiology, mathematics, and philosophy to better understand a very complex system . . .

66 The Human Nervous System
. . . das menschliche Nervensystem. . . . the human nervous system.

67 Human Nervous System and Mathematical Equations
Er hielt es für möglich das Funktionieren des Nervensystems mit der präzisen Sprache der Mathematik zu beschreiben. He believed that the functioning of the nervous system could be described in the precise language of mathematical equations.

68 Cold = Hot Er entwickelte beispielsweise eine mathematische Gleichung die die Tatsache beschreibt, dass wenn ein Eiswürfel für kurze Zeit die Haut berührt, die paradoxe Wahrnehmung von Hitze entsteht. For example, he developed an equation which explained the fact that when a cold object such as an ice cube touches the skin for a brief instant, paradoxically it gives the sensation of heat rather than cold.

69 Neurophysiology, Mathematics and Philosophy
Neurophysiologie + Mathematik + Philosophie McCulloch used not only mathematics and neurophysiology to understand the nervous system but also philosophy – a rare combination. Scientists and philosophers are often considered miles apart in their interests – scientists study real, concrete, . . . McCulloch nutzte nicht nur Mathematik und Neurophysiologie um das Nervensystem zu verstehen, sondern auch die Philosophie – eine seltenen Kombination. Wissenschaftler und Philosophen sind oft weit auseinander was ihre Interessen betrifft – Wissenschaftler untersuchen reale, konkrete, . . .

70 . . . physikalische Dinge, wie Pflanzen, . . .
Plants . . . physikalische Dinge, wie Pflanzen, . . . . . . physical things, like plants, . . .

71 Animals . . . Tiere, . . . . . . animals, . . .

72 . . . und Mineralien, während Philosophen, . . .
Minerals . . . und Mineralien, während Philosophen, . . . . . . and minerals, while philosophers, . . .

73 Abstract Ideas, Thoughts, and Concepts
. . . abstrakte Dinge wie Ideen, Gedanken, und Konzepte untersuchen. . . . study abstract things like ideas, thoughts, and concepts.

74 Epistemology = Study of Knowledge
Epistomologie = Erkenntnislehre McCulloch sah eine Verbindung zwischen der Naturwissenschaft Neurophysiologie und dem Epistomologie genannten Zweig der Philosophie, der Erkenntnislehre study of knowldge. McCulloch could see that there is a connection between the science of neurophysiology and a branch of philosophy called epistemology, which is the study of knowledge.

75 Knowledge – Formed in the Brain
Während Wissen üblicherweise als unsichtbar und abstrakt angesehen wird, hat McCulloch angemerkt, Wissen entstehe in einem Organ des Körpers mit physischen Eigenschaften, dem Gehirn. While knowledge is usually considered invisible and abstract, McCulloch realized that knowledge is formed in a physical organ of the body, the brain.

76 The Mind – The Meeting Place Between the Brain and an Idea
Physikalisch Abstrakt Gehirn Geist Wissen In der Geist treffen Gehirn und Idee zusammen, es treffen physikalisches und abstraktes und damit Wissenschaft und Philosophie aufeinander. The mind is, in fact, the meeting place between the brain and an idea, between the physical and the abstract, between science and philosophy.

77 Experimental Epistemology
Physisch Philosophisch Experimentelle Epistemologie McCulloch founded a new field of study based on this intersection of the physical and the philosophical. This field of study he called 'experimental epistemology,' the study of knowledge through neurophysiology. The goal was to explain how a nerve network produces ideas. McCulloch begründete eine neue Forschungsrichtung die auf der Schnittmenge zwischen Physischem und Philosophischem basiert. Er nannte sie „Experimentelle Epistemologie“, das Studium von Wissen mittels der Neurophysiologie. Ziel war es herauszufinden wie die Aktivität des Netzwerkes der Nerven durch Sinneswahrnehmungen und Ideen entstehen.

78 Cybernetics = Regulation of Systems
Kybernetik = Regulation von Systemen Warum ist McCulloch’s Arbeit so wichtig für die Kybernetik? Erinnere dich: Kybernetik ist die Wissenschaft der Regulation von Systemen. Why is McCulloch's work so important to cyberneticians? Remember, cybernetics is the science of the regulation of systems.

79 Human Brain – The Most Remarkable Regulator of All
Das menschliche Gehirn ist vielleicht der bemerkenswerteste Regulator von allen. Es reguliert den menschlichen Körper ebenso wie viele andere Systeme in der Umwelt. Eine Theorie darüber wie das Gehirn operiert ist aber auch eine Theorie darüber wie alles menschliche Wissen generiert wird. The human brain is perhaps the most remarkable regulator of all, regulating the human body as well as many other systems in its environment. A theory of how the brain operates is a theory of how all of human knowledge is produced.

80 Mind – Regulates Itself
Während die Flugabwehrkanone und der Thermostat Apparate sind die von Menschen zur Regulation bestimmter Systeme konstruiert wurden, ist der Geist ein System das sich selbst konstruiert und reguliert. Wir werden über diese Phänomen in ein paar Minuten mehr sagen. Whereas an anti-aircraft gun and a thermostat are devices constructed by people to regulate certain systems, the mind is a system that constructs itself and regulates itself. We shall say more about this phenomenon in a few minutes.

81 Other Cybernetic Concepts
Andere Konzepte in der Kybernetik Nachdem wir auf einige Schlüsselfiguren, deren Interessen und wissenschaftliche Beiträge eingegangen sind, werden wir uns nun einige weitere Konzepte der Kybernetik näher ansehen. Now that we have touched on some of the key people, their interests, and their contributions, we shall look at a few additional cybernetic concepts.

82 Law of Requisite Variety
Gesetz der erforderlichen Vielfalt (Law of Requisite Variety) Ein wichtiges Konzept ist das Gesetz der erforderlichen Vielfalt. Dieses Gesetz besagt folgendes: Wenn ein System komplexer wird, muss auch die Kontrolle des Systems komplexer werden, weil es mehr Funktionen gibt die zu regulieren sind. Mit anderen Worten, je komplexer ein zu regulierendes System ist umso komplexer muss die Regulation sein. One important concept is the law of requisite variety. This law states that as a system becomes more complex, the controller of that system must also become more complex, because there are more functions to regulate. In other words, the more complex the system that is being regulated, the more complex the regulator of the system must be.

83 Thermostat Example, Revisited
Gehen wir zurück zum Beispiel des Thermostats Let's return to our example of a thermostat.

84 Furnace = Simplicity Wenn in einem Haus nur ein Ofen vorhanden ist kann der Thermostat simpel sein, da er nur den Ofen reguliert. If a house has only a furnace, the thermostat can be quite simple – since it controls only the furnace.

85 Furnace + Air Conditioner = Complexity
Wenn es in dem Haus einen Ofen und eine Klimaanlage gibt muss der Thermostat komplexer sein – die Schaltung wird aufwändiger –, da Heizen und Kühlen, also zwei Prozesse geregelt werden müssen. However, if the house has both a furnace and an air conditioner, the thermostat must be more complex – it will have more switches and knobs – since it must control two processes – both heating and cooling.

86 Humans – Most Complex Nervous System
Das selbe Prinzip ist auch für Organismen anwendbar. Menschen besitzen das komplizierteste Nervensystem und Gehirn von allen Tieren. Das erlaubt ihnen viele verschiedene Aktivitäten und die Regulierung eines komplexen Körpers. The same principle applies to living organisms. Human beings have the most complex nervous system and brain of any of the animals. This allows them to engage in many different activities and to have complex bodies.

87 Demgegenüber haben einige Tiere wie der Seestern, . . .
Starfish System Demgegenüber haben einige Tiere wie der Seestern, . . . In contrast, some animals such as the starfish, . . .

88 . . . die Seegurke, . . . . . . sea cucumber, . . .
Sea Cucumber System . . . die Seegurke, . . . . . . sea cucumber, . . .

89 More Complex the Animal, the More complex the Brain
. . . und die Seeanemonen kein zentrales Gehirn, sondern nur ein simples Netzwerk aus Nervenzellen, und das ist alles was nötig ist um die Körperfunktionen dieser Meeresbewohner zu regulieren. Zusammengefasst: Je komplexer ein Tier ist umso komplexer muss das entsprechende Gehirn sein. . . . and sea anemone have no centralized brain, but only a simple nerve network, which is all that is required to regulate the simpler bodies and functions of these sea animals. In summary, the more complex the animal, the more complex the brain needs to be.

90 Social Systems Das Gesetz der erforderlichen Vielfalt ist nicht nur für Maschinen und Organismen anwendbar, sondern auch für soziale Systeme. Um beispielsweise die Kriminalität zu kontrollieren ist es nicht notwendig für jeden Bürger einen Polizisten bereitzustellen, denn nicht jede Aktivität eines Bürgers muss reguliert werden . . . The law of requisite variety not only applies to controlling machines and human bodies, but to social systems as well. For example, in order to control crime, it is not necessary or feasible to have one policeman for each citizen, because not all activities of citizens need regulation . . .

91 Capability to Regulate
. . . sondern nur illegale Aktivitäten. Es genügt im allgemeinen einen oder zwei Polizisten pro tausend Bürger bereitzustellen um die illegalen Aktivitäten zu kontrollieren. . . . just illegal ones. Therefore, one or two policeman for every thousand people generally provides the necessary capability for regulating illegal activities.

92 Regulation – Increase Complexity of Regulator and System being Regulated
In diesem Fall wird die Übereinstimmung zwischen der Varietät von Regulator und System nicht durch die Erhöhung der Komplexität des Regulators sondern durch eine Reduktion der Varietät des Systems erreicht. Anstatt also mehr Polizisten einzustellen entscheiden wir uns dafür weniger Verhaltensweisen zu regulieren. In this case a match between the variety in the regulator and the variety in the system being regulated is achieved not by increasing the complexity of the regulator, but by reducing the variety in the system being regulated. That is, rather than hiring many policemen, we simply decide to regulate fewer aspects of human behavior.

93 Self Organizing Systems
Selbst-organisierende Systeme Das selbst-organisierende System ist ein weiteres Konzept in der Kybernetik, das wir täglich beobachten können. Das selbst-organisierende System ist ein System das zunehmend organisierter wird wenn es sich einem Gleichgewichtszustand nähert. Ross Ashby hat festgestellt, dass jedes System dessen interne Prozesse oder Interaktionen sich nicht ändern, ein selbst-organisierendes System ist. The self-organizing system is another cybernetic concept, which we all see demonstrated daily. A self-organizing system is a system that becomes more organized as it goes toward equilibrium. Ross Ashby observed that every system whose internal processes or interaction rules do not change is a self-organizing system.

94 Waiting in Line Zum Beispiel: Eine nicht organisierte Gruppe von Menschen die auf einen Bus warten . . . For example, a disorganized group of people who are waiting . . .

95 The Line – A Self-Organizing System
. . . bilden, zumindest in England, eine Schlange, weil sie aufgrund ihrer vergangenen Erfahrungen wissen, dass Schlangen praktisch sind. Diese Menschen bilden ein selbst-organisierendes System. . . . to take a bus will fall into a line, because of their past experience that lines are a practical, fair way to obtain service. These people constitute a self-organizing system.

96 Oil and Vinegar – a Self-Organizing System
Auch eine Mischung aus Essig und Öl ist ein selbst-organisierendes System. Wie hier gezeigt, bildet sich beim Schütteln ein homogenes Gemisch, zumindest zeitweilig. Even a mixture of salad oil and vinegar is a self-organizing system. As a result of being shaken as shown here, the mixture changes to a homogeneous liquid – temporarily . . .

97 Oil and Vinegar - Equilibrium
Wenn man dem Dressing erlaubt seinen Gleichgewichtszustand wieder herzustellen, so wird sich die Struktur der Mischung verändern und Essig und Öl werden sich automatisch wieder separieren. Wir können sagen, die Mischung organisiert sich selbst. . . . as the salad dressing is allowed to go to equilibrium, the mixture changes its structure and the oil and vinegar separate automatically. We could say that the mixture organizes itself.

98 Self Organization Leads to a General Design Rule
Das Konzept der Selbstorganisation führt zu einer Konstruktionsregel. Um ein Objekt zu verändern, gibt man das Objekt in eine Umwelt in der die Interaktionen zwischen Objekt und Umwelt das Objekt in der gewünschten Richtung modifizieren. Drei Beispiele dazu . . . The idea of self-organization leads to a general design rule. In order to change any object, put the object in an environment where the interaction between the object and the environment will produce the desired change in the object in the direction you want it to go. Let's consider three examples. First, in order to make iron from iron ore we put the iron ore in an environment called a blast furnace. In the furnace, coke is burned to produce heat. In the chemical and thermodynamic environment of the blast furnace, iron oxides become pure iron.

99 Self Organization Leads to a General Design Rule
Erstens: Um aus Erz Eisen zu gewinnen geben wir das Eisenerz in eine Hochofen genannte Umgebung. Im Hochofen wird Koks verbrannt um Wärme zu erzeugen. Dabei wird das Eisenoxyd in reines Eisen umgewandelt. The idea of self-organization leads to a general design rule. In order to change any object, put the object in an environment where the interaction between the object and the environment will produce the desired change in the object in the direction you want it to go. Let's consider three examples. First, in order to make iron from iron ore we put the iron ore in an environment called a blast furnace. In the furnace, coke is burned to produce heat. In the chemical and thermodynamic environment of the blast furnace, iron oxides become pure iron.

100 Educating Children Als zweites Beispiel dient die Ausbildung von Kindern in der Schule. Das Kind wird in die Schule gesteckt. As a second example consider the process of educating a child. The child is placed in a school.

101 Educating Children, cont.
Als Resultat der Interaktionen mit Lehrern und anderen Schülern lernt das Kind in der Schule lesen und schreiben. As a result of interacting with teachers and other students in the school, the child learns to read and write.

102 Regulation of Business by Government
Das dritte Beispiel ist die Regulation der Wirtschaft durch eine Regierung. In den USA gibt es eine Verfassung die drei Bereiche der Regierung festlegt. Durch den Beschluss von Gesetzen schafft der Kongress eine steuerrechtliche Umgebung und Strafbestimmungen die durch die Exekutive kontrolliert werden. A third example is the regulation of business by government. To regulate their affairs the people of the United States adopted a Constitution that established three branches of government. By passing laws, Congress creates an environment of tax incentives and legal penalties which are enforced by the Executive branch.

103 Regulation of Business by Government, cont.
Die Anreize und Strafen, über die im Zweifels- oder Streitfall vom Gericht entschieden wird, halten Geschäftsleute dazu an ihr Verhalten in die gewünschte Richtung zu lenken. These incentives and penalties, which are adjudicated by the courts, encourage businessmen to modify their behavior in the desired direction.

104 Regulation of Business by Government, cont.
Jedes Beispiel – der Hochofen . . . Each case – the iron smelting furnace . . .

105 Regulation of Business by Government, cont.
. . . die Schule mit Lehrern und Schülern . . . . . . the school with its teachers and students . . .

106 Regulation of Business by Government, cont.
. . . und die Regierung die die Wirtschaft reguliert – kann als selbst-organisierendes System verstanden werden. Jedes System organisiert sich selbst wenn es einem Gleichgewicht zustrebt. In jedem Fall werden die bekannten Interaktionsregeln dazu verwendet ein gewünschtes Resultat zu erhalten. . . . and government regulation of business can be thought of as a self-organizing system. Each system organizes itself as it goes toward its stable equilibrial state. And in each case the known interaction rules of the system have been used to produce a desired result.

107 Die derzeitige Arbeit an zellulären Automaten, fraktaler Geometrie und Komplexität kann als Erweiterung des Ansatzes der Selbstorganisation der 1960er verstanden werden.

108 Cybernetics – how Knowledge itself is Generated
Bisher haben wir besprochen wie die Kybernetik dazu dienen kann Maschinen zu bauen und simple Regulationsprozesse zu verstehen. Aber die Kybernetik kann auch genutzt werden um zu verstehen wie Wissen selbst generiert wird. So far we've talked mainly about how cybernetics can help us to build machines and to understand simple regulatory processes. But cybernetics also can be helpful in understanding how knowledge itself is generated.

109 A Firmer Foundation for Regulating Larger Systems
Dieses Verständnis kann eine solide Basis sein für die Regulation von großen Systemen, wie wirtschaftliche Kooperationen, Nationen, . . . This understanding can provide us with a firmer foundation for regulating larger systems, such as business corporations, nations, . . .

110 Firmer Foundation for Regulating the Whole World
. . . und sogar die Welt als Ganzes. . . . and even the whole world.

111 Die Rolle des Beobachters
Role of the Observer Die Rolle des Beobachters Applying cybernetic principles to social systems calls attention to the role of the observer of a system who, . . .

112 Heinz Von Foerster In den späten 1960er Jahren haben Kybernetiker wie der Österreicher Heinz von Foerster in den USA . . . In the late 1960's cyberneticians such as Heinz Von Foerster of the United States, . . .

113 . . . Humberto Maturana aus Chile, . . .
. . . Humberto Maturana of Chile, . . .

114 Gordon Pask . . . Gordon Pask und, . . . . . . Gordon Pask and, . . .

115 . . . Stafford Beer aus Großbritannien . . .
. . . Stafford Beer of Great Britain . . .

116 Second Order Cybernetics
Kybernetik zweiter Ordnung . . . damit begonnen kybernetische Prinzipien zu nutzen um die Rolle des Beobachters zu verstehen. Das wurde „Kybernetik zweiter Ordnung“ genannt. . . . began extending the application of cybernetic principles to understanding the role of the observer. This emphasis was called 'second-order cybernetics.'

117 Dealing with Autonomous Systems
Während die Kybernetik erster Ordnung auf die Kontrolle von Systemen ausgerichtet ist, geht es in der Kybernetik zweiter Ordnung um autonome Systeme. Whereas, first-order cybernetics dealt with controlled systems, second-order cybernetics deals with autonomous systems.

118 Wenn kybernetische Prinzipien auf soziale Systeme angewandt werden muss die Rolle der Beobachterin des Systems beachtet werden, die sich . . .

119 Separating Man from the System
. . . bei der Untersuchung von sozialen Systemen dem System nicht entziehen kann und nicht verhindern kann, dass sie einen Einfluss auf das System hat. . . . while attempting to study and understand a social system, is not able to separate himself from the system or prevent himself from having an effect on it.

120 Separating Man from the System, cont.
Klassischerweise unternimmt ein Wissenschaftler im Labor große Anstrengungen um keinen ungewollten Einfluss seiner Aktivitäten auf das Experiment zuzulassen. Wenn wir von mechanischen System, wie sie im Labor vorkommen, zu sozialen Systemen gehen so stellen wir fest, dass es dort unmöglich ist die Rolle des Beobachters zu ignorieren. In the classical view, a scientist working in a laboratory takes great pains to prevent his own actions from affecting the outcome of an experiment. However, as we move from mechanical systems, such as those the scientist works with in the laboratory, to social systems, it becomes impossible to ignore the role of the observer.

121 Margaret Mead Die Anthropologin Margaret Mead beispielsweise konnte es bei ihren Untersuchungen von fremden Kulturen nicht vermeiden einen Einfluss auf diese Kulturen auszuüben. For example, a scientist such as Margaret Mead who studied people and their cultures, could not help but have some effect on the people she studied.

122 Mead – Separating Man from the System
Weil sie bei den Gesellschaften lebte die sie untersuchte, war es nicht ausgeschlossen, dass die Bewohner sie auch ärgern oder ihr imponieren wollten. Because she lived within the societies she studied, the inhabitants would naturally, on occasion, want to impress her, please her, or perhaps anger her.

123 Mead – Separating Man from the System, cont.
Die Präsenz Mead’s veränderte die Kultur und hatte damit einen Effekt auf das was sie beobachtete. The fact of Mead's presence in a culture altered that culture and, in turn, affected what she observed.

124 Mead – Separating Man from the System, cont.
Dieser „Beobachtereffekt“ machte es unmöglich für Mead herauszufinden wie die Kultur in ihrer Abwesenheit aussah. This 'observer effect' made it impossible for Mead to know what the society was like when she wasn't there.

125 News Reporters – Affected by Background and Experience
Selbst ein gewissenhafter Reporter wird immer von seinem Hintergrundwissen und seinen Erfahrungen beeinflusst sein. Er ist notwendigerweise subjektiv. Ein einzelner Reporter wird außerdem nicht in der Lage sein alle Informationen zu umfassen die nötig sind um einen vollständigen und präzisen Bericht über ein komplexes Ereignis zu schreiben. A conscientious news reporter will always be affected by his or her background and experience and hence will necessarily be subjective. Also, one reporter is unable to gather and comprehend all the information necessary to give a complete, accurate report on a complex event.

126 Wise to Have Several People Study Complex Systems
Aus diesem Grund ist es gut wenn verschiedene Personen ein komplexes Ereignis oder System studieren. Nur mittels Beschreibungen verschiedener Beobachter kann eine Person herausfinden inwieweit das Berichtete eine Funktion des Beobachter oder eine Funktion der Ereignisse selbst ist. For these reasons, it is wise to have several different people study a complex event or system. Only by listening to descriptions of several observers can a person form an impression of how much a description of an event is a function of the observer and how much the description is a function of the event itself.

127 Early Days – Cybernetics = Systems Seeking Pre-Defined Goals
Während die frühe Kybernetik meistens dazu diente Systeme so zu gestalten, dass sie ein vordefiniertes Ziel erreichen, geht es in der Kybernetik zweiter Ordnung um Systeme die ihr Ziel selbst definieren. Whereas, in the early days, cybernetics was generally applied to systems seeking goals already defined for them, 'second-order' cybernetics refers to systems that define their own goals.

128 Now – How Purposes are Constructed
Sie fokusiert auf die Frage wie Ziele konstruiert werden. Ein interessantes Beispiel für ein System dem zunächst Ziele vorgegeben werden, und das sich zu einem wandelt das seine eigenen Ziele definiert ist der Mensch. Wenn Kinder klein sind setzen die Eltern Ziele fest. So wünschen sich Eltern normalerweise, dass ihre Kinder gehen und sprechen lernen, und dass sie gute Manieren lernen. It focuses attention on how purposes are constructed. An interesting example of a system that grows from having purposes set for it to one that sets its own purposes is a human being. When children are very young, parents set goals for them. For example, parents normally desire that their children learn to walk, talk, and use good table manners.

129 Pursuing Goals and Purposes
Wenn die Kinder dann älter werden lernen sie sich ihre eigenen Ziele zu setzen und sie verfolgen diese dann auch, wie beispielsweise eine gute Schulbildung oder eine respektable Karriere, . . . However, as children grow older, they learn to set their own goals and pursue their own purposes, such as deciding on educational and career goals, . . .

130 Pursuing Goals and Purposes, cont.
. . . Heiratspläne . . . . . . making plans to marry . . .

131 Pursing Goals and Purposes, cont.
. . . und Familienpläne. . . . and start a family.

132 Cybernetics – 1st Noted for Feedback
Wir haben rückblickend gelernt, dass es in der Kybernetik zuerst um Rückkopplung ging. To review what we have learned, cybernetics was first noted for the concept of feedback.

133 Human Body – Rich Example of Feedback
Der menschliche Körper ist eine Fundgrube dafür wie Rückkopplungsschleifen zur Selbstregulation eingesetzt werden. Wissenschaftler interessierten sich für das Studium dieser Prozesse . . . The human body is a rich source of examples of how feedback allows systems to regulate themselves, causing scientists to be interested in studying . . .

134 Studying the Human Body – Walking, Thinking, etc.
. . . und simulierten menschliche und tierische Aktivitäten, vom Gehen bis zum Denken. . . . and simulating human and animal activities, from walking to thinking.

135 Cybernetics – Studies Self-Organizing Properties
In der Kybernetik werden Eigenschaften der Selbstorganisation untersucht und sie ging . . . Cybernetics studies self-organizing properties and has moved . . .

136 Cybernetics – Moved from Primary Concern with Machines
. . . von einer Betrachtung von Maschinen . . . . . . from a concern primarily with machines . . .

137 Cybernetics includes Large Social Systems
. . . weiter zu großen sozialen Systemen. . . . to include large social systems.

138 Da Vinci – Can we Master all Fields and Existing Knowledge?
Obwohl wir nicht mehr zurück können in die Welt des Leonardo Da Vinci, und der einzelne nicht mehr alle Bereiche des Wissens beherrschen kann, so können wir doch Prinzipien finden die für alle Systeme gelten. Although we'll never be able to return to the times of Leonardo Da Vinci and master all fields of existing knowledge, we can construct a set of principles that underlie the behavior of all systems.

139 Complexity is Observer-Dependent
Wie uns die Kybernetik außerdem lehrt ist Komplexität abhängig von der Beobachterin, da die Beobachterin das System definiert das sie kontrollieren will. Also, as cybernetics tells us, because the observer defines the systems he wants to control, complexity is observer-dependent.

140 Complexity is in the Eye of the Beholder
Komplexität, wie auch Schönheit, liegt im Auge es Betrachters. Complexity, like beauty, is in the eye of the beholder.

141 Credits Die Geschichte und Entwicklung der Kybernetik Uebersetzt auf Deutsch von: Manfred Drack Produziert von: Enrico Bermudez Paul Williams Oliver Umpleby Geschrieben von: Catherine Becker Marcella Slabosky Stuart Umpleby © 2006 The George Washington University: The History and Development of Cybernetics Narrated By: Paul Williams Produced By: Enrico Bermudez Paul Williams Written By: Catherine Becker Marcella Slabosky Stuart Umpleby