J. E. Lovelock:

GAIA


Szkennelte, javította és tördelte: Csapó Endre.


4. FEJEZET


Kibernetika


Norbert Wiener amerikai matematikus használta először hétköznapi értelemben a "kibernetika" szót (a görög kormányos - kübernétesz alapján) a gépek és élő szervezetek irányító és kommunikációs önszabályozó rendszereivel foglalkozó tudományág jelölésére.

A származtatás nyílvánvalónak tűnik, mivel a legtöbb kibernetikai rendszer elsődleges feladata tartani valamilyen, előre meghatározott cél felé mutató optimális irányt, változó feltételek között.

Tapasztalatainkból régóta tudjuk, hogy a stabil tárgyaknak széles alapjuk van, tömegük legnagyobb része pedig alacsonyan helyezkedik el.
Mégis, ritkán csodálkozunk el azon a figyelemreméltó képességünkön, hogy tudunk egyenesen állni, noha csak ízületekkel ellátott lábszárunk és keskeny lábfejünk támogat.
Az a tény, hogy képesek vagyunk még meglökve vagy mozgó felszínen - hajón, buszon - is állva maradni, egyenetlen terepen elesés nélkül sétálni és futni, képesek vagyunk magunkat melegben hidegen illetve hidegben melegen tartani, egyaránt példa valamilyen kibernetikai folyamatra.
Ezekkel a tulajdonságokkal kizárólag élőlények és magasan automatizált gépek rendelkeznek.

Némi gyakorlattal himbálódzó hajón is egyenes helyzetben maradhatunk, mert izmainkban, ízületeinkben és bőrünkben egész sor érző idegsejttel rendelkezünk. Feladatuk az agy folyamatos információ-ellátása testünk különböző részeinek mozgásáról, térbeli helyzetéről és a rájuk állandóan ható környezeti erőkről.
Rendelkezünk egy pár fülünkhöz kapcsolódó egyensúlyszervvel is, melyek vízszintezőként működnek.
Mindkettőben buborék mozog folyadékközegben, érzékelve a fej bármilyen helyzetváltoztatását.
Van szemünk is a látóhatár megfigyelésére és az ahhoz viszonyított helyzetünk megállapítására.
mindezeket az információkat az agy dolgozza fel- rendszerint nem tudatos szinten - majd azonnal összeveti azokat az éppen szándékolt testtartással. Ha elhatározzuk,hogy a hajó mozgása ellenére egyenesen állunk - esetleg azért, hogy távcsövön keresztül szemléljük a távolodó kikötőt -, akkor az agy ezt a választott tartást vonatkoztatási pontként használja, és ezzel veti össze a hajó bukdácsolásából eredő eltéréseket.
Érzékszerveink folyamatosan értesítik helyzetünkről az agyat, onnan pedig állandóan kiigazító utasítások jutnak az izmok mozgatóidegeihez.
Ahogy a függőleges helyzetből kimozdulunk, úgy változik az izmok nyújtása-hajlítása is az egyenes testtartás érdekében.

A cél és a tényleges helyzet összevetésének eme folyamata, a hiba érzékelése, majd kijavítása az ellenirányú behatás pontos alkalmazásával teszi lehetővé a felegyenesedett tartást. Egy lábon egyensúlyozni vagy járni nehezebb és megtanulása tovább tart, a kerékpározás pedig még ravaszabb dolog, de az egyenes járást biztosító aktív szabályozási folyamat révén ez ugyanúgy második természetünkké válhat.

Érdemes az egyszerű egyhelyben állás során működő finom mechanizmusokat kiemelni. Ha az izmok által kifejtett korrekciós erő - miközben alattunk billeg a fedélzet - például túl nagy, akkor könnyen az ellenkező irányba lendülhetünk, az ijedt túlkompenzálás pedig az imbolygás eredeti irányába lökhet minket. Ez hintázást okozhat, ami hamar felboríthat bennünket, de legalábbis kudarcra ítéli azt a célunkat, hogy egyenesen álljunk.

A kibernetikai rendszerekben az ilyen instabilitások és lengések túlságosan is jól ismertek.

Létezik egy beteges állapot, az "intenciós remegés". Ennek során a szerencsétlen beteg, mikor ceruzáért nyúl, mellékap, majd túlkompenzál és ide-oda imbolyog, miközben egyszerű szándéka kudarcot vallott.

Nem elég valamilyen erőt egyszerűen szembeállítani a céltól eltérítő ellenerővel, hanem a kettőt egyenletesen és pontosan össze kell hangolni, ha sikert akarunk elérni.

Mi köze ennek Gaiához? - gondolhatják most.
Valószínűleg rengeteg.

Minden élőlény - a legkisebbtől a legnagyobbig - egyik legjellegzetesebb tulajdonsága, hogy képes olyan rendszerek kifejlesztésére, működtetésére és fenntartására, melyek célt tűznek maguk elé, majd a fokozatos megközelítés kibernetikai módszerével annak elérésére törekszenek.

Ha találnánk egy ilyen, bolygóméretekben működő rendszert, aminek célja az élet számára optimális fizikai és kémiai feltételek létrehozása és fenntartása, akkor ez Gaia létének bizonyára meggyőző igazolását jelenthetné.

A kibernetikai rendszerek körkörös logikával dolgoznak, ami szokatlan és idegen lehet azoknak, akik a hagyományos lineáris logika ok-okozat összefüggésében való gondolkodást szokták meg.

Kezdetnek ezért tekintsünk át néhány olyan egyszerű műszaki rendszert, melyek a kibernetikát alkalmazzák valamilyen kiválasztott állapot fenntartására.
Vegyük például a hőmérséklet- szabályozást.

Manapság a legtöbb háztartásban van konyhai tűzhely, villanyvasaló és fűtési rendszer.
Valamennyi ilyen készülék feladata a megkívánt és megfelelő hőmérséklet fenntartása.
A vasaló legyen elég meleg ahhoz, hogy simítson, ne pedig gyűrjön, a tűzhely ne megégesse, hanem megfőzze az ételt, a fűtés pedig tartsa a lakást kellemesen melegen, az ne legyen se hideg, se túlfűtött.

Vizsgáljuk meg a tűzhelyt közelebbről. Van burkolata, amit úgy terveztek, hogy képes legyen a hőt úgy megőrizni, hogy ne adja le túl gyorsan a konyha felé.
Emellett tartalmaz egy vezérlőrészt és fűtőelemeket, és egy alkatrészt, amit termosztátnak hívnak.
Ennek az eszköznek - ellentétben a szobahőmérővel - nem a hőmérséklet leolvasható kijelzése a feladata. Szerkezete ehelyett a megkívánt hőmérséklet elérésekor kapcsolót működtet. Az elérendő hőmérsékletet a vezérlőegységen lévő osztásokkal ellátott tárcsával állítjuk be. A vezérlőegység közvetlen összeköttetésben van a termosztáttal. A jól tervezett tűzhely lényeges és talán meglepő tulajdonsága, hogy képes a főzésnél valaha is szóbajöhető hőmérsékletet jóval meghaladó érték elérésére is, másképpen a kívánt hőmérséklet túl hosszú idő alatt állna be.
Amikor például a tárcsát 150 fokra állítjuk és a tűzhelyt bekapcsoljuk, akkor a fűtőelemek teljes energiára kapcsolnak - gyakran izzó vörössé válva - és gyorsan hővel árasztják el a tűzhely belsejét. A hőmérséklet sebesen emelkedik mindaddig, amíg a termosztát azt nem jelzi, hogy a beállított 150 fokot elértük.
A tápegység kikapcsol, a belső hőmérséklet kis ideig azonban még emelkedik, mert a vörösen izzó fűtőelemekből még áramlik a hő.
Ahogyan hűlni kezdenek, a hőmérséklet csökken, és amint a termosztát érzékeli, hogy 150 fok alá süllyedt, újra bekapcsolja az áramot.
A fűtőelemek felmelegedése során ismét van egy lehűlési szakasz, majd kezdődik az egész elölről.
A sütő hőmérséklete ily módon néhány foknyival a kívánt érték körül ingadozik.

A hőmérsékletszabályozásnak ez a szűk hibasávja a kibernetikai rendszerek jellegzetessége, melyek - az élő szervezetekhez hasonlóan - keresik és megközelítik a tökéletességet, de el soha nem érik azt.

Mi hát olyan különleges ebben a berendezésben?
Hiszen nagyanyó minden bizonnyal csodálatos ételeket főzött anélkül, hogy termosztáttal felszerelt újmódi sütőt használt volna.
De így van-e valójában?
Az igaz, hogy nagyanyó idejében a sütőt égő fa vagy szén melegítette, amit úgy rendeztek el, hogy éppen elegendő hőt szolgáltasson a sütő megfelelő hőmérsékleten tartásához.
Magától azonban az ilyen tűzhely sosem működött volna helyesen, a sütemény vagy égett, vagy nehéz és emészthetetlen lett volna.
A sütő hatékonysága teljes egészében a termosztátként tevékenykedő nagyanyón múlott.
Ő értette a tűzhely jelzéseit és megtanulta a megkívánt hőmérséklet beállítását. Tudta, hogy mikor ideje csillapítani a tüzet. Időközönként ellenőrizte, megfelelően fő-e az étel. Ennek megítélését ízlésére, szaglására, szemére és érzésére bízta.
Ma egy mérnök éppoly jó sütőt tervezhetne, konyhában ülő robotnagyanyóval, aki figyelné és érzékelné a hőmérsékletet, az áramforrást pedig távirányítással vezérelné.
Bárki, aki megpróbál emberi vagy gépi felügyelet nélküli sütőben sütni, hamarosan tapasztalhatja, hogy az eredmény messze van a kielégítőtől. Ahhoz, hogy a megkívánt hőmérsékletet mondjuk egy órán keresztül fenntarthassuk, fontos, hogy a termelt hő pontosan kiegyenlítse a sütő hőveszteségét.
Léghuzat, a hálózati feszültség vagy a gáznyomás változása, az elkészítendő étel mennyisége és az a tény, hogy vajon használják-e a tűzhely többi részét, mind olyan tényezők, melyek kudarcra ítélhetik a megfelelő üzemi hőmérséklet kellő ideig való fenntartására irányuló törekvésünket.

Bármilyen képesség megszerzése, legyen szó főzésről, festésről, írásról, beszédről vagy teniszezésről, kibernetikai kérdés.
Megpróbáljuk a dolgot tőlünk telhetően a legjobban csinálni és a legkevesebb hibát véteni, majd erőfeszítéseinket a céllal összevetve tanulunk.
Állandó igyekezettel addig csiszolgatjuk és finomítgatjuk teljesítményünket, amíg úgy nem látjuk, hogy közel vagyunk az általunk valaha is elérhető optimumhoz.
Ezt a folyamatot joggal nevezik kísérletezve tanulásnak.

Érdekes emlékezni arra, hogy a harmincas évek végéig férfiak és nők anélkül alkalmaztak egész életük során kibernetikai technikákat, hogy arról tudomásuk lett volna. A mérnökök és tudósok ezeket bonyolult műszerek és gépi eszközök tervezéséhez használták fel.
Mégis, a szóbanforgó tevékenységek majd mindegyike anélkül zajlott le, hogy formálisan megértették vagy logikailag meghatározták volna, miről is van szó. Mindenki úgy viselkedett, mint Moliére hőse, Monsieur Jourdain, aki költő szeretett volna lenni, de sose vette észre, hogy csak próza telik tőle.

A kibernetika megértésének túlzott elhúzódása valószínűleg újabb szerencsétlen következménye öröklött klasszikus gondolkodásmódunknak.
A kibernetikában ok-okozat többé nem alkalmazható.
Lehetetlen megmondanunk, mi volt előbb, és a kérdésnek igazából nincs is értelme.
A görög filozófusok éppúgy irtóztak a körkörös logikától, mint ahogyan hitük szerint a természet is irtózott a vákuumtól.
Az önmagába visszatérő érvelést, a kibernetika megértésének kulcsát elutasítva éppúgy hibát követtek el, mint annak feltételezésével, hogy a világegyetemet az általunk belélegzett levegő tölti be.

Vegyük elő megint a hőmérsékletszabályozott sütőt.
Vajon az áramforrás tartja azt megfelelő hőmérsékleten?
Vagy a termosztát, esetleg annak kapcsolója?
Vagy maga a cél az, amit a tárcsát a megkívánt főzési hőmérsékletre beállítva tűztünk ki?

Még ennek a nagyon egyszerű vezérlőrendszernek sem tudjuk a működési módját vagy a teljesítőképességét analízis útján, alkotórészeit szétszedve és azokat egyenként megvizsgálva kideríteni, pedig ez az ok-okozati összefüggés logikájában a gondolkodás lényege.

A kibernetikai rendszerek megértésének az a kulcsa, hogy ezek - akárcsak az élet maga - mindig többek, mint alkotórészeik egyszerű összege.
Csak működő rendszerként foghatók fel és érthetők meg.

Egy kikapcsolt és szétszedett sütő nem mond többet lehetséges teljesítőképességéről, mint egy tetem az egykor benne lakozó személyiségről.

A Föld a Nap, e vezéreletlen hősugárzó előtt forog, aminek sugárzása semmi esetre sem állandó. Mégis, egészen az élet kezdetétől számítva - mintegy három és fél eon óta - a földfelszín középhőmérséklete legfeljebb néhány fokkal tért el jelenlegi értékétől. Soha nem volt túl hideg vagy meleg, ami lehetetlenné tette volna az élet fennmaradását bolygónkon, dacára az ősi légköri összetétel jelentős megváltozásának és a Nap változó energiasugárzásának.

A második fejezetben felvetettem azt az eshetőséget, hogy a Föld felszíni hőmérsékletét valamilyen bonyolult egység - Gaia - tartja optimumon a maga számára és ez létezésének legnagyobb részében így volt.
Kíváncsi vagyok, hogy Gaia melyik részt használja termosztátként.
Valószínűtlen, hogy a bolygóméretű hőmérsékletszabályozás valamilyen egysíkú, egyszerű vezérlőmechanizmusa elég érzékeny lenne ahhoz, hogy céljának megfeleljen.

Három és fél eonnyi kutatás-fejlesztési tapasztalat ráadásul kétségkívül időt és lehetőséget biztosított magasan fejlett és átfogó szabályozórendszer kialakításához. Lesz némi fogalmunk Gaia hőmérséklet-szabályozásának keresett és várható finom mechanizmusáról, ha megvizsgáljuk, hogyan szabályozza testünk saját hőmérsékletünket.

Az orvos számára a lázmérő még ma is bizonyítékot szolgáltat idegen mikroorganizmusok inváziója ellen vagy mellett, a beteg lázának ingadozási görbéje pedig hasznos információt nyújt a betolakodók azonosításához.
A lázmérő valóban annyira nélkülözhetetlen diagnosztikai segédeszközzé vált, hogy néhány kór - például a váltóláz - a jellegzetes hőmérséklet-alakulás miatt kapta nevét.
Mégis, a testhőmérséklet szabályozásának módja még ma is majdnem valamennyi orvos számára éppoly titokzatos, mint betegeiknek.
Csak az utóbbi években fordult elő, hogy néhány, bátorsággal és szellemi kezdeményezőkészséggel megáldott fiziológus feladta orvosi munkáját és rendszermérnökké képezte át magát.
Ebből az új fejleményből ered a testhőmérséklet-szabályozás csodálatosan összehangolt folyamatának részleges megértése.

Egészséges esetben testhőmérsékletünk nem áll be a mitikus, állandó értékre - 37 Celsius fokra - hanem a pillanatnyi igények szerint változik. Ha futnunk kell vagy testmozgást végeznünk, akkor néhány foknyit emelkedik, belépve a láztartományba.
Kora reggel vagy éhesen jóval a "normális" alá süllyedhet. Ráadásul ez a viszonylag állandó 37 Celsius fok csak a központi részre vonatkozik, amihez a törzs és a fej tartoznak.
Itt helyezkednek el a test legfontosabb irányítórendszerei. Bőrünknek, kezünknek és lábunknak jóval szélesebb hőmérsékleti tartományt kell elviselni.
Kialakításunk lehetővé teszi a fagyponthoz közeli működést is, miközben rossz érzésünket csupán reszketéssel jelezzük.

Vizsgáljuk most meg a hőmérsékletszabályozás folyamatának működését abban az esetben, ha a meztelen embert különféle hőmérsékletű környezetnek tesszük ki.

T. H. Benzinger és munkatársainak felfedezése, miszerint az agy úgy hoz döntést a testhőmérséklet folyamatos, az alkalomnak megfelelő optimumon tartásáról, hogy előzőleg a többi testrésszel egyeztet.
A viszonyítási alap nem annyira a hőmérséklet, hanem a test szerveinek hőmérsékletfüggő hatékonysága.
Kívánatosabb a helyzetnek megfelelő optimális működés, mint valamilyen, önmagában optimális hőmérséklet.

Régóta gyanítják, hogy a reszketés többet jelez, mint csupán a hidegnek kitett ember szenvedését. Ez valójában hőtermelési eszköz, ami az izomtevékenységet fokozza és ezáltal a testben több üzemanyag ég el. Hasonlóképpen, az izzadás a test hűtésének eszköze, mivel még kismennyiségű víz elpárolgása is jelentős hőt von el. Az izzadásra, reszketésre és hasonló folyamatokra vonatkozó nagy tömegű közismert tudományos megfigyelés mögött a következő felfedezés rejlett:
ezen folyamatok számszerű kiértékelése teljes és meggyőző magyarázatát adta a testhőmérséklet-szabályozásnak.
Az izzadás és reszketés, a táplálék és zsír elégetése vagy a bőr és végtagok véráramlásának befolyásolása mind annak az együttműködő rendszernek a részei, ami belső hőmérsékletünket szabályozza a fagyponttól 40.5 Celsius fokig terjedő külső hőmérséklettartományban.

Látható, hogy lehetséges az emberi hőmérsékletszabályozás pontos számszerűsítése az öt különálló rendszer együttműködése alapján.

Más állatok eltérő módon használják ezeket a szabályozási folyamatokat. A kutyának a nyelv a párologtató hűtés fő felülete, ezt bárki azonnal megerősítheti, aki már látott televíziós közelképen derbigyőztes agarat közvetlenül verseny után. Ezenkívül emberek és állatok a célul tűzött legkellemesebb közérzet elérése érdekében egyaránt - az adott helyzetnek megfelelően - melegebb vagy hidegebb helyet keresnek. Szükség esetén módosítják szűkebb környezetüket, hogy elviselhető korlátok közé szoríthassák a külső behatásokat.
Ruhákat hordunk és házakat építünk, az állatok bundát növesztenek és odúkat ásnak vagy keresnek.
Ezek a tevékenységek a hőmérsékletszabályozás kiegészítő mechanizmusát képezik, ami létfontosságúvá válik, ha a feltételek meghaladják a belső szabályozás lehetőségeit.

Forduljunk egy pillanatra a tárgy filozófiai vonatkozásai felé és tekintsük át a fájdalom és kellemetlenség kérdését.

Néhányunkba annyira belenevelték, hogy az elviselhetetlen hőséget, hideget, vagy bármiféle fájdalmat égi büntetésnek vagy sorscsapásnak tekintsük vélt vagy valós bűneinkért, hogy hajlamosak vagyunk megfeledkezni arról, hogy valamennyi ilyen érzés túlélési eszköztárunk fontos része.
Ha a reszketés és a hideg nem volna kellemetlen, nem vitatkoznánk róluk, mert már távoli ősünk kihűlésben elpusztult volna.
Ha a megjegyzés elcsépeltnek tűnik, érdemes figyelembe venni, hogy C. S. Lewis elég komolynak találta a problémát ahhoz hogy "A fájdalom kérdése" című könyvének tárgyává ţtegye.
A fájdalmat rendszerint inkább büntetésnek tekintik mintsem természetes fiziológiai folyamatnak.

Walter B. Cannon, neves amerikai fiziológus mondta ki: "A szervezet állandósult állapotainak többségét fenntartó fiziológiai folyamatok annyira bonyolultak és oly mértékben az élőlényekre jellemzőek - beleértve az agy és idegek, a szív, tüdők, vesék és lép lehetséges együttműködését is -, hogy ezen állapotokra külön megjelölést javasoltam, a homeosztázist."

Jól tesszük, ha ezeket a szavakat szem előtt tartjuk, mialatt azt keressük, vajon létezik-e valóban valamilyen, a bolygó hőmérsékletét szabályozó folyamat és kutatunk a Gaia által használt hőmérséklet-szabályozó mechanizmusok sora után.

biológiai rendszerek eredendően bonyolultak, de ma már lehetséges megértésük és értelmezésük a jelenlegi műszaki kibernetika segítségével, ami messze meghaladja az otthoni hőmérséklet-szabályozás kezdetleges műszaki szerkezetének elméleti alapjait.
Azért, hogy megfeleljünk az energiatakarékosság igényeinek, végül talán ugyanolyan érzékeny és rugalmas műszaki rendszereket fogunk tervezni, mint biológiai megfelelőik.
A lakásfűtés szabályozórendszere megtanulja hőleadását a háznak arra a részére korlátozni, ahol éppen tartózkodnak és egyes részeit emberi beavatkozás nélkül be- és kikapcsolni.

Gaiára visszatérve: hogyan ismerünk fel egy automatikus szabályozórendszert, ha szembetalálkozunk vele?

Az áramforrást keressük? A beavatkozóeszközt? Esetleg szerkezetek valamiféle bonyolult összeállítását?

Mint már rámutattunk, a részek elemzése kevés segítségünkre van egy kibernetikai rendszer működésének bemutatásában.
Hacsak éppen nem tudjuk, mit is keresünk, az automatikus rendszerek felismerése analitikus módszerekkel házi és bolygóméretekben valószínűleg egyaránt sikertelen lesz.
Még ha találunk is bizonyítékot a hőmérsékletszabályozás gaiai rendszerére, a részét alkotó hurkok elkülönítése minden bizonnyal nem lesz könnyű, ha azok olymértékben fedik át egymást, mint a testhőmérséklet szabályozásánál.

Épp ilyen fontos Gaia és minden élő rendszer számára a kémiai összetétel szabályozása.
A sótartalom szinten tartása például Gaia kulcsfontosságú szabályozási feladata.
Ha ennek részletei olyan bonyolultak és összetettek, mint csodálatos szervünk, a vese esetén, akkor a kutatás hosszú lesz.
Ma már tudjuk, hogy a vese, akár az agy, információfeldolgozó szerv.
Feladatának megvalósítása, vagyis a vér sótartalmának szabályozása érdekében céltudatosan elkülöníti az egyes atomokat. Másodpercenként atomi ionok billióit ismeri fel és válogatja szét.

Erre a legújabb ismeretre nem könnyen derült fény.
A kemosztázis és a sótartalom-szabályozás bolygóméretű rendszerének megfejtése pedig még bonyolultabb lehet.

Még egy olyan egyszerű szabályozórendszer, mint a sütő is többféle módon láthatja el feladatát.
Képzeljünk magunk elé egy intelligens földönkívülit, akinek egyáltalán nincs fogalma technológiai fejlődésünk utolsó két évszázadáról.
Minden bizonnyal hamar megtanulná a gázsütő felismerését és használatát, de mihez kezdene azzal, amelyiknél mikrohullám hevíti az ételt?

A kibernetikusok általános megközelítés során ismerik fel a szabályozórendszereket.

Ezt fekete doboz módszernek nevezik és az elektromérnökök tananyagából származik.

Valamilyen fekete dobozból huzalok állnak ki. A hallgatót megkérik, írja le a doboz működését annak kinyitása nélkül.
Csak annyit tehet, hogy műszereket és áramforrásokat köt a kivezetésekre és megfigyeléseiből kell kikövetkeztetnie a doboz feladatát.
A kibernetika feltételezi, hogy a fekete doboz vagyţ annak megfelelője normálisan működik. Ha sütőhöz hasonlít, akkor bekapcsolt állapotban süt. Ha élőlény, akkor él és érzékel.
Ezután kísérletképpen megváltoztatjuk valamelyik olyan környezeti paramétert, amiről úgy gondoljuk, hogy a megfigyelt rendszer képes azt kézben tartani.
Ha emberi rendszereket tanulmányozunk például és rendelkezünk együttműködésre hajlandó alannyal, akkor különböző sebességgel különféle szögekbe állíthatjuk a padlót annak kiderítésére, hogy az illető mennyire képes kiegyenesedve maradni, miközben a környezetnek ez az alapvető része megváltozik.
Hasonló egyszerű kísérletből rengeteget megtudhatunk arról, mennyire képes valaki az egyensúlyát megőrizni.
A sütőnél éppígy kipróbálhatjuk a környezeti hőmérséklet megváltoztatását, először hideg, majd meleg helyiségben használva azt. Ily módon megfigyelhetjük, hogy milyen mértékű külső változások között képes a sütő belső hőmérsékletét állandó értéken tartani. Megvizsgálhatjuk az energiaigény módosulásait is a környezet- változások során.

A feltételezés szerint a kézbentartható jellemzők megváltoztatása a szabályozórendszerek megértésének nyilvánvalóan általános megközelítése.

A változtatás mindig szükségképpen kismértékű és megfelelő végrehajtás esetén semmiképp sem károsíthatja a vizsgált rendszer teljesítőképességét és tulajdonságait.
A beavatkozás módszerének kialakulása hasonlóképp mehetett végbe, mint az élőlények tanulmányozási módszereinek fejlődése.
Nemrég még helyben leöltük és felboncoltuk őket.
Később felismertük, hogy jobb élve befogni és állatkertben megfigyelni.
Manapság szívesebben szemléljük és tanulmányozzuk az élőlényeket természetes lakóhelyükön.
Ez a felvilágosodottabb megközelítés sajnos még nem általános.
Igaz lehet a környezeti kutatás területén, a mezőgazdaság viszont túlságosan is gyakran hagyja magukra az állatokat, amikor lerombolja élőhelyüket. Ezt nem tervszerű beavatkozásként teszi, hanem egyszerűen vélt vagy valós szükségleteinek kielégítése érdekében.
Sokanháborodnak fel a vadászat véres következményén, de ezek az egyébként érzékeny és együttérző emberek kevés aggodalmat mutatnak amiatt a fokozatos pusztulás és térvesztés miatt, amit a földgyaluk, az ekevasak és a lángszórók okoznak, lerombolva gaiabeli társaink lakóhelyét.

Elitéljük a gyilkosságot, ugyanakkor elfogadjuk fajok kiirtását, apróságokon lovagolunk, miközben szemet hunyunk lényeges dolgok felett.
Ezután joggal kérdezhetjük magunktól, hogy ez a kettős viselkedés - az altruizmus - paradox módon vajon nem evolúciós jellegzetesség-e, ami elősegítette saját fajtánk fennmaradását.

Az eddigiek során csak nagy általánosságban tekintettük át a kibernetikát és a szabályozáselméletet.
Túllépnénk e könyův kereteit, ha a kibernetikai fogalmakat a tudomány igazi nyelvével, matematikával próbálnánk leírni, ami önmagában is lehetővé tenné a teljes és számszerű megértést.
képesek vagyunk azonban kicsivel mélyebbre hatolni ebben a tudományágban, ami a legpontosabban írja le az élőlények bonyolult tevékenységét.

A mérnököket joggal nevezhetjük alkalmazott kibernetikusoknak.
Ők matematikai jelölésrendszert használnak gondolataik közvetítéséhez, valamint néhány kulcsszót és -kifejezést, melyek a szabályozáselmélet fontosabb fogalmainak leírására szolgálnak.
Ezek a meghatározások tömörek és velősek, mivel pedig jelentésük szóbeli közvetítésének még nincs jobb módszere, ezért megkíséreljük elmagyarázni őket.

Vizsgáljuk meg tehát elektromos sütőnket újra, ezúttal mérnöki nézőpontból.

A működési leírás kényelmes és természetes szövegösszefüggést kínál az olyan kibernetikai kifejezések magyarázatához, mint a negatív visszacsatolás.

Van egy acélból és üvegből készült dobozunk, amit üveggyapot vagy hasonló anyag borít a hő túl gyors távozásának megakadályozására és azért, hogy a sütő külső felülete megérinthető legyen.
A sütő belső falán elektromos fűtőszálak sorakoznak. A sütő tartalmaz ezenkívül egy megfelelően elhelyezett termosztátot is.
A korábban bemutatott sütőnél ez kezdetleges műszer volt, mindössze egy kapcsoló, ami megszakította az elektromos áramot a kívánt hőmérséklet elérésekor.
A most vizsgált sütő jobb szerkezet. Inkább laboratóriumi, semmint konyhai használatra tervezték.
A hőmérséklet szabályozására szolgáló ki-be kapcsoló helyett hőérzékelővel rendelkezik.
Az eszköz kimenő jele arányos a sütő hőmérsékletével.
A jel valójában elektromos áram, ami elég erős a hőmérő működtetéséhez, de jóval kisebb annál, mintsem hogy képes lenne bármilyen fűtőhatást a sütőben kifejteni. Lényegében olyan eszközről van szó, ami információt közvetít inkább, nem pedig energiát.
A hőérzékelő gyenge jelét olyan készülékhez vezetik, amely - hasonlóan a rádió- vagy tévékészülék erősítőjéhez - azt felerősíti, és a kapott elektromos áram már képes a sütőt felhevíteni.
Az erősítő nem termel elektromosságot, csak felveszi azt az áramforrásból, a teljes igény egy részét pedig saját üzemeltetési veszteségeinek fedezésére használja fel.
Mivel a hőmérsékletérzékelő jele egyenes arányban növekszik a sütő hőmérsékletével, ezért az nem köthető közvetlenül az erősítőre.
Ha így lenne, nem hőmérséklet-szabályozott sütőt kapnánk, hanem kibernetikai csődöt és élő példáját annak, amit a mérnökök "pozitív visszacsatolásnak" neveznek.
A sütő hőmérsékletének növelésével egyre jobban nőne a fűtőelemekhez szállított energia is. Ördögi kör alakul ki, a sütő hőmérséklete még gyorsabban emelkedne mindaddig, míg belseje miniatűr pokollá nem válna, vagy amíg valamilyen kapcsolóeszköz, például az elektromos hálózat biztosítéka meg nem szakítaná az áramkört.

A hőmérsékletérzékelő csatlakoztatása az erősítőhöz,- azaz - ahogyan a mérnökök mondják - a "hurok zárása" akkor megfelelő, ha az érzékelő jelének növekedésével csökken az erősítő kimenőteljesítménye.
A csatlakoztatásnak vagy huroklezárásnak ezt a módját "negatív visszacsatolásnak" nevezik.
A vizsgált sütőben a pozitív vagy negatív visszacsatolást csupán a hőmérsékletérzékelőről jövő két vezeték bekötési sorrendje határozza meg.

A szerencsétlenség gyors kialakulása pozitív, vagy a hőmérsékletszabályozás pontossága negatív visszacsatolás esetén az erősítő úgynevezett "erősítésétől" függ.
Ez a szám jelzi, hányszorosára nő az érzékelő gyenge jele, hogy azután növelje vagy csökkentse a fűtőegységhez áramló energiát.
Ahol több hurok van együtt, mindegyiknek van saját erősítője, melyeket a "hurokerősítés" jellemez.

Az élőlényekhez hasonló bonyolult rendszerekben együtt léteznek pozitív és negatív visszacsatoló hurkok.

Bizonyos esetekben nyilvánvalóan hasznos a pozitív visszacsatolás használata.
Hirtelen lehűléskor például, amikor helyre kell állítani a normális hőmérsékletet, mielőtt ismét a negatív visszacsatolás venné át az irányítást.
Nagyanyó sütője, a fatüzelésű konyhai tűzhely, aminek csak akkor volt hőmérsékletérzékelője, ha nagyanyó bent volt a helyiségben, úgy nevezett "nyílthurkú" eszköz.

Igaz lehet a kijelentés, hogy Gaia utáni kutatásunk nagyobbrészt annak kiderítésével foglalkozik, vajon a Föld valamelyik tulajdonsága - például felszíni hőmérséklete - nyílthurkú módon, véletlenül alakult-e ki, vagy pedig Gaia létezik és irányító kézzel alkalmazza a pozitív és negatív visszacsatolást.

Fontos annak felismerése, hogy az érzékelő információt csatol vissza.
Ezt - mint sütőnk esetén - továbbíthatja elektromos áram, ami jelének erősségét változtatva közvetíti az információt. Ugyanúgy bármilyen más információs csatorna is szóba jöhet, maga a beszéd is. Ha valaki kocsiban utazva érzi, hogy a körülményekhez képest a sebesség veszélyesen nagy és szól a vezetőnek, hogy; "Túl gyors, lassíts" - ez negatív visszacsatolás. (Feltéve, hogy a vezető hallgat a figyelmeztetésre. Ha kettőjük között a vezetékek sajnálatos módon felcserélődtek és hiába kiabál az utas "lassan!"-t, ez csak méginkább gyorsításra ösztönzi a sofőrt - akkor ez a pozitív visszacsatolás újabb példája.)

Az információ más értelemben is eredendő és lényegi része a szabályozórendszereknek - mégpedig a memória vonatkozásában.

Ezeknek a rendszereknek mindenkor rendelkezniük kell az információ tárolásának, lehívásának és összehasonlításának képességével, hogy a hibákat kijavithassák és céljukat szem előtt tarthassák.

Végezetül, függetlenül attól, hogy éppen egyszerű elektromos sütőt, kiskereskedelmi üzleteket nyilvántartó számítógépet, alvó macskát, ökológiai rendszert vagy magát Gaiát vesszük szemügyre, ha olyasmi van előttünk, ami képes alkalmazkodásra, információ gyűjtésére, valamint tapasztalatok és tudás megőrzésére, akkor annak tanulmányozása a kibernetika tárgya, a vizsgált dolgot pedig "rendszernek" nevezhetjük.

Van valami nagyon lenyűgöző a megfelelően üzemelő szabályozórendszer sima működésében.
A balett hatása nagyrészt a táncosok izmainak kecses és látszólag erőfeszítés nélküli szabályozásában rejlik.
A hibátlan mérlegállás vagy a prímabalerina mozdulatai az erő és ellenerő pontos, tökéletesen időzített és kiegyensúlyozott finom egymásra hatásából erednek.

Emberi rendszerekben gyakori hiba a korrekciós hatás - a negatív visszacsatolás - túl korai vagy túl késői alkalmazása.
Gondoljunk csak arra, hogyan rángatja a tanulóvezető ide-oda a kormányt és az autót, mert nem képes időben érzékelni eltérését a kiválasztott útvonaltól, vagy képzeljük magunk elé a részeget, aki bizonytalanul tántorog a lámpaoszlop irányába, mert az "eléállt és nekiment", ugyanis az alkohol lelassította reakcióit és képtelen volt időben kitérni.

Ha a visszacsatoló rendszer hurkának zárása lényegesen késik, a korrekció negatív visszacsatolásból pozitívvá válhat, különösen, ha az események meglehetősen szűkre szabott időtartományban helyezkednek el.
A készülék ekkor meghibásodik és szélső értékei között - némelykor igen erőteljesen - lengésbe jön.
Az ilyen viselkedés ijesztő lehet, ha az autó kormányszerkezetével történik, de ez a forrása a szél, a húr és az elektromos zeneszerszámok, valamint a különféle periodikus jeleket előállító végtelen számú elektronikus eszköz hangjának.

Ezek után nyilvánvaló, hogy a mérnök szabályozórendszere egyike a könyvben előzőleg említett, az életet megelőző formáknak, melyek ott léteznek, ahol bőségesen áll rendelkezésre szabad energia.
Az élő és élettelen rendszerek közötti különbség bonyolultságuk mértékében rejlik.
Ez az eltérés idővel csökkenni fog, ahogyan az automatikus rendszerek összetettsége és teljesítőképessége folyamatosan nő.
Nyitott kérdés, hogy már most rendelkezésünkre áll-e a mesterséges intelligencia vagy még várnunk kell egy kicsit.

Közben nem feledkezhetünk meg arról, hogy a kibernetikai rendszerek - akárcsak maga az élet - létrejöhetnek és kialakulhatnak események véletlen láncolataként is.
Mindössze elegendő szabad energia áramlására van szükség a rendszer táplálásához, és alkotórészek bőségére az összeállításhoz.
Számos természetes tó vízszintje figyelemreméltóan független a tápláló folyók vízhozamától.
Az ilyen tavak természetes, szervetlen szabályozórendszereknek tekinthetők.
Azért léteznek, mert a tó vizét elvezető folyó keresztmetszete olyan alakú, hogy a vízszint kis megváltozása jelentős vízhozamváltozást eredményez. Ennek következtében nagyerősítésű negatív visszacsatolású hurok jön létre, ami szabályozza a tó vízmélységét.

Ne vezessük félre magunkat és ne higgyük, hogy az efféle abiologikus rendszerek, melyek bolygóméretekben is működhetnek, Gaia céltudatos termékei.
Másrészt viszont azt a lehetőséget se hagyjuk ki, hogy alkalmazkodásuk és kialakulásuk Gaia célját szolgálja.

Az összetett rendszerek stabilitásáról szóló fejezet bemutatja, hogyan működhet Gaia fiziológiája. Most még, amíg, létének bizonyítékai egyelőre nem meggyőzőek, ez útmutatásként vagy tervrajzként szolgálhat arra, hogy mi várható a további kutatástól.
Ha majd elegendő bizonyítékunk lesz olyan bolygóméretű szabályozórendszerekről, melyeket állatok és növények aktív folyamatai alkotnak és amelyek képesek a Föld éghajlatát, kémiai összetételét és topográfiáját szabályozni, akkor megalapozhatjuk feltevésünket és kialakíthatjuk elméletünket.


Következő fejezet | Előző fejezet | Vissza a tartalomjegyzékhez