Cibernética - BioMania
O melhor portal biológico da internet!



Cibernética


 Aeronáutica e astronáutica

O mais ambicioso intento da ciência da cibernética é a produção de máquinas que liberem o homem de tarefas penosas e repetitivas, e também, em última análise, a criação de mecanismos artificiais inteligentes. As teorias que embasaram o desenvolvimento dessa disciplina foram formuladas em 1947 pelo matemático americano Norbert Wiener.
O termo cibernética é de origem grega e significa pilotagem. Designa uma ampla teoria referente ao controle de processos complexos que, em geral, ocorrem nos animais e nas máquinas. O desenvolvimento e as aplicações da cibernética são de tal modo recentes em relação a outras disciplinas científicas que se pode considerar que essa ciência surgiu na segunda metade do século XX. Sem a cibernética, também chamada teoria dos sistemas, seria impossível a pilotagem de aviões ou o funcionamento contínuo de refinarias, siderúrgicas e outras grandes instalações industriais com reduzidos quadros de mão-de-obra e elevados índices de produtividade.


Fundamentos da cibernética. O princípio básico da cibernética é a chamada realimentação (feedback), que consiste na contínua correção dos erros cometidos pelo sistema, considerado como um conjunto global. O cérebro humano utiliza esse princípio, inconscientemente, em inúmeras tarefas, como é o caso da direção de um automóvel.
Do ponto de vista da cibernética, todo sistema transforma uma variável ou conjunto de variáveis de entrada nas correspondentes variáveis de saída. A relação matemática que exprime a dependência das variáveis de saída do sistema em relação às de entrada denomina-se função de transferência, e sua complexidade é diretamente proporcional à do próprio sistema. Nos sistemas realimentados, as variáveis de saída dependem não só das variáveis de entrada, como também delas próprias, o que aumenta a complexidade da função de transferência.
Nesse sentido, cabe destacar a importância dos chamados servossistemas, instalações nas quais, por meio de uma função de transferência, um ou vários sinais de entrada controlam sinais de saída, cuja intensidade ou potência é superior à dos primeiros. Ainda que, segundo essa definição, sejam servossistemas dispositivos antigos como o regulador da máquina a vapor de James Watt, projetada em princípios do século XIX, o desenvolvimento dos servossistemas coincide, de modo geral, com a revolução tecnológica ocorrida após a segunda guerra mundial.
Os servossistemas dividem-se, basicamente, em duas categorias: os de circuito aberto e os de circuito fechado. Nos primeiros, o sinal impulsor atravessa as unidades componentes, normalmente um amplificador, um regulador e uma saída ou descarga, em seqüência direta. Nos servossistemas de circuito fechado, ao contrário, introduz-se um componente de reação, antes da saída, que realiza as correções oportunas para alcançar a completa automatização.


Delimitação do âmbito da cibernética. A possibilidade de um sistema controlar a si mesmo até automatizar o processo que realiza pode ser considerada a principal vantagem proporcionada pelos princípios da cibernética. Isso permite aumentar a complexidade do sistema e acrescentar várias partes ou etapas independentes que funcionarão realimentadas entre si, de modo que não seja necessário vigiar o correto funcionamento de cada uma delas separadamente. Assim, as máquinas projetadas de acordo com tais critérios parecem mais inteligentes que aquelas que requerem a operação permanente de um trabalhador, ao mesmo tempo em que são menos afetadas pelas pequenas perturbações procedentes do exterior. Em processos complexos, como, por exemplo, nos mecanismos que entram em jogo nos pilotos automáticos das aeronaves, deve existir um retardo mínimo, entendendo-se como tal o tempo de reação do sistema frente a perturbações externas.
Um sistema realimentado é ativado, na realidade, por um sinal de erro, ou seja, uma diferença entre a saída registrada em um momento dado e a fixada como objetivo. Isso exige que o sistema atue por impulsos, e não de maneira contínua e oscilando de um lado para outro em relação à posição de equilíbrio.
No entanto, na prática verifica-se uma preferência pelos sistemas estáveis, cujo controle possa ser completamente eliminado e cujo comportamento seja, para todos os efeitos, previsível. Isso limita, em estreitas margens, a rapidez de funcionamento e a possibilidade de aplicação como sistema. Em linhas gerais, pode-se afirmar que quanto mais rápida for a reação de um sistema, mais difícil será mantê-lo dentro de suas margens de estabilidade.


Processos cibernéticos. Nos grandes sistemas, costuma-se manipular um grande número de variáveis de entrada e de saída, relacionadas entre si de forma complexa. Em conseqüência, tais sistemas não podem ser abordados diretamente, mas são decompostos em modelos mais simples, cujo comportamento seja equivalente ao do sistema original. Assim enfocado, o estudo é realizado pela simulação ou observação da resposta do modelo nas diferentes condições a que se submete o sistema sucessivamente. As conclusões obtidas são utilizadas para projetar um controlador que servirá de base ao modelo definitivo de automatização do processo.
De modo geral, os procedimentos mecânicos (não eletrônicos) carecem das características adequadas para reagir com rapidez e precisão, bem como de maneira controlada e previsível. Entretanto, um ramo da cibernética conhecido como pneumática exerce funções dessa natureza mediante diferenças de pressão em fluidos, aplicáveis em refinarias, instalações petroquímicas, indústria de refrigeração etc.
O modelo, as variáveis e as funções que configuram o projeto cibernético recebem o nome de suporte lógico do controle ou software. O controlador, os sensores e, em suma, o conjunto de dispositivos físicos, geralmente eletrônicos, são conhecidos como suporte físico do sistema, ou hardware.
O tratamento matemático realizado pode ser analógico, isto é, contínuo no espaço e no tempo, e digital ou discreto, tanto no espaço como no tempo. Os processos analógicos permitem realizar uma grande variedade de operações matemáticas, mas o custo dos circuitos e seu consumo aumentam consideravelmente quando o modelo exige uma quantidade elevada de tratamentos. Nesse caso, impõe-se o emprego de um procedimento digital efetuado manualmente, mediante computador.


Aplicações. Considera-se, de modo geral, que a evolução da astronáutica e a conseqüente corrida espacial constituíram o fator que desencadeou o desenvolvimento da cibernética. No entanto, são inúmeras as aplicações industriais de suas teorias, todas elas tendentes a automatizar os processos de produção, permitindo que grandes unidades industriais requeiram poucos trabalhadores, cuja principal missão passa a ser comprovar que efetivamente tudo funciona segundo o previsto.
Podem-se considerar como manifestações avançadas da cibernética a robótica (criação de máquinas que substituem as atividades físicas humanas) e, em especial, a inteligência artificial, que constitui uma de suas disciplinas afins e cuja finalidade consiste em dotar a máquina de capacidade de decisão. Embora não se possa conferir às máquinas juízo crítico, a capacidade de decisão das máquinas programadas para resolver situações previamente definidas é, em muitas ocasiões, superior à do ser humano. Todavia, a capacidade de adaptação e de resolução de problemas completamente novos, incluída aí a de concebê-los, são