CAPÍTULO SEGUNDO CIBERNÉTICA E INFORMÁTICA 1. El concepto de cibernética

. . . . . . . . . .

2. Relación con la teoría de los sistemas

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. . . .

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3. El concepto de informática . . . . . . . . . .

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4. Elementos generales de una computadora . .

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5. Breve desarrollo histórico de las computadoras 42

C A P ÍT U L O S E G U N D O C IB E R N É T IC A E IN F O R M Á T IC A 1. E L C O N C E P T O D E C IB E R N É T IC A E l concepto de “ cibernética” ha sido utiliz ado en div ersas disciplinas que parten desde un estudio de carácter propiam ente deriv ado de la ciencia política, hasta estudios con enf oques m atem áticos. F ue utiliz ado por prim era v ez en 1848 por el f rancés A m pere en una clasif icación de las ciencias políticas, y a que él había creado un sistem a para coordinar todo el conocim iento hum ano y había introducido el térm ino “ cibernética” para indicar el arte del g obierno entendido en sentido político. C ibernética es el v ocablo g rieg o que indica el arte del g obierno, arte de g uiar. 49 E n 1940, R obert W iener realiz ó trabajos m atem áticos de carácter estadístico aplicados durante la seg unda G uerra M undial. E stos trabajos los elaboró para hacer m ejores pronósticos de la posición de los av iones atacantes en un m om ento f uturo, tom ando en cuenta la secuencia de los datos disponibles sobre sus posiciones anteriores y m ediante el cóm puto instantáneo hacer ajustes sucesiv os rápidam ente, utiliz ando para ello el concepto y los m ecanism os de la realim entación de inf orm ación. 50 E n coordinación con un g rupo de científ icos com o J ohn V on N eum an, W arren M acC ulloch, W alter P itts y J ulian B ig elow , R obert W iener estudió aspectos centrales de prev isión; para esto, 49

L o s a n o , M a ri o G . , C ur s o d e info r má tic a j ur íd ic a , M a d r i d , T e c n o s , 1 9 8 7 , p . 3 5 .

50

L i v a s , J a v i e r, C ib e r né tic a , E s ta d o y d e r e c h o , M é x i c o , G e r n i k a , 1 9 8 8 , p . 8 2 .

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se aprov echó de anteriores estudios interdisciplinarios de tipo m atem ático-f isiológ ico. D ebía, en ef ecto, estudiar cóm o prev er la posición de un av ión en v uelo con el f in de poder abatirlo, puesto que el av ión está g uiado por un hom bre y tam bién el cañón antiaéreo interactúan uno y otro [. . . ]. E n esta f ase de estudios es cuando W iener lleg a a f orm ular def initiv am ente la teoría de la retroacción (o fedd-back). 51

E n 1943, el m ex icano A rturo R osenblueth publicó un artículo donde analiz aba las líneas f uturas del desarrollo de la cibernética: 52 P or un lado, las m áquinas destinadas a reproducir f unciones hum anas tendrían que ser m áquinas de retroacción; por otro lado, el m ism o sistem a nerv ioso se presenta com o un sistem a de retroacción. C on ello no sólo se innov aba la neurof isiolog ía, sino que se establecía una estrecha unión entre un cierto tipo de m áquina y las f unciones nerv iosas del hom bre [. . . ]. E l problem a de la com unicación y el control es único tanto en las m áquinas com o en el ser v iv o. N ace así el estudio paralelo de las m áquinas y el hom bre, y aquí por hom bre se entiende ex clusiv am ente el hom bre f isiológ ico, es decir, el hom bre com puesto de estructuras f ísicas análog as a las de los anim ales. E ste paralelism o es ev ocado directam ente en el propio título de la obra f undam ental de W iener [. . . ]53 (en 1949, R obert W iener publicó un libro que intituló C ibernética o control y com unicación en el anim al y en la m áquina).

L a palabra cibernética f ue utiliz ada por los g rieg os com o arte de g uiar o dirig ir ciertos f enóm enos. L os estudios de W iener f ueron dirig idos en f orm a m atem ática al estudio del com portam iento hum ano v isto y representado en una m áquina; esto es, por un lado, la identidad de los m ecanism os de control y reg ulación tanto en los hom bres y en los anim ales com o en las m áquinas, y por el otro, la conex ión entre estos m ecanism os y la transm isión de inf orm aciones. 54 O tros autores han redef inido la cibernética, com o W . R oss A shby , quien señala que 51

L o s a n o , M a ri o G . , C ur s o d e info r má tic a j ur íd ic a , p . 3 5 .

52

N o m b re q u e a ú n n o h a b í a s i d o a d o p t a d o f o r m a l m e n t e , e n v i rt u d d e l a i n c u r s i ó n d e l

d e s a rr o l l o d e l a i n v e s t i g a c i ó n e n e l c a m p o d e l c o n o c i m i e n t o h u m a n o .

53

L o s a n o , M a ri o G . , C ur s o d e info r má tic a j ur íd ic a , p . 3 5 .

54

I b id e m, p . 1 4 .

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es el estudio de sistem as abiertos en cuanto a la energ ía y cerrados en cuanto a la inf orm ación y al control. A sim ism o W iener redef inió a la cibernética com o el estudio analítico del isom orf ism o de la estructura de las com unicaciones en los m ecanism os, en los org anism os y en las sociedades, entendiéndose por isom orf ism o una identidad entre dos sistem as, que para que ex ista se requiere de determ inadas relaciones entre los objetos del otro. 55

C on base en lo anterior, con el aug e m atem ático-estadístico de la cibernética em piez a a dilucidar una serie de disciplinas: teoría de los sistem as, teoría de la com unicación, teoría de la inf orm ación, entre otras; así, por ejem plo, se lleg ó a determ inar que la cibernética es la ciencia del control y de la com unicación con especial ref erencia a los sistem as adaptables o autocontrolados. 56 A hora bien, com o nos lo ha dicho J ag jit A . S ing , la cibernética es la inquisición interdisciplinaria hacia la naturalez a y base f ísica de la intelig encia hum ana, con el propósito de reproducirla en f orm a sintética, m ientras que para N ev ille M oray , la cibernética es la ciencia que relaciona las entradas y las salidas de un sistem a, sus inp uts y outputs . E ntre todas estas def iniciones quedan im plícitos dos conceptos: la com unicación y el sistem a. 2. R E L A C IÓ N C O N L A T E O R ÍA D E L O S S IS T E M A S T al y com o se concibe, del estudio de la cibernética parte un estudio análog o del sistem a, o lo que en la actualidad se conoce com o teoría g eneral del sistem a. L a idea del sistem a im plica el hecho de ordenación y estructuración. A unque alg unos autores conciben la estructura com o la anteposición del propio sistem a, al respecto se ha determ inado que una estructura es un conjunto de elem entos entre los cuales ex isten relaciones tales que todo cam bio de un elem ento o de una relación entraña una m odif icación de los otros elem entos o relaciones. P uede decirse tam bién que toda estructura supone determ inadas 55

L i v a s , J a v i e r, C ib e r né tic a , E s ta d o y d e r e c h o , p p . 8 6 y

56

C fr . G e o rg e , F . H . , C ib e r né tic a , E n g l i s h U n i v e rs i t y

ss .

P res s L td. , 1971, p. 50.

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relaciones entre los elem entos, al m ism o tiem po que una ordenación relativ am ente estable de las partes de un todo. 57 E sto es lo que el propio W iener estableció com o isom orf ism o, en el cual las partes de un sistem a tienen relación entre ellas m ism as sin alterar el todo. P or tal, podem os entender com o sistem a el com plejo f orm ado por div ersos elem entos que m antienen entre ellos relaciones de div ersas índoles en aras a la conserv ación del todo sistem ático. S e da, entonces, una ag lutinación de dif erenciaciones cuy a m isión es ir ev olucionando hasta el log ro de las org aniz aciones sistem áticas m ás perf ectas, lo que quiere decir que todo sistem a, por ser ev olución org aniz ada, posee una orientación teleológ ica (unos objetiv os que cum plim entar) así com o una conducta reg ulariz ada para tal f in; en esencia, es una unidad dinám ica de acción. 58 L as f unciones sistem áticas m encionadas se producen debido a que cada sistem a posee unas determ inadas capacidades operativ as. P or lo g eneral, éstas se citan a partir de los sig uientes térm inos: salidas o o utp uts , entradas o inputs , proceso sistem ático (caja neg ra) y m ecanism os de control. C onsideram os el sistem a com o un conjunto org aniz ado y estructurado de elem entos que tienen características sim ilares, que tienen una o v arias relaciones e interrelaciones directa o indirectam ente para alcanz ar un f in u objetiv o determ inado. 3. E L C O N C E P T O D E IN F O R M Á T IC A E n el capítulo anterior, hem os hecho ref erencia a un estudio som ero del concepto de la palabra “ inf orm ación” , por lo que ahora es necesario hacer ref erencia al térm ino “ inf orm ática” . E s indispensable destacar la dif erencia entre cibernética e inf orm ática; aunque am bas tratan la inf orm ación en f orm a m atem ática, lóg ica y analítica, ex isten div ersas dif erencias: 57

A u s u b e l , D . P . , N o v a k , J . D . , y H a n e s i a n , H . , P s ic o l o g ía e d uc a tiv a : un p unto d e

v is ta c o g no s c itiv o , M é x i c o , T r i l l a s , p . 2 2 8 .

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L a cibernética, en sus aspectos m ás g enerales, trata del em pleo de m étodos científ icos para ex plicar f enóm enos en la naturalez a o en la sociedad y la f orm a de representación del com portam iento hum ano de f orm a m atem ática en una m áquina. L a inf orm ática parte del estudio de las com putadoras, de sus principios básicos y de su utiliz ación. C om prende m aterias tales com o prog ram ación; estructura de la inf orm ación; ing eniería del software; leng uajes de prog ram ación; hardware ; arquitectura de las com putadoras, entre otras. L a cibernética, entre otros aspectos, trata de la creación de instrum entos inf orm áticos que sim ulen activ idades del hom bre, por ejem plo, robots; desarrollo de la intelig encia artif icial; utiliz ación de m étodos heurísticos; 59 entre otros. L a inf orm ática es un instrum ento de apoy o para el desarrollo de la propia cibernética. L a cibernética im plica en esencia un sistem a en el cual puede o no ex istir la relación entre las partes (isom orf ism o). L a inf orm ática, por su parte, im plica tam bién un sistem a en el que siem pre habrá relación entre las partes que lo integ ran.

S obre este particular y respecto a la dif erenciación entre cibernética e inf orm ática, F ix F ierro ha señalado que la inf orm ática, com o tal, ha sido com únm ente considerada com o una ciencia particular integ rada a la cibernética. A unque esta opinión parece en sí m ism a lóg ica y ev idente, ex isten sin em barg o dif erencias de objeto y f inalidad entre am bas disciplinas. E n ef ecto, la cibernética se ocupa de los f enóm enos de control y com unicación, lo cual puede traducirse en el diseño y construcción de m áquinas, y m ás recientem ente, desem boca en los problem as de la llam ada “ intelig encia artif icial” . L a inf orm ática, por su parte, si bien hace uso de las

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L os

a rt i f i c i a l .

m étodos

C onsis ten

heurístic os en

darle

a

s on la

c a ra c t e rí s t i c o s

m á quina

del

f ac ultade s

de

d e s a rr o l l o dec isión

de en

la la

inte lig enc ia bús queda

de

s o l u c i o n e s e n u n c a s o c o n c r e t o , o s e a , e x i s t e n p r o g ra m a s c o m p u t a c i o n a l e s q u e p r e v i e n e n u n a s o l u c i ó n p re d e t e rm i n a d a p a r a d a r u n t i p o d e re s p u e s t a p o r p a rt e d e l a m á q u i n a . E s t o s e r á a n a l i z a d o c o n m a y o r p r e c i s i ó n a l h a b l a r d e l a i n f o rm á t i c a j u rí d i c a m e t a d e c i s i o n a l .

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tecnolog ías desarrolladas con aux ilio de la cibernética, se centra en cuestiones de tratam iento, representación y m anejo autom ático de la inf orm ación. 60

A nte esto se ha considerado que el térm ino “ inf orm ática” , concepto acuñado por P hilipe D rey f us m ediante la contracción de inf orm ación y autom ática, es la ciencia del tratam iento autom ático o autom atiz ado de la inf orm ación, prim ordialm ente m ediante las com putadoras. 61 4. E L E M E N T O S G E N E R A L E S D E U N A C O M P U T A D O R A E l térm ino f ue utiliz ado por J ohn v on N ew m an con el objeto de sim plif icar la denom inación de su propia m áquina, que tenía por objeto el cálculo num érico m ediante la utiliz ación de técnicas de prog ram ación. E n térm inos g enerales, se ha dicho que la com putadora es un aparato o un conjunto de m áquinas interconectadas capaz o capaces de realiz ar, seg ún un prog ram a establecido, una sucesión de operaciones que le son sum inistradas y que se recuperarán en las salidas. 62 U na com putadora está estructurada por dos elem entos: el h ard wa re y el so ftwa re . E l prim ero de ellos está f orm ado por la parte f ísica, tang ible de todo aquéllos que conf orm a una com putadora, m ientras que lo seg undo está f orm ado por el equipo lóg ico inf orm ático, esto es, lo intang ible. E l concepto de softw are se utiliz a g eneralm ente para ref erirse a los prog ram as ejecutados por un sistem a inf orm ático para disting uirlos del h ard wa re de dicho sistem a; com prende f orm as sim bólicas y ejecutables para dichos prog ram as. P uede disting uirse entre softw are de sistem as, que es un acom pañam iento esencial para el ha rdw are , con la f inalidad de proporcionar un sistem a 60

F i x F i e r ro , H é c t o r, I nfo r má tic a y d o c ume nta c ió n j ur íd ic a , p p . 4 4 y

61

I d e m.

62

A m a t N o g u e r a , N u ri a , T é c nic a s d o c ume nta l e s y fue nte s d e info r ma c ió n, B a r c e l o n a ,

B i b l o g ra f , 1 9 7 9 , p . 3 6 5 .

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inf orm ático g eneral y ef ectiv o, y prog ram as de aplicación específ icos para los objetiv os particulares de un ordenador dentro de una org aniz ación determ inada. 63 A sí, el so ftwa re está constituido por una serie de prog ram as que perm iten la realiz ación de las órdenes que el usuario em ite y que ejecuta operaciones aritm éticas y boleanas, v ig ila el estado de entradas y salidas; el banco de m em oria y los controladores para dispositiv os internos y ex ternos. L os elem entos de una com putadora son: a) L a unidad de entrada; b) U nidad C entral de P roceso (C P U ) en donde está situada la unidad de control, el alm acenam iento o m em oria interna, y c) U nidades de salida. E n consecuencia, las unidades de entrada se f orm an con los sig uientes elem entos: teclado, mouse o ratón, tabletas dig italiz adoras, lector de disco com pacto, escáner, reconocedores de v oz , unidades de disco, entre otras. L as unidades de salida se f orm an con pantalla, im presora, bocinas, etcétera. L a unidad central de proceso o unidades de alm acenam iento o m em oria se f orm an con discos duros, discos f lex ibles, disco com pacto (C D -R O M ), disco láser, etcétera. E x isten dos tipos de m em oria: la dinám ica denom inada R A M (acrónim o de ra nd om-a cc es memo ry ) que es un dispositiv o sem iconductor de m em oria de escritura y lectura cuy o elem ento básico consiste en una sola celda capaz de alm acenar un bit de inf orm ación. L a característica principal es que ésta es de acceso aleatorio v olátil y se utiliz a para el alm acenam iento tem poral de inf orm ación o de prog ram as. L a m em oria estática, denom inada R O M (acrónim o de rea do nl y memo ry ), es un dispositiv o de m em oria sem iconductora de lectura no v olátil utiliz ado para el alm acenam iento de datos que nunca necesitarán m odif icación; se construy e el contenido de la 63

D ic c io na r io d e info r má tic a ,

1993, pp. 582 y

s s.

tr a d .

B l a nc a M e nd izá b a l ,

M adrid,

D íaz

de S a ntos,

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m em oria de f orm a perm anente en el dispositiv o durante su f abricación. L a característica se presenta en las m em orias del prog ram a y en las m em orias del disco duro. 5. B R E V E D E S A R R O L L O H IS T Ó R IC O D E L A S C O M P U T A D O R A S E l cálculo m atem ático f ue desde el inicio de la historia una necesidad im prescindible para el hom bre, de ahí que la prim era estructura de cálculo le f ue reconocida a los babilonios con el inv ento del ábaco. E n 1623, W ilhelm S chickard inv entó lo que llam ó el reloj calculador, que reproducía m ecánicam ente esquem as lóg icos para hacer cálculos diseñados por su am ig o el m atem ático K epler. 64 B las P ascal (1623-1662) inv entó en 1640 una m áquina llam ada ma ch ine arith metiq ue , que serv ía para calcular m ediante una serie de eng ranes en una caja resultados de operaciones de sum a y resta en f orm a directa. G ottf ried V on L eibniz , m atem ático alem án, construy ó durante la década de 1680, un dispositiv o de cálculo que realiz aba m ultiplicaciones, div isiones, sum as y restas. E n 1804, J acquard perf eccionó la idea del telar autom ático, controlaba el tejido de las telas utiliz ando una serie continua de tarjetas perf oradas. Y en 1842, A ug usta A da B y ron hace una serie de contribuciones en aritm ética binaria, que f ueron em pleadas por J ohn V on N ew m an para el desarrollo de las com putadoras m odernas. 65 E stos inv entos no f orm an en sí los antecedentes directos de las com putadoras, pues no f ue hasta que C harles B abbag e (17911871) diseñó la m áquina analítica. L a m áquina analítica estaba div idida f uncionalm ente en dos g randes partes: una que ordenaba y otra que ejecutaba las órdenes. L a que ejecutaba las órdenes era una v ersión am pliada de la 64

L i v a s , J a v i e r, C ib e r né tic a , E s ta d o y d e r e c h o , p . 3 2 6 .

65

O rilia,

L a w re n c e S . ,

I ntr o d uc c ió n a l p r o c e s a mie nto d e d a to s p a r a l o s ne g o c io s ,

M é x ico, M cG raw -H ill, 1982.

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m áquina de P ascal, m ientras que la otra era la parte clav e. L a innov ación consistía en que el usuario podía, cam biando las especif icaciones del control, log rar que la m ism a m áquina ejecutara operaciones com plejas, dif erentes de las que había hecho antes. 66 E ntre 1880-1890, H erm an H ollerit creó las tarjetas perf oradas para acelerar el procesam iento de datos del censo norteam ericano, que f ue concluido tres años después. E n 1944, H . A iken desarrolló una com putadora en la U niv ersidad de H arv ard. E ste equipo, llam ado M ark I, f ue el prototipo de las com putadoras actuales. D urante ese m ism o periodo, J ohn V on N ew m an presentó ponencias técnicas acerca del concepto de prog ram a alm acenado. E n 1947, se diseñó la prim era com putadora electrónica. U n equipo dirig ido por los ing enieros J ohn M auchly y J ohn E ckert, de la U niv ersidad de P ennsy lv ania, construy eron una g ran m áquina electrónica llam ada E N IA C , que se caracteriz aba porque contenía 18, 000 tubos de v acío (bulbos). E s entonces cuando la activ idad de N ew m an tuv o g ran im portancia. E l desarrollo de las com putadoras suele div idirse en g eneraciones: P rim era g eneración (1944-1951): el desarrollo de estas com putadoras se basa en circuitos de tubos de v acío y m ediante la prog ram ación en leng uaje de m áquina (leng uaje binario). S eg unda g eneración (1959-1963): en esta época, las com putadoras se perf eccionan, con una reducción de tam año y aum entan su capacidad de procesam iento. S e identif ican porque están constituidas por circuitos transistores, y se prog ram an en nuev os leng uajes llam ados “ de alto niv el” . T ercera g eneración (1965-1971): las com putadoras contienen circuitos integ rados, c hip s (ag rupam iento de circuitos de transistores g rabados en pequeñas placas de silicio), su m anejo es a trav és de leng uajes de control de los sistem as operativ os. 66

L ev ine ,

G u i l l e rm o ,

I ntr o d uc c ió n

a

la

e s tr uc tur a d a , M é x i c o , M c G r a w - H i l l , 1 9 9 2 , p . 3 .

c o mp uta c ió n

y

a

la

p r o g r a ma c ió n

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C uarta g eneración (1972-1982): se da el surg im iento de una nuev a f am ilia de circuitos integ rados de alta densidad que reciben el nom bre de m icroprocesadores y que dieron orig en a una nuev a industria (com putadoras personales). Q uinta g eneración (1983-): en v ista de la acelerada m archa de la m icroelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner tam bién a esa altura el desarrollo de so ftwa re y los sistem as con los que se m anejan las com putadoras. H a surg ido un interesante f enóm eno de com petencia internacional por el dom inio del g ig antesco m ercado de la com putación, en el que se perf ilan líderes que, sin em barg o, no han podido aún alcanz ar el niv el que se desea: la capacidad de com unicarse con la com putadora m ediante el leng uaje natural y no a trav és de códig os o leng uajes de control especializ ados. J apón lanz ó en 1983 el llam ado “ prog ram a de la quinta g eneración de com putadoras” , con los objetiv os ex plícitos de producir m áquinas con innov aciones reales en los dos criterios m encionados. E n L os E stados U nidos de A m érica y a está en activ idad un prog ram a de desarrollo que persig ue objetiv os sem ejantes, que pueden resum irse de la sig uiente m anera: a) P rocesam iento en paralelo m ediante arquitecturas y diseños especiales y circuitos de g ran v elocidad, y b) M anejo de leng uaje natural y sistem as de intelig encia artif icial. 67

67

I b id e m, p p . 1 9 y

ss .