Kybernetiikka – täysi-ikäisyyden saavuttanut vanha idea
ELÄINTARHA on monille mielenkiintoinen paikka. Siellä on huvittavaa seurata esimerkiksi paviaaniemon puuhia, kun se sukii poikastaan ja poimii tämän turkista punkkeja. Toisia saattaa taas kiinnostaa enemmän autotehtaan kokoonpanolinjaan tutustuminen. Voiko siellä odottaa näkevänsä mitään samankaltaista?
Joku voi sanoa, että tuskinpa vain. Nykyaikaisissa autotehtaissa voi silti hyvinkin nähdä mekaanisia käsivarsia, jotka poimivat ja siirtävät osia kokoonpanoa varten. Tällaisissa tehtaissa käytetään hyväksi samoja periaatteita, joita paviaanit ovat jo iät ja ajat käyttäneet siistiessään ja puhdistaessaan toisiaan. Näiden periaatteiden tutkimusta sanotaan kybernetiikaksi.
Vaikka tämä tieteenala voikin olla uusi, niin sen nimi ei ole uusi. Homeros käytti useita tuhansia vuosia sitten sanaa ky·ber·nēʹtēs puhuessaan laivan perämiehestä. Platon käytti myöhemmin samaa sanaa valtiolaivan peräsimessä olijasta. Mitä kybernetiikka siis tarkasti ottaen on? The World Book Encyclopedian mukaan kyseessä on ”tieteenhaara, joka tutkii ohjausmekanismeja ja viestinsiirtoa” elollisessa luonnossa ja koneissa. Eläinten sisäinen ohjausmekanismi – niiden hermojärjestelmä – muistuttaa uudenaikaisten koneiden sisäistä ohjausmekanismia. Tämä sisäinen systeemi toimii siten, että se antaa käskyjä, tarkkailee omaa toimintaansa niin sanotun palautteen avulla eli vaikuttamalla takaisin itseensä ja tarpeen vaatiessa korjaa toimintamallejaan.
Tarkastelkaamme nyt paviaania sen sukiessa poikastaan. Havaitsemme sillä olevan paljon yhteistä uudenaikaisten koneiden kanssa. Ensin se löytää punkin silmillään. Sen jälkeen aivot käskevät kättä ottamaan punkin pois turkista. Aivot tarkkailevat koko ajan käden liikkeitä ja pitävät huolen siitä, että käsi varmasti tarttuu hyönteiseen eikä tuppoon karvoja. Entäpä jos poikanen alkaa samaan aikaan liikehtiä levottomasti? Ei hätää, sillä emon aivot ovat tilanteen tasalla, ja ne antavat uusia käskyjä, joissa poikasen tempoilu on otettu huomioon. Paviaanilla on siis erittäin taidokas sisäinen käskynanto-, palaute- ja ohjaussysteemi. Kyberneetikot tutkivat tällä periaatteella toimivia biologisia ja teknisiä ohjausjärjestelmiä. Millaisia ovat sitten kysymykseen tulevat koneet?
Nykyaikaisissa autotehtaissa on tuotanto suurimmaksi osaksi automatisoitua. Tavallisten koneiden lisäksi niissä on itsesäätyviä koneita, joita toisinaan sanotaan roboteiksi.
Robotit ovat kybernetiikan käytännön sovellutus sillä tavoin, että niissä käytetään hyväksi samoja käskynannon, palautteen ja ohjauksen periaatteita, joita paviaaniemokin osaa käyttää. Näiden periaatteiden avulla robotti pystyy säätelemään omaa toimintaansa, joten sen voidaan sanoa olevan askeleen verran edellä muita mekaanisia laitteita. Miten kybernetiikka saavutti robottivaiheen, jolloin se alkoi myös saada yleistä arvonantoa omana tutkimusalanaan?
Taljoista robotteihin
Ihminen on historian kuluessa koettanut siirtää osan raadannastaan ja rutiinitehtävistään koneitten hoidettavaksi. Ensimmäiset laitteet olivat kuitenkin sellaisia, että ne vaativat ihmisen käyttämään ja ohjaamaan niitä ja hoitamaan ajattelemisen. Pyörä, vipu ja talja moninkertaistivat lihasvoiman, mutta ihminen joutui valvomaan niitä tarkasti. Vähitellen keksittiin vesi-, hiili- ja höyryvoimalla käyviä mekaanisia laitteita. Ihmisen oli kuitenkin edelleen oltava läsnä mittaamassa ja säätelemässä niiden tehoa. Tarvittiin siis systeemiä, joka valvoisi koneen toimintaa. Voitaisiinko koneet tehdä edes jossain määrin kykeneviksi ohjaamaan itse itseään?
Paviaaniemon aivot eivät anna ainoastaan käskyjä kädelle, vaan ne myös keräävät kaiken aikaa silmien avulla tietoja käden toimien edistymisestä. Ahkera apinamme ei tarvitse ketään kertomaan sille, mistä seuraava hyönteinen löytyy ja miten sen saa irti. Sillä on luonnostaan itsessään käskynanto-, palaute- ja ohjaussysteemi, ja sen ansiosta se on itsesäätöinen. Koneella, joka valvoo omaa toimintaansa, täytyy samoin olla nämä elementit rakennettuina sen automatiikkaan.
1700-luvun lopussa alkanut teollinen vallankumous edisti itsetoimivien eli automaattisten koneiden kehittelyä. Esimerkiksi James Watt paransi höyrykoneen ominaisuuksia keksimällään keskipakosäätimellä. Sen tunnustellessa koneen nopeutta (palaute) ja säädellessä höyryn tuloventtiiliä (ohjaus) hänen koneensa teho voitiin pitää halutun suuruisena (käskynanto). Tämän koneen nopeus oli näin ollen automaattisesti eli itsestään säätyvä.
Paviaaniemo pystyy kuitenkin muuhunkin kuin vain sukimaan poikastaan: myös ruokkimaan ja kävelyttämään sitä. Emon automaattinen ohjausjärjestelmä on niin mukautumiskykyinen, että poikanen voi luottaa emoonsa kaikenlaisissa tilanteissa. Voitaisiinko kone konstruoida yhtä joustavaksi? Se tarvitsisi ohjausjärjestelmän, jonka avulla se pystyisi suoriutumaan monenlaisista tehtävistä, joilla ei luonnostaan ole mitään tekemistä toistensa kanssa. 1950-luvulta lähtien kybernetiikka on koettanut täyttää tätä tarvetta. Yksi sen suorittaman kehittelytyön tuloksista on nykyaikainen robotti.
Robotti – kybernetiikan lapsi
Sana ”robotti” tulee tšekin kielen ”pakkotyötä” tarkoittavasta ilmauksesta. Tällä vuosisadalla ”robotti” on alkanut tarkoittaa ”uudelleen ohjelmoitavissa olevaa monitoimikonetta, joka suorittaa monenlaisia tehtäviä”. Monet teollisuusrobotit on varustettu tietokoneilla. Ne on ohjelmoitu tekemään monenlaisia töitä, ja työtehtävien muuttuessa ne voidaan ohjelmoida uudelleen. On sanottu, että robotteja voidaan hyödyntää jopa 80-prosenttisesti sen jälkeen, kun niiden tietokone on ohjelmoitu uudelleen eli sille on annettu uudet toimintaohjeet.
Miten teollisuusrobotti toimii? Kyberneetikot käyttävät roboteissa samantapaista sisäistä ohjausjärjestelmää, jollaisen havaitsimme olevan paviaaniemossakin ja jonka elementteinä ovat käskynanto, palaute ja ohjaus. Ensin robotin muistiin syötetään toimintaohjeet. Tämän jälkeen sen muistista tulevat käskysignaalit sanovat sille, aina silloin kun se on toiminnassa, mitä sen pitää tehdä. Tuntoelimet puolestaan syöttävät koneeseen päin tietoja työn edistymisestä. Kun kone on vertaillut muistissaan työn kulkua kuvaavia tietoja alkuperäiseen käskyyn, se antaa käskyn seuraavan tehtävän aloittamisesta. Tällaiset koneet pystyvät työntämään, vetämään, vääntämään, nostamaan, laskemaan, pyörittämään tai jopa ruiskumaalaamaan, hitsaamaan, lastaamaan, pinoamaan ja kuljettamaan.
Autonvalmistus on yksi niistä monista teollisuudenaloista, jotka käyttävät hyväkseen kybernetiikkaa ja robotteja. Sen ansiosta ihmisten ei enää tarvitse työskennellä kuumuuden, kaasujen tai melun takia epämiellyttävässä ympäristössä. Erään autotehtaan asentaja muisteli, millaista oli 30 vuotta sitten: ”Minun oli ripustettava vaihdelaatikoita, ja tärvelin sillä selkäni. Nyt tällaiset työt hoitaa robotti.”
Ylivertainen kyberneetikko
Kybernetiikan alalla tapahtunut kehitys ei kuitenkaan saa sokaista meitä näkemästä sitä tosiasiaa, että taidokkainkin tietokoneohjauksinen robotti kykenee tekemään ainoastaan sen, mitä se on ohjelmoitu tekemään. Kone ja ohjelma ovat kumpikin ihmisen konstruoimia. Mitä voimme tämän perusteella päätellä ihmisen omasta hermojärjestelmästä? Se on selvästikin verrattoman paljon korkealaatuisempi.
Kybernetiikan uranuurtaja Norbert Wiener on todennut: ”Mikään muu tietokone ei vedä vertoja aivoille energiankäytön taloudellisuudessa. – – [Ihmisellä on] kehittynein hermojärjestelmä”, mitä on millään elollisella olennolla maan päällä. Ihminen tarjoaa päivänselvästi ylivertaisen esimerkin siitä, mihin käskynannon, palautteen ja ohjauksen muodostama systeemi pystyy. ”Hermoston sisäinen tiedonsiirtosysteemi on mutkikkaampi kuin suurimmat puhelinkeskukset”, kertoo tietosanakirja The New Encyclopædia Britannica, ja se jatkaa: ”Ihmisaivojen kyky ratkaista ongelmia ylittää huimasti tehokkaimpienkin tietokoneitten suorituskyvyn.”
Kaikki kunnia kuuluu siis ihmisen Konstruoijalle, Jehova Jumalalle, joka täytyy luokitella kaikkien aikojen etevimmäksi kyberneetikoksi. ”Olen tehty ylen ihmeellisesti”, kirjoitti Daavid Psalmin 139:14 mukaan. Jokaisella terveellä ihmisellä on syntyessään valmiina hermosto, jonka avulla hän kykenee ohjaamaan omaa toimintaansa. Tietyt lahjat kehittyvät nopeasti. Esineitten poimiminen ja niiden kuljettaminen ovat kirjaimellisesti lasten leikkiä. Sellaiset taidot kuin polkupyörällä ajaminen tai pianon soittaminen vaativat jo harjoittelua.
Ihmisen ohjaussysteemi on äärettömän joustava. Sen avulla voidaan antaa jopa moraalista ohjausta. Efesolaiskirjeen 6:4:ssä Raamattu kannustaa vanhempia syöttämään lapsensa aivoihin moitteettomia moraaliarvoja, jota prosessia sanotaan ”mielenohjaukseksi”. Runsas moraaliohjeiden varasto voi opastaa lasta ratkaisujen teossa ja auttaa häntä valvomaan omaa toimintaansa.
Sanaa ky·ber·nēʹsis käytetään 1. Korinttolaiskirjeen 12:28:ssa. Siinä sen merkitys on ”johtamiskykyjä”, tai kuten Vinen Raamatun sanakirja (Vine’s Expository Dictionary of Old and New Testament Words) asian ilmaisee, sitä käytetään ”niistä, jotka toimivat oppaina” seurakunnassa. Kristillinen seurakuntakin voi toimia kyberneettisenä systeeminä, koska sillä on teokraattisia tavoitteita ja normeja. Sen jokaisella jäsenellä on mahdollisuus valvoa omaa toimintaansa Raamatussa esitettyjen arvojen perusteella.
Kybernetiikka on siis todellisuudessa yhtä vanhaa kuin on luomakuntakin. Paviaaniemo ei luonnollisestikaan tiedä tätä, eikä se välitäkään tietää. Me kuitenkin voimme Jumalan järjellisinä luomuksina arvostaa sitä suurenmoista lahjaa, jonka olemme saaneet, nimittäin sisäistä, synnynnäistä ohjausjärjestelmäämme. Käyttämällä sitä oikein voimme käyttää lahjojamme kaikkein korkeimman kyberneetikon, Jehova Jumalan, kunniaksi.
[Kuvan lähdemerkintä s. 21]
BMW Werkfoto, nro 88090