Cibernética y control (II)

Un sistema avanzado de comunicación es el lenguaje natural simbólico utilizado por los seres humanos.

Sobre los elementos de control y sus funciones: sensores, procesadores, actuadores, memorias y dispositivos de comunicación.

Sensores

Los sensores son dispositivos de entrada al sistema cibernético: pueden ser externos, para detectar estímulos en el entorno, o internos, para detectar algo dentro del propio sistema. Un sensor puede ser un subsistema de un ser vivo (un orgánulo o parte de una célula, una célula o un órgano especializado en un organismo multicelular) o un dispositivo tecnológico (un instrumento artificial).

Un sensor es un sistema que tiene alguna propiedad o tipo de conducta que covaría de forma regular con otra propiedad de aquello que detecta o mide: el sensor es sensible a lo que detecta, y sus variaciones manifiestan la presencia y quizás la intensidad de lo detectado. Ejemplo: el mercurio de un termómetro se dilata o contrae cuando la temperatura de su entorno inmediato sube o baja, y de este modo la longitud de una columna de mercurio indica la temperatura ambiente. La relación funcional entre la propiedad medida y la variación del sensor no tiene por qué ser lineal o simple (puede ser logarítmica o de otro tipo), pero sí debe ser conocida de algún modo para poder interpretar la información recibida.

Todos los objetos físicos interaccionan unos con otros y cambian o reaccionan de algún modo por esas interacciones (salvo cuando estas se anulen para producir un equilibrio neto), de modo que todos tienen algo de sensibilidad: los sensores son cosas especialmente sensibles y que además están acopladas de un modo peculiar a los demás elementos del sistema cibernético sobre los cuales influyen.

Los sensores pueden ser de distintos tipos según el fenómeno o magnitud que detecten: presencia o ausencia de algo, cantidad o intensidad de algo, temperatura, presión, intensidad lumínica, masa o peso, posición, distancia, desplazamiento, velocidad, aceleración, inclinación, acidez, flujo o caudal, fuerza, torsión, humedad. Algunas magnitudes pueden detectarse o medirse mediante diferentes sensores: un termómetro de mercurio o un termómetro electrónico.

Los sensores son transductores: transforman un tipo de energía en otro diferente, normalmente adecuado para el tratamiento por el procesador. Algunos sensores pueden requerir un mecanismo de amplificación de la señal para poder ser utilizada. Los procesadores principales son ordenadores con circuitos electrónicos o sistemas nerviosos basados en neuronas e impulsos electroquímicos. El ojo (las células de la retina y las moléculas asociadas con la visión) transforma la energía electromagnética de los fotones en impulsos electroquímicos para las neuronas de entrada al sistema nervioso; un sensor fotoeléctrico recibe fotones y genera corriente o impulsos eléctricos que pueden ser procesados por un ordenador; el oído transforma la energía de ondas acústicas en impulsos electroquímicos; un micrófono recibe ondas acústicas y las transforma en corriente eléctrica.

Un sensor tiene diversas características: sensibilidad (energía mínima necesaria para activarlo), rango de medida (dominio de aplicación en la magnitud medida entre un umbral mínimo de sensibilidad y un máximo de saturación), resolución (discriminación o mínima variación detectable de la magnitud, menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida), precisión (máximo error esperado en la medida), rapidez o tiempo de respuesta, discriminación temporal y espacial (tiempo y espacio mínimo entre dos estímulos distinguibles).

El funcionamiento de un sensor puede depender de condiciones ambientales no medidas o de su propio estado (desgaste, envejecimiento, averías). Un sensor puede necesitar ser ajustado o calibrado para garantizar su buen funcionamiento.

Múltiples copias de un sensor permiten medir una misma magnitud simultáneamente en muchos lugares (la temperatura en las diferentes habitaciones de un edificio), combinar varias fuentes de información independientes para detectar y corregir posibles errores en los aparatos, o garantizar la disponibilidad de información si un sensor falla (un avión con dos o más sensores de velocidad).

En los seres vivos la capacidad sensorial existe a nivel molecular, celular y orgánico: hay moléculas que cambian de estado o configuración al recibir estímulos específicos (como un fotopigmento al recibir un fotón), y este cambio a su vez desencadena algún efecto en otras moléculas; las células especializadas en funciones sensoriales disponen de moléculas específicas para realizar su función; las células receptoras sensitivas pueden agruparse en tejidos y órganos sensoriales (el ojo, el oído).

Los receptores celulares son sensores a escala molecular en la célula: son múltiples proteínas incrustadas en las diversas membranas celulares (externa de la célula e internas de los orgánulos y del núcleo); actúan como intermediarios de la interacción entre determinadas sustancias (moléculas señalizadoras como las hormonas y los neurotransmisores) y los mecanismos del metabolismo celular. La unión física en un lado de la membrana de una molécula señalizadora con su receptor específico provoca algún cambio en este, y esto desencadena alguna reacción en el otro lado de la membrana.

Los humanos disponen de diferentes órganos y sentidos para la percepción del mundo. Los cinco sentidos clásicos son vista, oído, olfato, gusto y tacto. La vista o visión detecta ondas electromagnéticas (fotones) en el rango de luz visible por el ojo. El oído o audición detecta la energía mecánica de ondas de presión del aire y de vibraciones conducidas a través del cuerpo en el rango de frecuencias de la sensibilidad del oído. El olfato detecta olores mediante receptores químicos de ciertas moléculas en la nariz. El gusto detecta sabores mediante receptores químicos de ciertas moléculas en la lengua: dulce, salado, amargo, ácido y umami. El tacto detecta presión en la piel. Algunos sentidos requieren un contacto directo con lo percibido (tacto, gusto) mientras que otros detectan algo emitido por una fuente a cierta distancia (moléculas para el olfato, ondas electromagnéticas y de presión para la vista y el oído).

Algunos sentidos son combinaciones complejas de capacidades sensoriales más elementales. La visión se basa en la sensibilidad de diversas células fotosensibles en la retina del ojo con diferentes fotopigmentos: conos (para visión en color, con tres clases de conos sensibles al rojo, verde y azul) y bastones (más sensibles a la intensidad de la luz y para visión en blanco y negro). La audición emplea células ciliadas en la cóclea sensibles a diferentes frecuencias acústicas. El gusto y el olfato resultan de la sensibilidad de diversos receptores a diferentes moléculas específicas.

El sentido del equilibrio detecta los cambios en la orientación o aceleraciones en los tres ejes del espacio. La interocepción se refiere a las sensaciones fisiológicas procedentes de los órganos internos. La propiocepción o sentido quinestésico es la percepción del propio cuerpo, de su postura y sus movimientos. La nocicepción es el sentido del dolor ante estímulos mecánicos, térmicos o químicos potencialmente dañinos para los tejidos, con receptores cutáneos (en la piel) o internos (articulaciones, huesos, musculatura, órganos, vísceras, glándulas). La termorrecepción es el sentido de la temperatura (frío, calor).

Los diversos seres vivos tienen diferentes capacidades sensoriales con algunos elementos más semejantes (fotopigmentos) y otros más diferentes (tipos de ojos simples y compuestos). Algunos animales (felinos, perros, focas, delfines, conejos, ratas) tienen sensibilidad táctil en pelos rígidos como bigotes. La ecolocalización en murciélagos y algunos cetáceos es una variante de la audición: se percibe el entorno emitiendo sonidos, recibiendo e interpretando su eco. Algunos animales tienen sentidos que no están presentes en humanos como electrorrecepción (capacidad de detectar campos eléctricos en algunos peces) o magnetorrecepción (capacidad de detectar campos magnéticos en algunas aves e insectos).

Algunos sensores son órganos o sistemas complejos con elementos auxiliares a la capacidad sensible. El ojo humano, además de la retina (tejido con células con fotopigmentos), tiene elementos de configuración variable para enfocar (cristalino) y regular la cantidad de luz (iris o diafragma), y otros elementos estructurales o para su protección (córnea, párpados). El oído humano tiene múltiples elementos para canalizar y filtrar los sonidos.

Algunos sensores disponen de actuadores para funcionar o para cambiar o modular su capacidad de detección: el radar primero emite la onda de radio cuyo reflejo detecta la antena, y suele tener un motor para cambiar su orientación; el ojo humano tiene músculos para dirigir la mirada, para deformar el cristalino y enfocar la imagen sobre la retina, y para cambiar el tamaño del iris y la pupila y así modular la cantidad de luz recibida; algunos animales pueden orientar sus orejas para percibir mejor los sonidos y detectar su origen.

Normalmente un sensor se altera en presencia de estímulos y puede seguir cambiando según varíen los estímulos (como un termómetro), o volviendo a un estado base en ausencia de ellos (como un sensor fotoeléctrico). Sin embargo, también puede haber sensores de un solo uso, bien porque no puedan cambiar más de una vez (porque se destruyen o alteran de forma irreversible) o porque se los trate para congelar su estado tras una medición. Algunos sensores tienen características propias de memorias: la película fotográfica se altera con la exposición a la luz y además guarda de forma persistente las alteraciones que representan información visual; es posible transformar un sensor en una memoria si se consigue preservar el estado del sensor como representativo de la información recibida, como en el caso de la película fotográfica una vez revelada.

La percepción del mundo de un sistema cibernético suele estar conectada estrechamente con la capacidad de actuar sobre el mundo de ese mismo sistema: no solo se detectan perturbaciones exógenas, sino especialmente los cambios provocados por la conducta del propio agente. Algunos sensores están conectados a actuadores o cerca de ellos para poder detectar directamente sus efectos: la propiocepción (sentido que informa a un animal de la posición de sus músculos) y el sentido del tacto facilitan la capacidad psicomotriz, ya que los movimientos musculares y sus resultados son percibidos y ajustados rápidamente según se ejecutan. La conexión íntima entre todos los elementos del sistema de control permite diferenciar los cambios producidos por el propio agente de los ocurridos en el entorno sin su intervención: con un buen modelo de sus interacciones con el mundo el agente puede predecir los resultados de sus acciones sobre la realidad y distinguirlos de los cambios no causados por él mismo; un agente puede así saber si está moviendo de forma controlada un objeto o si este se mueve ajeno a su acción (por sí mismo o por alguna otra interacción en el entorno).

Para completar la percepción del mundo la información sensorial requiere funciones especializadas de procesamiento (integración, interpretación, comprensión). La información ofrecida por un sensor puede cambiar si se altera la perspectiva (desde dónde se observa, hacia dónde se observa) o la sensibilidad del sensor. No es lo mismo un cambio en una imagen debido al movimiento del ojo que un cambio debido al movimiento de las entidades observadas; si el observador se mueve cambia la imagen del objeto observado, aunque este se encuentre inmóvil. Si un sensor se deteriora o desgasta puede cambiar su respuesta a las mismas condiciones ambientales. Un procesador adecuado puede interpretar los datos según el estado de los sensores. Un sistema de control activo capaz de realizar predicciones acerca de cómo afectan a la percepción de la realidad los cambios en el propio sistema de control puede tener en cuenta estos efectos para corregirlos o compensarlos.

El procesamiento de la información procedente de varios sensores puede permitir obtener información adicional: profundidad por visión binocular, orientación por audición con dos oídos, triangulación por varios goniómetros (hallar la posición a partir de información de orientación).

La información procedente de un sentido puede generar sensaciones simultáneas en otros sentidos, posiblemente por la activación cruzada de áreas adyacentes del cerebro especializadas en tratar estímulos sensoriales diferentes. La sinestesia es la percepción o activación automática de un sentido por estímulos de otro sentido: se trata de asociaciones involuntarias entre dos sentidos en principio independientes, como tonalidades de color, imágenes, frecuencias sonoras, sabores, texturas. Una persona sinestésica puede ver y oír colores, oír y ver sonidos, asignar colores o sabores a números o palabras. Esto puede suceder de forma recurrente en algún sujeto afectado o de forma temporal por un accidente o por el consumo de drogas psicodélicas.

Procesadores

Los procesadores son dispositivos relativamente complejos que transforman las señales de entrada de los sensores (y quizás de alguna otra fuente como una memoria u otro procesador) en señales de salida para los actuadores (o para alguna memoria u otro procesador). Pueden ser sistemas biológicos (el sistema nervioso de un animal), mecánicos o electrónicos (el microprocesador de un ordenador). Pueden tener múltiples partes o subsistemas de procesamiento que realizan tareas especializadas y que deben coordinarse y compartir información. Con múltiples procesadores es posible realizar cálculos simultáneos en paralelo o dividir el trabajo entre dispositivos especializados (unidad de cálculo aritmético, tarjeta de sonido, tarjeta de vídeo de un ordenador; diferentes partes y funciones del sistema nervioso y del cerebro).

Un procesador es una memoria activa que contiene información para procesar información. La información de un sistema cibernético está en los datos de entrada y salida, en los cálculos intermedios, y también en la estructura de elementos y conexiones del procesador, la cual contiene conocimiento acerca de cómo realizar sus tareas. Tanto los datos como los programas que los utilizan contienen información, y de hecho los programas informáticos también se representan mediante estructuras de datos con variables, constantes y operaciones a realizar.

Hay información en el dato de temperatura medida por el sensor de un termostato, en el dato de temperatura deseada introducido por el usuario, en el algoritmo que ejecuta la inteligencia del dispositivo para decidir si enciende o apaga la calefacción según el resultado de la comparación entre ambas temperaturas, en la estructura física que implementa ese algoritmo; en la información obtenida por los sentidos del arquero al tocar y ver un arco y una flecha, ver la diana y sentir el viento en la piel, y en la estructura del sistema nervioso que genera una habilidad psicomotriz para mover los músculos de forma coordinada y agarrar el arco, colocar la flecha, tensar la cuerda, apuntar y disparar al blanco; en la posición calculada por un navegador, en la especificación del destino deseado, en las señales de los satélites de un sistema de posicionamiento global, en los mapas disponibles y en las rutas calculadas para alcanzar la meta; en las estructuras de un disco de vinilo que representan sonidos grabados (música, lenguaje hablado, ruidos), y en la estructura del tocadiscos necesario para usar esa información y reproducir esos sonidos; en los planos que representan una máquina o un edificio y en la habilidad en la mente del ingeniero o arquitecto para interpretar esa información y utilizarla en su trabajo.

Un procesador recibe información de entrada (de sensores o de alguna memoria externa o interna), realiza alguna operación y genera información de salida. El tratamiento de la información es diferente según cómo sea la estructura del procesador, depende de cómo estén conectados sus elementos: neuronas y conexiones sinápticas en el sistema nervioso (conectoma), estructura de circuitos y puertas lógicas en un microprocesador electrónico.

La estructura del procesador es importante porque su función depende de ella: diferentes estructuras implican distintos tratamientos de la información, y lo que hace el procesador, el tratamiento de información, es lo que lo convierte en algo útil. Para construir un sistema que transforme entradas y salidas de una forma determinada es necesario estructurar el sistema de forma adecuada. No todas las transformaciones de señales o tratamientos de información son igualmente útiles: algunas sirven para detectar patrones informativos acerca de la fuente de la señal de entrada y para producir una señal de salida que cause una conducta adecuada. Es necesario que el procesador interprete y trate correctamente la información para saber cuál es el estado del mundo y para decidir una acción conveniente.

Tener sensores de luz no es suficiente para conocer la situación del mundo y guiar la conducta de forma efectiva y eficiente si se carece de un procesador adecuado que interprete las señales del sensor como información acerca de la luminosidad del entorno, cuyas variaciones espaciales y temporales pueden ser debidas a la existencia de objetos y movimientos de los mismos, y que genere una decisión de conducta acertada según si se trata de oportunidades o amenazas.

Un procesador puede estudiarse a nivel subsimbólico o a nivel simbólico: fijándose en las estructuras físicas y sus interacciones (sin hacer referencia al concepto de información), o atendiendo a lo que representan ciertos elementos y procesos físicos como símbolos informativos de otras cosas y operaciones sobre estos símbolos. A nivel subsimbólico un procesador no es más que un objeto material con nodos y conexiones, una estructura de circuitos en red a través de la cual pueden pasar impulsos o potenciales eléctricos (en el caso de un procesador electrónico) conectando unas entradas con unas salidas. En un sistema cibernético estos impulsos son señales que representan algo, están relacionadas de forma regular con otras cosas como valores de atributos (la temperatura ambiente, la cantidad de luz, el tamaño de un objeto) o sucesos en el mundo (movimientos de objetos): son informativas de las cosas con las cuales están asociadas. El nivel simbólico de la información es resultante de esta asociación regular entre las señales y aquello que representan, aquello de lo cual informan. La información y su procesamiento siempre requieren de algún soporte físico adecuado, pero lo esencial no es la implementación física particular sino las relaciones de representación y transformación de las señales, y estas relaciones deben conocerse e interpretarse según un código semántico que asigne significados o referentes a los símbolos.

Un ordenador digital es una máquina para el tratamiento de símbolos: las señales con las que trabaja son utilizadas como símbolos que representan algo según algún código establecido. En un ordenador electrónico las señales consisten en pulsos eléctricos o en estados discretos de ciertos dispositivos como las memorias (cerrado o abierto, cero o uno para dispositivos binarios). Estas señales se interpretan como números de diversos tipos (naturales, enteros, racionales) o como caracteres alfanuméricos elementales (texto, letras de un alfabeto, caracteres especiales, números como texto), los cuales pueden combinarse para construir y manipular estructuras de datos (constantes y variables de diferentes tipos y sus valores) y operaciones sobre esas estructuras de datos (transformaciones o combinaciones como operaciones aritméticas, de cálculo numérico, estadísticas, ordenación de listas, filtrado). Un algoritmo es la representación simbólica mediante algún lenguaje formal de unas estructuras de datos y unas operaciones sobre esos datos; puede concretarse en un programa de ordenador escrito con algún lenguaje de programación.

Algunos procesadores son rígidos y siempre tratan la información de la misma forma; ciertos procesadores son plásticos o flexibles, pueden modificar su estructura y su conducta por sí mismos, como en el aprendizaje de un organismo, o por la intervención de un usuario como un programador que al cambiar el programa reconfigura la máquina. Un organismo aprende cambiando de algún modo la estructura de su sistema nervioso. Un ordenador programable cambia su forma de procesar información cambiando sus programas.

Actuadores

Los actuadores son los dispositivos mediante los cuales un sistema cibernético actúa sobre el entorno al recibir una señal de control: un motor que realiza trabajo y produce fuerzas y movimientos (los músculos del organismo, un motor eléctrico o de combustión), una caldera que libera energía térmica y calor, una glándula en la cual se producen reacciones químicas y se liberan las sustancias generadas.

La actividad de control consiste percibir, pensar y elegir una conducta: activar o desactivar, inhibir o desinhibir, encender o apagar, cambiar la intensidad de la acción, acelerar o frenar, cambiar la configuración relativa de las partes de un dispositivo, determinar la dirección del movimiento (seguir recto o virar a izquierda o derecha, subir o bajar), abrir o cerrar puertas o válvulas, conectar o desconectar elementos, seleccionar un modo de funcionamiento entre las opciones disponibles, comunicar y recibir información como datos o como órdenes.

Algunos actuadores pueden servir como sensores cuando se invierte su funcionamiento: unos auriculares pueden transformarse en micrófonos; en el auricular la corriente eléctrica en un electroimán se transforma en vibración de un diafragma o membrana que genera el sonido de las ondas acústicas, mientras que en el micrófono las ondas acústicas de sonido hacen vibrar la membrana y esto genera una corriente eléctrica en el electroimán.

Memorias

Las funciones de almacenamiento consisten en copiar, grabar o escribir datos en una memoria (entrada de información al almacén), mantener o preservar los datos en la memoria, y leer o recuperar datos de la memoria (salida de información del almacén), todo ello sin pérdidas ni errores. La información también puede modificarse o actualizarse borrando y reescribiendo datos.

Las memorias pueden ser de distintos tipos según su soporte físico y su tecnología natural o artificial: neuronas y sus conexiones sinápticas en el sistema nervioso de un animal (memorias somáticas), marcas grabadas en cerámica o piedra, papel y tinta (libros, bibliotecas), tecnologías magnéticas u ópticas (memorias exosomáticas).
Una memoria se caracteriza por diversos atributos: capacidad (cantidad de información que puede contener); velocidad de acceso para lectura, escritura, y búsquedas; modo de acceso (por localización o por asociación de contenidos); facilidad o dificultad para recordar (leer) u olvidar (borrar); fiabilidad (errores puntuales, averías); persistencia (a corto o largo plazo); costes de construcción y operación; requisitos energéticos para su funcionamiento.

El almacenamiento requiere ciertas habilidades logísticas: cómo conectar el almacén con el exterior (entradas y salidas), cómo guardar la información (cómo representarla en una estructura física con una determinada tecnología), cómo gestionar su localización (dónde guardarla, cómo y dónde buscar para recuperarla, qué criterio de ordenación utilizar), cómo protegerla para que sea persistente y no se deteriore.

Una memoria suele contener información acerca de la propia información guardada en ella: dónde se encuentra (tablas de contenidos, índices), cómo activarla, identificadores o resúmenes de su contenido, términos clave para búsquedas, asociaciones o conexiones con otros datos. Para la optimización del uso de una memoria puede ser conveniente reordenar cada cierto tiempo sus contenidos, como en la desfragmentación de un disco duro.

Algunas memorias funcionan de forma lineal o secuencial, leyendo o escribiendo un bit o unidad de información cada vez; otras memorias, como las holográficas, pueden funcionar en paralelo, operando con muchos bits a la vez.

El almacenamiento, el mantenimiento y la eliminación de la información pueden ser más o menos fáciles o difíciles y requieren algún tipo de esfuerzo o tiempo: para escribir o mantener contenidos en ciertas memorias puede ser necesario repetir o refrescar con cierta frecuencia la información; en el cerebro algunas cosas se aprenden repitiéndolas varias veces, se olvidan si no se usan o ejercitan, y puede ser difícil olvidar algunas cosas.

Algunas memorias mantienen la información una vez grabada sin necesidad de uso de energía, como un papel escrito, un disco óptico o un disco duro magnético; otras memorias requieren energía y refrescos constantes para mantener la información, como las memorias rápidas en un ordenador.

Algunas memorias pueden escribirse solamente una vez y leerse muchas veces (como un texto escrito con tinta en papel o algunos discos ópticos); otras memorias pueden escribirse y leerse muchas veces.

La información puede perderse si su soporte se altera (destrucción o desaparición de un documento que deja de existir o que ya no está en la memoria), o volverse inaccesible si se ignora su localización (pérdida de un documento que puede existir, pero no se sabe dónde está). La misma información puede guardarse en varios soportes para protegerla y evitar pérdidas accidentales (copias de seguridad).

El almacenamiento requiere algún tipo de mecanismo de comunicación o de transferencia de la información entre la memoria y los demás elementos que tienen acceso a ella (que pueden ser otras memorias). También es necesario algún código de representación que relacione la información con los cambios físicos en su soporte, es decir que asocie significados a significantes.

Los seres humanos, además de disponer de memorias endosomáticas como muchos animales (en su propio cuerpo, en su sistema nervioso), han desarrollado tecnologías que les permiten producir y manejar memorias exosomáticas (externas al cuerpo): estas incluyen los contenedores o soportes físicos que contienen los datos (papel, cinta magnética, discos ópticos, memorias de estado sólido) y los dispositivos necesarios para introducir y recuperar la información (lápiz, pluma y tinta, habilidades cognitivas de lectura y escritura; grabadores y lectores para los diferentes soportes).

Las memorias a corto plazo u operativas son como mesas de trabajo, con menos capacidad y más rápidas, donde está la información más inmediatamente en uso; las memorias a largo plazo son como armarios, cajones, archivadores, directorios o carpetas con más capacidad y acceso más lento, con información que puede ser útil en el futuro. La consciencia humana utiliza memoria a corto plazo para funcionar como integradora de información.

A grandes rasgos los seres humanos disponen de dos tipos de memoria a largo plazo: la implícita (procedimental) y la explícita (declarativa). La memoria implícita o procedimental es no declarativa (no simbólica, no lingüística), inconsciente y automática, como el recuerdo de las habilidades o destrezas motoras y ejecutivas necesarias para realizar una tarea como leer, escribir, montar en bicicleta, practicar un deporte, tocar un instrumento musical. La memoria explícita o declarativa contiene recuerdos que pueden ser evocados de forma consciente e intencional, como hechos o eventos específicos. Puede ser episódica (autobiográfica, experiencias personales del propio sujeto) o semántica (hechos impersonales, independientes de la experiencia particular, como los significados de las palabras o las capitales de los países).

La memoria está íntimamente relacionada con el procesamiento de información: la capacidad de procesamiento implica una memoria que contiene los programas, datos y estructuras utilizados para tratar la información. El procesador es una memoria activa que contiene cierta información (en forma de programas) que sirve para transformar otra información (los datos de entrada y salida). En un ordenador un programa puede estar inactivo en la memoria a largo plazo, o puede ser un programa en ejecución, activo y cargado en memoria rápida a corto plazo. Las diversas capacidades cognitivas de un ser humano se corresponden con estructuras relativamente persistentes del sistema nervioso que pueden estar activas o inactivas.

La información en las memorias suele estar estructurada de algún modo: una base de datos relacional contiene tablas y registros; son comunes las jerarquías o estructuras anidadas de forma recursiva a múltiples niveles, como una biblioteca como almacén de libros, revistas y otros soportes, un archivador con cajones, carpetas y documentos, o un disco duro con una estructura en árbol de directorios y archivos.

Las memorias suelen representarse como almacenes en los cuales la información reside de forma pasiva y solo es utilizada según el control de algún mecanismo centralizado que gestione el acceso, las solicitudes de lectura o escritura, como una biblioteca con su bibliotecario. Sin embargo, también es posible tener memorias en las cuales la información está contenida en agentes activos que se comunican y cooperan y compiten por el espacio y la atención: es el modelo de la sociedad de la mente humana formada por módulos dinámicos que contienen y procesan información.

Comunicación

La comunicación es una interacción entre sistemas cibernéticos que consiste en enviar información de un emisor a un receptor. La comunicación exitosa sucede sin pérdidas o errores, conservando la señal y evitando el ruido. El emisor de un mecanismo de comunicación es un actuador especializado en generar señales (un cuerpo haciendo gestos, el aparato fonador de un animal, una antena emisora); el receptor de un mecanismo de comunicación es un sensor especializado en detectar señales (un ojo, un oído, una antena receptora).

La comunicación se realiza mediante señales o mensajes que se desplazan a través de un canal, y requiere un código compartido por todos los participantes para la producción e interpretación de los mensajes: el emisor emplea el código para generar un mensaje incorporado en una señal portadora (codificación), lo transmite a través de algún medio, el receptor recibe la señal y emplea el código para interpretar el mensaje (decodificación). También suelen ser necesarios protocolos para que emisor y receptor se conecten de forma adecuada, gestionen su disponibilidad y su atención (avisos o solicitudes de comunicación, vocativos, apelativos), y comprueben que el mensaje se ha transmitido sin pérdidas o errores (confirmaciones o notificaciones de recepción): parte de la comunicación se utiliza para gestionar el propio proceso de comunicación y no solo para transmitir contenidos. Para incrementar la probabilidad de que un mensaje se transmita correctamente en posible enviarlo varias veces, quizás por medios independientes, o incluir información redundante para la corrección de errores.

La información puede comunicarse transportando objetos (almacenes o memorias) o mediante propagación de ondas naturales (sonidos del lenguaje oral, gestos corporales) o artificiales (ondas eléctricas o electromagnéticas para telecomunicaciones como telegrama, teléfono, radio, televisión). El soporte físico de la señal comunicada puede ser un objeto material con la información grabada o inscrita de algún modo (un libro, una carta, un disco de ordenador), o una onda portadora (acústica, electromagnética) con la información codificada en su distribución espacial y temporal o en su modulación (de amplitud, de frecuencia, o de pulsos). En animales es típico comunicarse oralmente mediante sonidos, con gestos corporales (imágenes estáticas o móviles), o mediante sustancias químicas que pueden olfatearse. Los humanos pueden utilizar diversas tecnologías para incrementar la capacidad de estos procesos (intensidad y alcance de la señal): instrumentos para producir sonidos (tambores o trompetas útiles en una batalla o a larga distancia), banderas para comunicación naval, luces, señales de humo, altavoces, micrófonos, amplificadores.

Lo esencial de la comunicación es el traslado de información entre la mente del emisor y del receptor, y no tanto el movimiento físico del soporte. Existen señales estáticas que una vez producidas se colocan por el emisor en un sitio fijo y de forma más o menos permanente (no se trasladan de un lugar a otro) para indicar algo a los posibles receptores: un lobo marca los confines de su territorio con orina; las señales de tráfico informan de límites o peligros; diversos carteles sirven como soportes publicitarios o informan de los nombres de las calles, de los números de los edificios, de los dueños de buzones de correos, de los tipos y nombres de los negocios o comercios.

Como la información se puede copiar con mayor o menor facilidad según su soporte físico y las tecnologías disponibles, almacenar, recuperar o comunicar información no implican necesariamente que esta se pierda en la fuente u origen: si informo a una persona de un evento concreto yo sigo conociéndolo; una carta con una sola copia puede perderse o deteriorarse durante su transporte, pero parte de la información puede seguir disponible en la mente del escritor; si saco un ejemplar de un libro de la biblioteca este ya no está disponible allí, pero puede haber otros ejemplares en la misma biblioteca o en otros lugares.

El almacenamiento de información siempre implica comunicación, por lo menos entre el almacén y sus usuarios. La comunicación no implica almacenamiento, especialmente a largo plazo: hay información que se transmite nada más generarse sin necesidad de almacenarse o preservarse de algún modo, quizás se actúa sobre ella, se recuerda parte o se olvida en su totalidad.

Los mensajes de las comunicaciones pueden ser privados o públicos, estar dirigidos a receptores específicos (como una carta a un destinatario) o a cualquiera que pueda recibirlos (ondas de radio y televisión emitidas a ciegas y en abierto). Pueden ser secretos o confidenciales, limitando su recepción o exigiendo algún tipo de mecanismo de encriptación y desencriptación con las contraseñas o claves de acceso correspondientes.

La comunicación puede suceder de forma no intencional, como cuando un animal emite alguna señal que puede ser recibida e interpretada por otro para modificar su conducta (estigmergia): por ejemplo, los olores de feromonas en hormigas que pueden utilizarse para marcar caminos de exploradores y recolectores.

Un sistema avanzado de comunicación es el lenguaje natural simbólico utilizado por los seres humanos (oral o escrito, con múltiples idiomas, dialectos, jergas), con variantes como los lenguajes formales de la lógica, las matemáticas y la programación de ordenadores.