La física cibernética es un área científica en la frontera de la cibernética y la física que estudia los sistemas físicos con métodos cibernéticos. Los métodos cibernéticos se entienden como aquellos desarrollados dentro de la teoría de control, teoría de la información, teoría de sistemas y áreas afines: diseño de control, estimación , identificación , optimización , reconocimiento de patrones , procesamiento de señales, procesamiento de imágenes , etc. Los sistemas físicos también se entienden en un sentido amplio; pueden estar sin vida, viviendonaturaleza o de origen artificial (ingeniería), y debe tener dinámicas y modelos razonablemente entendidos adecuados para plantear problemas cibernéticos. Los objetivos de la investigación en física cibernética se formulan con frecuencia como análisis de una clase de posibles cambios de estado del sistema bajo acciones externas (de control) de una determinada clase. Un objetivo auxiliar es diseñar las acciones de control necesarias para lograr un cambio de propiedad preespecificado. Entre las clases típicas de acciones de control se encuentran funciones que son constantes en el tiempo (análisis de bifurcación, optimización), funciones que dependen únicamente del tiempo ( mecánica de vibraciones , estudios espectroscópicos, control de programa), y funciones cuyo valor depende de la medición realizada en el mismo momento o en instancias anteriores. La última clase es de especial interés ya que estas funciones corresponden al análisis del sistema mediante retroalimentación externa (control de retroalimentación).
Hasta hace poco, no se había visto ninguna interacción creativa entre la física y la teoría del control (cibernética) y no se utilizaba directamente ningún método de la teoría del control para descubrir nuevos efectos y fenómenos físicos. La situación cambió drásticamente en la década de 1990 cuando surgieron dos nuevas áreas: control del caos y control cuántico .
En 1990 se publicó un artículo [1] en Physical Review Letters por Edward Ott , Celso Grebogi y James Yorke de la Universidad de Maryland que informaba que incluso una pequeña acción de retroalimentación puede cambiar drásticamente el comportamiento de un sistema no lineal, por ejemplo, convertir los movimientos caóticos en periódicos. unos y viceversa. La idea se hizo popular casi de inmediato en la comunidad de la física, y desde 1990 se han publicado cientos de artículos que demuestran la capacidad del pequeño control, con o sin retroalimentación, para cambiar significativamente la dinámica de los sistemas reales o modelo. En 2003, este artículo de Ott, Grebogi y Yorke [1] había sido citado más de 1300 veces, mientras que el número total de artículos relacionados conel control del caos superó los 4000 a principios del siglo XXI, con 300-400 artículos por año publicados en revistas revisadas por pares. El método propuesto en [1] ahora se llama método OGY después de las iniciales de los autores.
Posteriormente, se propusieron otros métodos para transformar trayectorias caóticas en periódicas, por ejemplo, retroalimentación retardada (método Pyragas). [2] También se aplicaron numerosos métodos de control no lineales y adaptativos para el control del caos, ver encuestas en. [3] [4] [5] [6]
Es importante que los resultados obtenidos se interpreten como el descubrimiento de nuevas propiedades de los sistemas físicos. Se publicaron miles de artículos que examinan y predicen propiedades de sistemas basados en el uso de control, identificación y otros métodos cibernéticos. En particular, la mayoría de esos artículos se publicaron en revistas físicas, y sus autores representan a los departamentos de física de las universidades. Ha quedado claro que este tipo de objetivos de control son importantes no solo para el control del caos, sino también para el control de una clase más amplia de procesos oscilatorios. Esto proporciona evidencia de la existencia de un campo de investigación emergente relacionado tanto con la física como con el control, el de la "física cibernética". [7] [8]