バイオサイバネティックス（）は、生物における情報の伝達・処理と制御の原理を、サイバネティックス、情報理論、制御理論などの概念や数理的手法を用いて解明しようとする学際的な研究分野である。「生物サイバネティックス」（）とも。
神経系の感覚・運動制御の研究にとどまらず、細胞内の制御回路や動物の群れにおける集団的意思決定にまで対象が広がっている。
この分野は1940年代のサイバネティックスを源流とし、1958年にドイツのチュービンゲンで物理学者・動物学者・技術者による研究グループが発足し、1961年には学術誌『Kybernetik』（のちの『Biological Cybernetics』）が創刊された。
一方で「バイオサイバネティックス」という語は、理論・計算論的な生物学を指す場合と、生体信号の計測や医療機器を含む生体医工学を指す場合があり、文脈によって用法が異なる。
概要 定義と用語 『Biological Cybernetics』誌は、生物における情報処理と制御についての理論的・応用的研究の場と自らを位置づけている。通信と調節に関する一般原理を、具体例の詳細な研究を通じて探ることを大きな目標とし、対象は細胞内の過程から生態学的現象まで幅広いが、感覚・運動・認知にかかわる神経系に特に重点を置く。方法としては、生物システムの数理モデリング（実験との併用も含む）、サイバネティックス的原理の理解に資する計算論的・理論的・工学的研究、生物の情報処理や制御に着想を得た人工的実装が挙げられている。
これに対し、ポーランド科学アカデミーのナレンチ生体サイバネティックス・生体医工学研究所の機関誌『Biocybernetics and Biomedical Engineering』は、数学・物理学・化学・工学の方法を用いて生体内の生理過程を解析するとともに、医療診断、モニタリング、治療のための方法や機器を開発する分野としてバイオサイバネティックスを位置づけている。日本語の教科書『バイオサイバネティクス――生理学から制御工学へ』（2009年）も、生物の制御機構を統合的に探究する立場から、神経細胞、眼球運動系、聴覚系、神経筋骨格系、循環器系のモデルに加え、生体信号の計測・処理、人工内耳、人工視覚、電動義肢、心臓ペースメーカ、ブレイン・マシン・インタフェース、バイオフィードバックといった応用までを扱っている。
日本語の表記には「バイオサイバネティクス」もある。電子情報通信学会の研究会名では「バイオサイバネティックス」。
歴史 バイオサイバネティックスには、単一の創設者や創設の日付を特定することが難しい。サイバネティックス自体が独立した単独学問分野とは確立はせず、時代ごとに異なる分野へ適用されてきたと指摘されており、生物学への適用も、複数の地域・研究者の系譜が並行して進んだ。以下では、この分野の形成に関わった主な人物と出来事を時期別に整理する。
前史：サイバネティックスの成立（1940年代） 1943年、アルトゥーロ・ローゼンブルース、ノーバート・ウィーナー、ジュリアン・ビゲローは論文「行動・目的・目的論」で、行動を分類したうえで目的概念の重要性を論じた。同じ1943年にウォーレン・マカロックとウォルター・ピッツは神経網の論理的解析を発表し、1948年にはウィーナーが恒常性維持機構におけるフィードバックの概念を著書『サイバネティックス』で示し、同年にクロード・シャノンが情報の理論を、1949年にドナルド・ヘッブが連合学習と細胞集成体の理論を発表した。ブライテンベルクらは、これらをニュー・ロサイバネティックスの創始者たちの仕事として位置づけている。
1946年から1953年にかけて、ジョサイア・メイシー・ジュニア財団の後援によりニューヨークで、マカロックを議長とする一連の会議「生物・社会システムにおける循環因果とフィードバック機構」（メイシー会議）が開かれた。ウィーナーの著書の刊行後、ハインツ・フォン・フェルスターの提案で会議名に「サイバネティックス」の語が冠された。この会議には、ウィリアム・ロス・アシュビー、グレゴリー・ベイトソン、マーガレット・ミードらが参加した。
創設期（1950年代〜1960年代） ドイツでは、物理学者のヴェルナー・ライヒャルトと動物学者のベルンハルト・ハッセンシュタインが戦時中に知り合い、1950年にゾウムシ類のChlorophanusの運動視を題材とする共同研究を始め、1956年に二人は、この甲虫の運動知覚を系統理論の観点から解析した論文を発表した。1950年には、エーリヒ・フォン・ホルストとホルスト・ミッテルシュテットが「再求心性原理」を発表している。
1958年、ライヒャルト、ハッセンシュタイン、技術者のハンス・ヴェンキングは、チュービンゲンのマックス・プランク生物学研究所にサイバネティックス研究グループ（）を設立した。その後ライヒャルトの部門は拡大し、独立した研究所とするのが適切な規模に達した。また、デジェー・ヴァルジュ（）はチュービンゲン大学のバイオサイバネティックス講座の教授に任命された。1968年には、ライヒャルトの提案によりヴァレンティノ・ブライテンベルクがカール・ゲッツ、クーノ・キルシュフェルトとともにマックス・プランク生物サイバネティクス研究所の創設所長となった。
ライヒャルトは1961年に学術誌『Kybernetik』を創刊し、初代編集長を務めた。副題は、動物と自動機械における情報の伝達・処理および制御過程を扱う雑誌を意味するものであった。創刊時の編集委員には、神経科学者のホレス・バーロウが名を連ねていた。同誌は1975年に『Biological Cybernetics』へと改題された。なお、ウィーナーも創刊に関与したとする回顧がある。
ブライテンベルクはイタリアで1963年に「サイバネティックスと情報理論」の教授資格を得て、ナポリの国立研究評議会（CNR）でバイオサイバネティックス部門の責任者を務めたのち、チュービンゲンに移った。
東ドイツでは、ライプツィヒのカール・マルクス大学が1967年9月に第1回バイオサイバネティックス国際シンポジウム（）を開催し、ハンス・ドリッシェルとノルベルト・ティートが論文集を編集した。ドリッシェルは1973年にも教科書『バイオサイバネティックス入門』（）を編んでいる。
ソ連では、ニコライ・ベルンシュタインの論文「生物サイバネティックスの数学的装置」や、ピョートル・アノーヒンらの「生物学・医学サイバネティクス」といったソ連の文献が、米国の共同出版調査局（JPRS）によって英訳されている。
日本では、医学・生物学と理工学の境界領域の研究者の協力の場として、1962年11月に日本エム・イー学会（現・日本生体医工学会）が設立された。ポーランドでは1975年にバイオサイバネティックス・生体医工学研究所が設立され、1981年に機関誌『Biocybernetics and Biomedical Engineering』が創刊された。
発展期（1960年代〜2000年代） 『Kybernetik』誌と『Biological Cybernetics』誌には、創刊から最初の約20年の間に、ギーラーとマインハルトによる形態形成のパターン形成理論（1972年）、フォン・デア・マルスブルクによる視覚野の方位選択性細胞の自己組織化理論（1973年）、ウィルソンとコーワンによる皮質・視床の神経組織の動態方程式（1973年）、コホーネンによる自己組織化特徴マップ（1982年）といった代表的な論文が掲載された。
神経解剖学の側では、ブライテンベルクが、小脳をミリ秒単位の時計とみなす仮説、ハエの視神経節の配線の解明、大脳皮質を連合記憶の場とみる見方などを提示し、神経構造を機能の理論に結びつけた。1959年には、レトヴィン、マトゥラーナ、マカロック、ピッツが「蛙の眼が蛙の脳に告げること」を発表している。
創設期の論争 以下は主に、母体であるサイバネティックス全般をめぐる論争のうち、生物学への適用と関わりの深いものである。
目的論をめぐる哲学的論争 1943年の論文「行動・目的・目的論」は、目的的行動を機械論的に定義して目的概念を科学的に扱おうとした。この論文は、サイバネティクス運動に近い側からも批判を受けたとされる。
哲学者リチャード・テイラーは1950年に、目的的行動と非目的的行動を区別する基準や行動の定義を批判し、目的や目的論の概念は機械的な振る舞いの理解には役立たず、むしろ不適切であると主張した。ローゼンブルースとウィーナーは同じ1950年に反論を発表した。のちには、ピッテンドリによる「テレオノミー」の概念や、目的性を可塑的な目的的行動として定義する「システム的」見解が現れ、1971年にはウィムサットが、行動だけから負のフィードバックに必要な内部機構の存在は推論できないと批判した。
名称と学問的地位 ブライテンベルクは1999年に、この新しい学問領域には定まった名称がなく、「サイバネティックス」の語は万人に承認されているわけではないが、長期的には定着する見込みが高いと述べた。同時に、認知科学やコンピュータ科学といった名称が将来これを包摂する可能性にも触れている。また歴史研究では、サイバネティックスは独立した学問分野にはならず、さまざまな分野で動員されてきたと指摘されている。
ソ連における思想的批判 1950年代初頭のスターリン末期のソ連では、サイバネティックスは米国由来の「ブルジョア疑似科学」として、哲学誌などで非難された。ゲロヴィッチの研究によれば、ソ連のサイバネティックスの歴史は、1950年代の非難、フルシチョフ期の「雪解け」における名誉回復と体制改革運動への発展、1960年代初頭の「共産主義に奉仕する科学」としての称揚、そして1960年代末の流行化へと推移した。また同書は、ソ連のサイバネティックスが従来の通説ほどには党の統制に縛られておらず、科学者が当時のイデオロギー的な言語を使って重要な問題を議論する語彙を作り上げたことも示している。生理学の分野では、パブロフ以来の人間と機械の比喩をめぐる葛藤が「生理学的サイバネティックス」へと展開したことも論じられている。
先行研究をめぐる事情 再求心性原理については、フォン・ホルストとミッテルシュテットが1950年にこれを定式化した際、ベルンシュタイン（1929年）とアノーヒン（1935年）による先行する記述を知らなかったとされる。
主な内容・特徴 バイオサイバネティックスに共通する主な概念や成果として、次のものが挙げられる。
フィードバックと恒常性 サイバネティックス運動の第1期（1940年代〜1950年代前半）の中心概念は、恒常性と自己調節系であった。
情報理論的な見方 シャノンの情報理論に基づく、知覚における情報と冗長性の概念は、神経科学の理論的枠組みに取り込まれた。
再求心性原理 生物が、自らの運動によって生じる感覚入力（再求心性）と、外界に由来する感覚入力（外求心性）を区別する仕組みを述べた原理。1950年にフォン・ホルストとミッテルシュテットが発表した。
相関型運動検出器（ハッセンシュタイン＝ライヒャルト検出器） 隣接する2地点の輝度を非対称に時間フィルタリングして乗算し、これを鏡像対称に2組構成して出力の差をとる回路モデル。昆虫の運動視の説明に用いられる。
神経網の論理的解析と連合記憶 マカロックとピッツによる神経網の論理的解析、ヘッブの細胞集成体の理論、ブライテンベルクによる皮質の連合記憶説へと連なる系譜がある。
自己組織化とパターン形成 神経回路の自己組織化や、形態形成のパターン形成を数理的に扱う研究が、『Kybernetik』誌・『Biological Cybernetics』誌の初期から発表されてきた。
現在の研究の最前線 以下は、近年の『Biological Cybernetics』誌の編集方針や代表的な論文に基づく整理であり、「最前線」の範囲は見方によって異なる。
細胞内制御とサイバージェネティクス 生物学的回路に制御工学を適用する試みが広がっている。分子レベルの積分制御としては、バクテリアの走化性における積分フィードバックによるロバストな完全適応が2000年に理論的に示されており、ムスタファ・ハンマシュ（ETHチューリッヒ）らは、雑音を含む生体分子ネットワークでロバストな完全適応を実現する「反対称積分フィードバック」を提案し、その後、実験的な実装が報告された。ハンマシュは、生きた細胞のための制御システムを扱うこの新分野を「サイバージェネティクス」（）と呼んでいる。総説として、Khammash（2022年）や、Del Vecchioらによる合成生物学と制御理論の総説（2016年）がある。
基底認知と発生バイオエレクトリシティ マイケル・レヴィン（タフツ大学）は2022年に、非典型的な基盤における認知の理解と操作のための枠組み「TAME（）」を提唱した。TAMEは、動物の感覚を細胞集団の集団知能の一例と捉え、形態形成を基底認知の一例とみなす視点を与える。またレヴィンは、イオンチャネルとギャップ結合を用いる発生バイオエレクトリシティが、細胞レベルのフィードバック回路を、解剖学的なホメオスタシスへと拡張する媒体であると論じている。
脳理論：自由エネルギー原理と能動的推論 カール・フリストンは2010年の総説で、知覚・行動・学習を、自由エネルギー（驚きの上界）の最小化という単一の原理で説明できる可能性を論じ、最適制御理論や情報理論などの既存の脳理論を統合的に捉える枠組みを示した。
神経科学とAIの再接近、および対象領域の拡大 『Biological Cybernetics』誌は2020年に副題を改め、計算論的神経科学に加えて生物システムの制御・情報理論へと対象を広げ、細胞内のフィードバックを扱うシステム生物学・合成生物学や、動物の群れなどにおける集団的情報処理・集団的意思決定の研究も掲載の対象とする方針を示した。2025年には、同誌上で神経科学とAIの関係をめぐる編集者論説（Fellousら）への応答論考も掲載されている。
主要な研究者 前史・創設期 ノーバート・ウィーナー （、1894-1964） 数学者。1948年の著書『サイバネティックス』で、動物と機械における制御と通信の科学としてサイバネティックスを提唱し、恒常性におけるフィードバックの概念を示した。
ウォーレン・マカロック （、1898-1969） 神経生理学者・精神科医。メイシー会議の議長を務めた。ピッツとともに神経網の論理的解析を発表した。
ウォルター・ピッツ （、1923-1969） 論理学者。マカロックとの神経網の論理的解析（1943年）に加え、1959年の「蛙の眼が蛙の脳に告げること」の共著者である。
アルトゥーロ・ローゼンブルース （、1900-1970） 生理学者。ウィーナー、ビゲローとの1943年の論文「行動・目的・目的論」でサイバネティックスの出発点となる議論を示した。
ウィリアム・ロス・アシュビー （、1903-1972） 精神科医・サイバネティックス研究者。メイシー会議に参加し、1947年に「自己組織化する動的システムの原理」を発表した。
ハインツ・フォン・フェルスター （、1911-2002） 物理学者・サイバネティックス研究者。メイシー会議の議事録の編者を務め、会議名に「サイバネティックス」を冠することを提案した。
発展期 エーリヒ・フォン・ホルスト （、1908-1962） 行動生理学者。ミッテルシュテットとともに1950年に再求心性原理を定式化した。マックス・プランク行動生理学研究所（ゼーヴィーゼン）の所長を務めた。
ホルスト・ミッテルシュテット （、1923-2016） 生物学者・サイバネティックス研究者。フォン・ホルストとの共著論文「再求心性原理」（1950年）で知られる。
ヴェルナー・ライヒャルト （、1924-1992） 物理学者・生物学者。1958年のサイバネティックス研究グループ、1961年の『Kybernetik』誌、1968年のマックス・プランク生物サイバネティックス研究所の創設の中心人物で、ハッセンシュタインとともに昆虫の運動視の相関型検出器モデルを提示した。
ベルンハルト・ハッセンシュタイン （、1922-2016） 動物学者。ライヒャルトの共同研究者で、1958年のサイバネティックス研究グループの創設メンバーの一人。のちフライブルク大学の動物学の講座に招かれた。
ヴァレンティノ・ブライテンベルク （、1926-2011） 神経解剖学者。ナポリのCNRでバイオサイバネティックス部門を率い、のちマックス・プランク生物サイバネティックス研究所の創設所長となった。小脳のタイミング機構、ハエの視神経節の配線、皮質の連合記憶などの研究で知られる。
ハンス・ドリッシェル （、1915-1980） 医師。ライプツィヒでの第1回バイオサイバネティックス国際シンポジウム（1967年）の論文集を編集し、1973年には教科書『バイオサイバネティックス入門』を編んだ。
ニコライ・ベルンシュタイン （、1896-1966） ソ連の生理学者。1929年に再求心性に相当する考えを記述していたとされる。論文「生物サイバネティックスの数学的装置」が英訳。
ピョートル・アノーヒン （、1898-1974） ソ連の生理学者。1935年に再求心性に相当する考えを記述していたとされる。「生物学・医学サイバネティックス」の論集にも参加。
ホレス・バーロウ （、1921-2020） 神経科学者。1961年の『Kybernetik』創刊以来、亡くなるまで同誌の編集委員を務めた。
ウンベルト・マトゥラーナ （、1928-2021） 生物学者。1959年の「蛙の眼が蛙の脳に告げること」の共著者。
現代 カール・フリストン （、1959-） 神経科学者。自由エネルギー原理と能動的推論の提唱者。
マイケル・レヴィン （、1969-） 発生生物学者・合成生物学者。TAME（Technological Approach to Mind Everywhere）を提唱し、発生バイオエレクトリシティと基底認知を研究している。
ムスタファ・ハンマシュ （、生年未確認-） 制御理論・システム生物学者。反対称積分フィードバックによるロバスト完全適応や、サイバージェネティクスの理論・実装で知られる。
ベンヤミン・リンドナー （、生年未確認-） 計算論的神経科学者（フンボルト大学ベルリン）。2021年時点で『Biological Cybernetics』誌の編集長（共同編集長はピーター・トーマス、ジャン＝マルク・フェルー、ポール・ティーシンガ）。
マイケル・アービブ （、1940-） 神経科学・脳理論の研究者。近年、同誌上で神経科学とAIの関係についての論考を発表した。
主要文献
影響・評価 バイオサイバネティックスは、感覚・運動系の数理モデル、神経回路網の理論、パターン形成理論など、のちの計算論的神経科学やシステム生物学に連なる研究の受け皿となってきた。神経構造と機能の関係についての研究は、脳研究に大きな影響を与え、生体医工学の側では、人工内耳や義肢、ブレイン・マシン・インタフェースなどの応用と結びついている。他方で、サイバネティクス自体が独立した学問分野としては成立せず、他分野に適用される形で展開したという評価もある。
関連項目 サイバネティックス システム生物学 合成生物学 理論生物学 計算論的神経科学 生体医工学 ホメオスタシス フィードバック ブレイン・マシン・インターフェース マックス・プランク協会
脚注
外部リンク Biological Cybernetics（Springer Nature） マックス・プランク生物サイバネティクス研究所 ナレンチ生体サイバネティックス・生体医工学研究所（ポーランド科学アカデミー） 日本生体医工学会 電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会