E tudománynak nem az abba vetett remény a kiindulópontja, hogy a tudás fokozatos gyarapodásával lassacskán minden tudni érdemes dolgot kiderítünk a világról, hanem annak a belátása: a világ annál rejtélyesebbé válik, minél többet tudunk róla. Ez a felismerés abban a megállapításban megfogalmazódik meg radikálisan, hogy az emberi megismerés tárgya okosabb, mint maga a megismerés, hiszen az emberi szellem által felvetett kérdéseket a megismerés tárgya már nyilvánvalóan megválaszolta. Ha magára az életre kérdezünk rá, akkor mi magunk már élünk.
Foerstert mindvégig elbűvölték a tudás e paradoxonjai. Az Illinoisi Egyetemen a fizikai és az élettani tanszék munkatársa lett, a Massachusettsi Műszaki Egyetemen együtt dolgozott McCullochkal, Arturo Rosenbluethnél pedig biológiát és fiziológiát tanult Mexikóvárosban. A kibernetika iránt érdeklődő baráti körének segítségével és az amerikai védelmi minisztérium költségvetésének tetemes támogatásával 1958-ban megalapította az Illionisi Egyetem Biológiai Számítógépes Laboratóriumát, s ezt a kutatóintézetet az 1976. évi nyugdíjazásáig vezetette.
E laboratóriumban új logikákat, új áramköröket és új gépeket gondoltak ki, tanulmányozták a táncot, a zenét, a matematikát és a filozófiát, emellett szétfeszítették az első fokú kibernetika kereteit, amelynek esetében a megfigyelő csupán külső és ellenőrzést végző figura, s létrehozták a másodfokú kibernetikát, amelynek keretei között a rendszer részévé váló megfigyelőnek felelősségteljes szerepe lesz a rendszer reprodukálásában. E laboratóriumban dolgozták ki az első elgondolásokat az „önszervező rendszerek”-re vonatkozóan, s jutottak el a „rend a zajból” formulához, amellyel a tudományos magyarázatokat az okok, a kauzalitások és a sorsszerűségek helyett a véletlen és a korlátozás kölcsönviszonyának leírására tudták alapozni. Csak ezáltal lehetett a rendszerelméletnek azt az alapvető teorémáját — a rendszer és a környezet különbségét — posztulálni, amelynek értelmében a jelenséget eredendően e két összetevő hozza létre, s ezt matematikailag is meg lehetett ragadni.
Életművének a célját Foerster a KibernEtika szóban foglalta össze. Ez arra irányuló kísérletet jelent, hogy a tudást olyan formába lehessen önteni, amely egyúttal lelkiismeretként is használható. Annak felismeréséből, hogy egy szervezet akkor válik a világ részévé, amelyben él, ha önálló, Foerster kifejlesztette tárgyilagosnak tetsző tudománybírálatát, amely úgy tesz, mintha a megfigyelőt ki tudná rekeszteni abból, amit megfigyel. Valójában azonban a megfigyelő sajátja az a világ, amelyet megfigyel. Az, ahogyan a megfigyelő a világot megfigyeli, változtatja e világot azzá, amelyre a saját világaként vonatkoztatja önmagát. Emiatt minden megfigyelőnek felelősséget kell vállalnia a megfigyeléseiért. Senki sem ment fel bennünket az általunk azért érvénybe lépetetett korlátozásokért viselendő felelősség alól, hogy értelmet nyerjünk ki a világ kaotikus zajából.