Bifurcaciones sistemas complejos como denominador común

Bifurcaciones: Sistemas Complejos como denominador común
Escrito por Rodrigo Carboni (Director Escuela de Física)
Miércoles 22 de Septiembre de 2010 05:53
El profesor, puntual como siempre, se prepara para iniciar
la clase. Hoy discutirá con sus estudiantes sobre Sistemas
Complejos Adaptables.
Los y las estudiantes presentes pertenecen a las carreras de sociología, biología, arqueología,
matemática, economía, física, química, filosofía, computación, medicina, psicología, ingeniería,
educación y otras más.
El curso no es un Repertorio, tampoco es un Seminario de Realidad Nacional, ni la Actividad
Artística, es un curso “propio” que forma parte del plan de estudios de cada una de las carreras
representadas por los estudiantes asistentes.
I parte
El primer acercamiento al tema es comprender que un Sistema Complejo está compuesto por
muchas partes iguales y similares cuyo comportamiento es conocido, pero en el que el
comportamiento general no es simple de explicar ya que el estado del sistema es el resultado
de las interrelaciones entre sus miembros. Si se cambia el tipo y la forma de interacción entre
las partes, el comportamiento global se puede variar pues el sistema actúa como un “buscador
de metas”: Es decir, trabaja sólo con información local que pasa por sus miembros pero se
obtiene una forma colectiva de computación sin un algoritmo explícito. Definiendo los diferentes
sistemas como un gran conjunto de entes, individuos, agentes o células, cuyo estado individual
es el resultado de las interacciones con las demás de acuerdo a alguna regla definida.
Un segundo acercamiento en la conversación busca ilustrar el comportamiento de los sistemas
complejos, poniendo como ejemplo las reacciones químicas auto-catalíticas. Una serie de
reacciones en las que los reactantes, productos y catalizadores se entrelazan entre sí para
crear estructuras sorprendentes cuya comprensión ayudaría a entender el origen de la vida. El
profesor muestra los fundamentos de la especialización celular, es decir, como las células
conteniendo el mismo ADN pueden llevar a cabo diferentes funciones. Bajo el principio de que
un gen puede activar o inhibir a otro, éste a otro y así sucesivamente, definiendo reglas
aleatorias para cada “gen” y limitando el número de conexiones entre ellos, en lugar de un
intuitivamente esperado comportamiento caótico, un estado ordenado de baja periodicidad se
manifiesta, permitiendo predecir el número de tipos de células en las especies animales
existentes dependiendo del número de genes que poseen.
La conversación entre profesor y estudiantes lleva a que de forma análoga los primeros
organismos multicelulares pudieron surgir a partir de organismos unicelulares compartiendo
recursos y habilidades para ser más eficientes en la tarea de sobrevivir y por regulación
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Escrito por Rodrigo Carboni (Director Escuela de Física)
Miércoles 22 de Septiembre de 2010 05:53
genética crear estructuras con niveles de complejidad a toda escala como tejidos, órganos y
sistemas. Tomando cada individuo como una molécula con interacciones físicas locales con las
otras moléculas se puede estudiar el comportamiento de un gas o un plasma, controlando la
“temperatura” para observar el comportamiento colectivo, i.e. macroscópico y pequeñas
variaciones del sistema le permiten estudiar, entre otros fenómenos, el ferromagnetismo y
procesos de modificación de las propiedades de los metales.
El profesor hace notar que de todas las posibles interacciones entre agentes, la naturaleza
selecciona las más simples, siendo el paralelismo y la multiplicidad dos fundamentales.
Grandes colecciones de individuos realizan tareas similares en forma simultánea, siendo este
método superior a un tratamiento secuencial, con la ventaja de garantizar la subsistencia ante
la pérdida o mutación de un individuo y el tributo adicional de permitir la posibilidad de que el
colectivo explore soluciones simultáneamente a problemas múltiples con solo ligeras
modificaciones de los individuos.
Con cuatro simples reglas de interacción entre un grupo grande de pájaros o peces el profesor
sorprende al estudiantado convirtiendo a la colección de individuos en un súper-organismo,
actuando como un solo ente que optimiza la seguridad de la bandada ante águilas y del banco
ante tiburones.
Mientras los estudiantes observan simulaciones realizadas y las comparan con el armonioso movimiento real de los grupos de animales, el profesor anuncia un receso, prometiendo más
sorpresas.
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