Nossa primeira unidade explora a questão:
O que é Complexidade?

Você verá que esta acaba por ser uma
pergunta difícil de responder precisamente

Começaremos intuitivamente, dando muitos
exemplos dos tipos de fenômenos estudados
por cientistas de sistemas complexos.

Esta será uma pré-visualização dos tipos 
de tópicos que estaremos cobrindo no curso

Então, faremos uma lista de algumas 
propriedades mais comuns e importantes do 
sistema complexo.

Veremos brevemente uma noção de 
complexidade, algo que voltaremos mais
tarde no curso.

Iremos examinar as disciplinas 
fundamentais,objetivos e metodologias
do campo da pesquisa de sistemas complexos

Até lá estaremos prontos para a primeira 
de uma das séries do que chamo de
"guest spots" que é

onde eu entrevisto proeminentes cientistas
de sistemas complexos, sobre suas opiniões
em relação ao campo.

A última metade desta unidade focará em
Netlogo, a plataforma de simulação e 
programação,

que usaremos para ilustrar muitas idéias
de sistemas complexos deste curso.

Você está pronto para começar? Vamos lá

Um ótimo exemplo para começar é com as 
formigas. Nigel Franks, um pesquisador de 
formigas bem conhecido, escreveu uma vez

que uma formiga de um exército solitária é
comportamentalmente um dos animais menos
sofisticados imagináveis.

Em números extremamente altos no entanto, 
é uma história diferente.

Aqui um exemplo de uma colônia de formigas
construindo um túnel.

Cada formiga sozinha é muito simples, mas
a colônia como um todo trabalham de forma 
cooperativa

para realizar tarefas muito complexas sem
qualquer controle central,

que é, sem qualquer formiga ou grupo de 
formigas, sendo responsável.

Em outras palavras, colônias de formigas
se organizam para produzir estruturas 
muito mais

complicadas do que qualquer formiga
sozinha pode produzir.

Aqui está um exemplo das formigas 
construindo uma ponte com seus corpos,
para que os outras

formigas da colônia, possam atravessar
o fosso entre duas folhas.

Este vídeo mostra formigas montando este 
tipo de ponte.

Começam aqui, indo para uma vara, todo o 
caminho até o topo, e eles vão

eventualmente se acorrentam para percorrer
todo o caminho até o chão.

Você pode vê-los gradualmente, 
acrescentando-se a estrutura.

Cada formiga está secretando substâncias 
químicas para se comunicar com as outras 
formigas, e toda

ponte é construída sem nenhum controle
central.

Você pode chamar isso de um exemplo de 
auto-organização descentralizada ou 
sistema de auto-montagem.

Outros insetos sociais produzem um
comportamento similar.

Por exemplo, aqui está um tipo de 
estrutura complexa construída por cupins.

Ele serve como um ninho. Um dos principais
focos de pesquisa de sistemas complexos é
entender como individualmente

agentes simples produzem um comportamento
complexo sem um controle central.

Nestes exemplos, os agentes simples são
insetos,mas vamos ver muitos outros tipos.

Outro exemplo clássico de um sistema
complexo é o cérebro. Aqui, os agentes
individuais são simples neurônios.

O cérebro humano é composto de cerca de 
100 bilhões de neurônios, com 100 trilhões
de conexões

entre esses neurônios. Cada neurônio é 
relativamente simples em comparação com o
cérebro inteiro,

e, novamente, não há controle central.
De alguma forma, o enorme conjunto de
neurônios e

conexões dão origem aos comportamentos
complexos que chamamos de cognição,
inteligência, ou mesmo

criatividade. Imagens do cérebro mostraram
que esses neurônios se organizam em

diferentes áreas funcionais. Assim como
as formigas ou cupins, os neurônios podem 
se auto-organizar-se em complexo

estrutural que ajudam a função das
espécies e sobreviver. Ainda um outro 
sistema complexo é o sistema imunológico.

O sistema imunológico é distribuído em
todo o corpo,

envolvendo diversos órgãos, como mostrado 
nesta foto, onde trilhões de células se 
movimentam em volta

da corrente sanguínea ou linfática para
proteger e curar o corpo de dano ou doença

Por exemplo, esta é uma imagem de células 
do sistema imunológico, estes em azul aqui
atacando uma célula cancerosa

aqui no centro. Como as formigas que vimos
anteriormente, as células do sistema 
imunológico se comunicam

um a outra por meio de sinais químicos, e
trabalham juntas sem qualquer controle 
central

para lançar ataques coordenados em que 
elas percebem como ameaças ao corpo.

Além disso, a população de células do 
sistema imunológico são capazes de alterar
ou se adaptar

em resposta ao que essa população de 
células percebe no seu ambiente.

Este tipo de adaptação é outra 
característica fundamental dos sistemas
complexos.

Outro exemplo familiar de sistemas
complexos é o genoma humano. Aqui uma

imagem do genoma. Cada uma das estruturas
semelhantes a vermes é um cromossomo,
e lá está 23 pares

deles. Você pode ver que este é um macho, 
porque ele tem um par XY.

Cada cromossomos é constituído 
por milhares de genes. Os genes são

sequências de DNA ao longo do cromossomo.
Atualmente o genoma humano tem cerca de
25 mil genes

que codificam para proteínas. Em termos de
sistemas complexos, você poderia pensar
em genes como

componentes simples que interagem com 
outros genes de uma forma descentralizada.
E a maneira que eles

Interagindo através de redes de regulação 
genética Eles controlam uma expressão de
uma outra, onde

expressão significa a tradução em
proteínas. Aqui está uma rede de regulação
genética pequena

que tem sido mapeados por pesquisadores.
Aqui, cada um dos retângulos ou ovais
representam

um gene, e uma seta de um gene para o 
outro significa, que o primeiro gene 
controla o

a expressão do segundo gene. Acontece que
o genoma humano é composto de milhares de

redes como esta, em que os genes interagem
entre si de forma complexa,

e é em grande parte dessas interações 
responsáveis pela nossa própria 
complexidade.

A ideia das redes é fundamental para o 
estudo da complexidade na natureza.

Aqui está um outro tipo de Rede: uma teia
alimentar.

Aqui, cada nó, ou entidade na rede, é um 
grupo particular de espécies, e as setas

representam quem come quem. Se um grupo de
espécies aponta para outro, o que 
significa que o primeiro

é alimento para o segundo. Por exemplo,
você pode ver que as raposas aqui estão no
topo desta especial

teia alimentar uma vez que come vários 
tipos de animais, mas nada comem eles,

pelo menos não neste gráfico. Aqui está 
um diagrama abstrato e complicado da
teia alimentar

do Golfo do Alasca. Quando falarmos de 
redes mais tarde no curso, vamos ver 
alguns

exemplos interessantes de auto-organização
descentralizada em teias alimentares como 
este, e outros tipos

de redes. Provavelmente, o tipo de rede 
que você conhece mais é uma rede social.

Aqui está parte da minha própria rede 
social. Estas ligações representam
relações de amizade.

Meus amigos estão ligados aos amigos deles
e assim por diante. As redes sociais
acabam por ter

alguns padrões muito interessantes, 
aqueles que também se transformam em redes
biológicas e tecnológicas.

Mais tarde neste curso, vamos dar uma
olhada mais a fundo como são esses padrões
e como se formam.

Cientistas de sistemas complexos são muito
interessados em estudar grandes redes
sociais tais como

Facebook, para compreender sua estrutura,
como se formam, como mudam ao longo do 
tempo, e talvez

o mais interessante, como a informação é
transmitida em tais redes, entre outras 
questões.

As economias são outro tipo de sistema 
complexo, em que as redes de interação são

fundamentais. Aqui, vemos uma amostra
da rede financeira internacional, onde

os nós representam as instituições 
financeiras, e as ligações representam as
relações entre eles. Por exemplo,

se um banco detém ações de outro banco, 
os dois estão ligados. Acontece que a 
quantidade de

conexão numa rede deste tipo, bem como 
os tipos de ligações presentes, podem ter 
um efeito grande

sobre a forma estável da rede é as 
mudanças, como quando um banco sai do 
negócio.

O novo campo interdisciplinar da rede
científica, surgiu a partir da comunidade
de pesquisa de sistemas complexos,

estudando estes fenômenos em redes 
em diferentes disciplinas.

Um último exemplo, vemos o estudo de
cidades como sistemas complexos.

Muitas vezes é dito que uma cidade é como
um organismo vivo de muitas maneiras.

Mas até que ponto as cidades se assemelham
a organismos vivos, da mesma forma que são
estruturados,

crescimento, escala com o tamanho e
funcionamento? Estas e outras perguntas 
formam a base de uma área de crescimento

rápido da pesquisa de sistemas complexos, 
que veremos em detalhes mais tarde no
curso.