Nosso convidado nesta unidade é o professor
Geoffrey West. Geoffrey é um distinto professor no Instituto
de Santa Fé do qual já foi presidente.
Ele é um físico teórico, que já trabalhou em muitas áres relacionadas à complexidade,
mais proeminentemente em fenômenos de escala em diferentes disciplinas.
Antes nesta unidade, discutimos seu trabalho com Brown Enquist
e outros em escala metabólica. Então, Bem vindo Geoffrey.
Obrigado, Melanie. É um prazer fazer parte.
Muitas pessoas, ao entrarem em contato com essa área, perguntam: "como vocês definem
coplexidade?" E ficam surpresas ao saber que não
temos uma boa definição. Você acha que encontraremos alguma definição para isso
ou é um objetivo inatingível?
Bem, eu expandiria essa questão perguntando
se poderíamos conceber uma teoria universal
para a complexidade ou para sistemas adaptativos complexos
ou seja...
podemos imaginar uma teoria que
transcende o design individual,
estrutura individual, algo como
a termodinâmica, mas também integra ideias
da teoria de informação, que a princípio poderia
adequar qualquer sistema complexo,
seja um ecossistema, um sistema econômico, uma cidade,
ou o clima, e assim por diante, e, mais importante,
esse conceito poderia ser matematizado
da mesma forma que fazemos com a termodinâmica
e levar a equações dinâmicas
esse é o tipo de questão que eu faria
a respeito de uma definição precisa da complexidade.
Acho que temos que imaginar se há uma maneira
de definirmos numa forma matemática, é a visão que tenho a partir da física
e minha resposta para isso no momento é "provavelmente não",
eu tenho os dois lados dessa questão francamente,
no presente é provavelmente não, mas de forma alguma
diminui o progresso ao
atacarmos muitas dessas questões em sistemas complexos adaptativos.
Ok, interessante.Outras pessoas têm sido mais otimistas em suas respostas
então há muita discussão nessa questão. Sim.
Conversamos nessa aula sobre escala, mas deixe-me perguntá-lo,
no seu ponto de vista qual a importância do estudo de fenômenos de escala
Por que é uma área importante? Bem, acho que é importante pois,
como já discutimos, ou pelos menos indicamos,
como atacar problemas específicos
em um sistema complexo, com um número enorme
de graus de liberdade, muitos
níveis diferentes de fenômenos emergentes e assim por diante
uma das metodologias que poderíamos usar
e uma tradicional em física, claro, e em ciência,
em geral, é procurar por comportamentos sistemáticos ou regularidades
e colocá-los em escala é, pelo menos no meu ponto de vista,
uma ferramenta, simplesmente uma ferramenta, uma sonda, se preferir,
do sistema para vermos se há regularidades,
perguntar, ao abordarmos um sistema específico e perguntarmos
como ele, como suas várias características mensuráveis
mudam com seu tamanho
fornece uma janela potencial
à sua dinâmica, pois se você encontra regularidade num intervalo grande o suficiente,
muitas ordens de magnitude ao menos, se você vê que,
"uau", colocar essa complexidade nesta forma
pode ser interessante.
Eu uso a palavra simplicidade - Não da mesma forma que usei antes, mas talvez
alguns princípios genéricos fundamentais que estão restringindo
o sistema a uma escala de uma forma regular e
a tarefa então é realmente, e a importância é realmente
que podemos entender qual a dinâmica fundamental
ou quais são os princípios fundamentais. Ok,
No seu trabalho, falamos nesta aula sobre
a ideia da lei da escala em três quartos
especialmente no metabolismo, e tem
havido alguma controvérsia em torno disso,
para dois terços versus três quartos, e assim por diante, então você pode
resumir rapidamente o que vem pensando
sobre isso? Bem , há muitos pontos. Primeiro
os dados originais, na época, e isso é conhecido há 70 anos
mostraram três quartos de forma inequívoca
esse foi o trabalho de Max Kleiber
e foi muito claro. E então várias pessoas
em termos de interpretação, obtiveram o que eu considero essa ideia
bizarra que deveria ser dois terços, porque é sua superfície em relação à área.
Digo que é bizarro pelo seguinte
primeiro, deixe-me retornar à escala. Há algo extraordinário
quer seja dois terços ou três quartos, ou uma mistura,
que o fenômeno mais complexo no universo, provavelmente
talvez a vida, talvez o metabolismo
que deveria ter sua escala em uma forma sistemática
pois cada organismo, cada subsistema desse organismo
cada órgão, cada célula, cada genoma,
sob um ponto de vista darwiniano tradicional, evoluiu com sua
própria história. Deveria ser
e é, historicamente acidental. Assim você esperaria
que ao plotar um gráfico em escala, digamos, taxa metabólica
versus o tamanho, veria um enorme espalhamento
nos dados, que seria uma manifestação
da aleatoriedade histórica individual, que refletiria
a história daquele organismo específico, ou
qualquer que fosse a característica que estivesse observando, e você encontrar
um comportamento extraordinariamente sistemático, esse é o primeiro ponto,
então, observar a escala já lhe diz que algo
está acontecendo que transcende ou restringe
o tipo de aleatoriedade ingênua
que associamos com a seleção natural.
De onde isso vem?
De onde vem essa regularidade? É estranho pensar que seria superfície
versus área, pois qual a relação, a adequação,
Darwiniana teria com a optimização
da relação entre superfície e área? uma superfície otimizada seria uma esfera.
Os organismos deveriam ter formas próximas à uma esfera, e há
bem pouca evidência disso, exceto talvez ao nível celular.
Isso é estranho, considero isso
uma mal entendimento profundo mesmo por parte
de biólogos que parecem pensar que seria
uma explicação simples. Esse é o primeiro ponto. O segundo é
que os dados originais como eu disse eram muito próximos a
três quartos. Não somente isso, todos
os dados que seguiram, em termos de qualquer outra variável
fisiológica, seja mundana, como o comprimento da aorta,
ou seja profunda, como a longevidade,
a taxa de crescimento, ou difusão de oxigênio pelas membranas
etc, e há uma probabilidade de 50 a 75 de tais leis de escala
esmagadoramente um
expoente seja simplesmente um múltiplo de um quarto.
Então isso é mais evidência.
Se você observar a taxa metabólica de plantas
que escala bem próxima a três quartos e não há
controvérsia sobre isso. Ok.
Fizemos, por causa disso tudo, nosso pequeno grupo
coletou todos os dados possíveis
de medidas de taxas metabólicas.
As pessoas estavam tão focadas nisso. Mais de 2000 pontos (dados)
E Van Savage, um Postdoc aqui,
fez a análise
e encontramos que
o expoente da escala
era em torno - logo abaixo de 0.74
de todos os dados. Estava bem claro
e isso era sabido antes do trabalho que levou as pessoas
a questionar isso, houve desvios
ao nível de
pequenos animais, que levou a dois terços.
Agora, o outro ponto que eu queria colocar
é que derivamos uma teoria
baseados em networks, que talvez já tenha sido abordado, não sei.
Sim. Nos baseamos em redes, então havia uma
razão teórica que também tem controvérsias, mas havia um desenvolvimento
teórico que derivou a lei dos três quartos
baseando-se em otimização
de redes, e redes são onipresentes e as propriedades
deram origem aos três quartos, e eu acho que isso é realmente importante
transcende o design do organismo, então aplica-se
a mamíferos, aplica-se
a células em princípio, aplica-se a plantas, e assim por diante.
Achei isso muito convincente pois a ciência
procede por essa interação contínua
e muito próxima da troca entre os dados, teoria
e experimentação, e de fato temos uma teoria
que alguém pode, claro,
avaliar cuidadosamente e perguntar se está correta,
se sua derivação é correta, etc, mas ter uma teoria como base
para fazer essas perguntas, acho que alimenta
essa questão para exatamente o que é, aliás, uma dos grandes pontos
sobre essa teoria é que ela diz que deve haver desvio dos
três quartos. pois a teoria em linguagem
matemática é assintótica, de fato é correto
na teoria sua previsão para grandes mamíferos
e então diz em princípio como são as mudanças
conforme os mamíferos ficam menores, tanto que
desviaria significantemente para pequenos mamíferos. Então você ainda
acha que a teoria é basicamente correta? Eu penso que sim, absolutamente,
a teoria é claro está no espírito
Eu sempre gostei
na verdade, a teoria como a teoria
cinética dos gases, ou o trabalho em que estive
envolvido no passado, o modelo do quark para partículas elementares, onde
você tenta extrair de uma situação
complexa e complicada, os elementos essenciais
que você pensa dominarem o problema, então, na teoria cinética dos gases
Maxwell, em particular, postulou que
havia esses átomos que eram como bolas de bilhar colidindo elasticamente
uma ideia um tanto tola e errada, e eu acho que sabíamos
que estavam erradas, mas não importa, você pega isso como uma abstração
da característica dominante
do que é um gás, e de fato é o que importa, e a partir disso
deriva a primeira lei do gás ideal,
é algo assim... dos três quartos, e a partir disso
foram feitos todos os outros tipos de predição,
algumas um tanto surpreendentes, e o atacaram por isso, uma delas foi
por exemplo que a viscosidade do gás deveria ser independente
de sua pressão. Ele também previu coisas que as pessoas não acreditaram.
E isso é quase sempre esquecido. Uma das coisas que nós previmos
foi que a taxa metabólica das células in vivo
deveria decrescer
conforme a massa em um quarto à medida que aumentasse
o tamanho do organismo. Mas se você olhasse para isso
in vitro, se você os contasse, eles migrariam,
seja um camundongo ou um elefante
ou uma baleia, ou um ser humano, todos migrariam para o mesmo nível
e todos teriam isso porque era
uma teoria de rede e quando você liberasse
as células do controle da rede, e isto é totalmente anti-reducionista
você libera as células da rede, e todas migram
ao mesmo valor, e a teoria prevê qual valor deveria ser
bem como esse comportamento in vivo para menos um quarto
e fomos atacado por isso, na verdade
e então alguém realizou um experimento
e mostrou que estava correto, então acho que um dos maiores sucessos
da teoria...(audio cortado). Ok, bem , obrigada.
Uma última pergunta. Um tópico um
pouco diferente. Muitos estudantes perguntam
como começar no campo de sistemas complexos
que existem tantos campos diferentes, e há tanto que se deve saber,
você tem algum conselho? Sim, essa é uma
questão bem difícil e traz uma ainda maior
sobre as pessoas serem treinadas interdisciplinarmente, transdisciplinarmente,
se deveriam começar, talvez, a um nível de graduação e assim por diante.
De novo, é como a definição de complexidade
Vejo dois lados. De fato eu vim
desde há tempos com a ideia
eu gosto da ideia de um estudante
ser treinado em uma disciplina. Que deveria encontrar
a base que você tenha um conhecimento profundo
e então migre para outras áreas e
em particular, assuntos relacionados à complexidade, mas
esse é meu primeiro ponto. Eu acho
que é bom ter uma boa base em uma disciplina, o que quer que seja isso
mas essa base e essa educação, esse é o problema agora
com as universidades, precisam ter tons de cinza
ou seja, você sabe, parte dessa educação precisa proporcionar
difusão entre as fronteiras. Mas
acho que uma das reais dificuldades seja
que não existem cursos sérios de complexidade. Bem, existem
alguns por aí, e sendo desenvolvidos, e uma das coisas que mais me agrada
no que você está fazendo é, de fato, por isso no mapa para que as pessoas
possam realmente usar o conhecimento que obtiveram
numa disciplina e com a difusão em outras coisas
começar a expor para muitos essas diferentes ideias
e técnicas que foram desenvolvidas por muitos pesquisadores, muitos
associados ao Instituto de Santa Fé ou outros lugares, a pensar
sobre essas questões. Ok, bem, ótimo. Muito obrigada.
Foi um prazer, Melanie. Boa sorte. Obrigado.