Nuestra primera unidad explora la pregunta "Qué es la complejidad?";
Como pueden ver, esta es una pregunta difícil de responder con precisión.
Comenzaremos en modo muy intuitivo, dando una serie de ejemplos de fenómenos estudiados por científicos en sistemas complejos.
Esto será un avance del tipo de temas que veremos en este curso.
Luego haremos una lista de propiedades importantes que son comunes a la mayoría de sistemas complejos.
Brevemente, trataremos de definir la noción de la complejidad, algo que trataremos más tarde en el curso
También sondearemos las disciplinas, objetivos y metodologías base en el campo de la investigación de sistemas complejos
A este punto estaremos listos para una serie de lo que yo llamo "espacios para invitados", esto es
en donde yo entrevisto a importantes científicos en sistemas complejos sobre su visión del campo.
La última mitad de esta unidad se enfocará en Netlogo, la plataforma de simulación y programación
que estaremos usando para ilustrar muchas de las ideas de los sistemas complejos en este curso
Están listos para comenzar? Vamos.
Un gran ejemplo para comenzar son las hormigas. Nigel Franks, un muy conocido investigador de hormigas escribió una vez
que la solitaria hormiga soldado es uno de los animales menos sofisticados en comportamiento que se pueda imaginar.
En números extremamente altos, sin embargo, la historia es distinta.
Aquí por ejemplo, hay una colonia de hormigas soldado construyendo un túnel.
Cada hormiga aislada es muy simple, pero la colonia como un todo puede trabajar unida cooperando
para cumplir tareas muy complejas sin un control central,
esto es, sin una hormiga o grupo de hormigas a cargo.
En otras palabras, las colonias de hormigas se pueden organizar para producir estructuras mucho más
complicadas de las que una sola hormiga pueda producir.
Aquí está un ejemplo de hormigas construyendo un puente con sus cuerpos, para que otros miembros de
la colonia puedan atravesar el espacio entre dos hojas.
Este video muestra hormigas armando este tipo de puente.
Comienzan aquí, llegan sobre una rama, todo el camino hasta arriba, y eventualmente
van a hacer una cadena para llegar hasta abajo.
Las pueden ver gradualmente agregándose a la estructura.
Cada hormiga está secretando químicos para comunicarse con las otras hormigas,
y todo el puente se construye sin control central.
Pueden llamar este un ejemplo de sistema descentralizado, auto-organizado o auto-ensamblado.
Otros insectos sociales producen un comportamiento similar.
En este caso, aquí hay un ejemplo del tipo de estructura compleja construida por termitas.
Sirve como un nido. Un área importante de la investigación en sistemas complejos es entender cómo, individualmente,
agentes simples producen comportamientos complejos sin un control central.
En estos ejemplos, los agentes simples son insectos, pero veremos muchos otros tipos.
Otro ejemplo clásico de un sistema complejo es el cerebro. Aqui, los agentes individuales simples son
neuronas. El cerebro humano consiste en cerca de 100 billones de neuronas con 100 trillones de conexiones
entre esas neuronas. Cada neurona es relativamente simple en comparación al cerebro total,
y nuevamente no hay un control central. De alguna forma, la gran organización de neuronas y
conexiones genera los comportamientos complejos que llamamos cognición, inteligencia y aun
la creatividad. La resonancia cerebral ha mostrado que estas neuronas se organizan a sí mismas
en distintas áreas funcionales. Tal como las hormigas o termitas, las neuronas se auto-organizan en
estructuras complejas que ayudan a las especies a funcionar y sobrevivir. Otro sistema complejo es el sistema inmune.
El sistema inmune se distribuye a través del cuerpo,
involucrando muy distintos órganos, como se muestra en la imagen, y trillones de células movilizándose
en el torrente sanguíneo o linfático, protegiendo y curando al cuerpo de daños o enfermedades.
Por ejemplo, esta es una imagen de células inmunes, estas azules aquí, atacando una célula cancerígena
aquí en el centro. Como las hormigas que vimos antes, las células del sistema inmune se comunican
unas con otras a través de señales químicas, y trabajan juntas sin control central
para lanzar ataques coordinados sobre lo que perciben como amenazas al cuerpo.
Además, la población de células inmunes del cuerpo es capaz de cambiar o adaptarse
en respuesta a lo que esta población percibe en su entorno.
Esta clase de adaptación es otra característica clave de los sistemas complejos.
Otro ejemplo familiar de sistema complejo es el genoma humano. Aquí está una imagen de
un genoma humano. Cada una de estas estructuras en forma de gusano es un cromosoma, y hay 23 pares
de ellos. Ustedes pueden ver que este es masculino, porque tiene un par X-Y.
Cada uno de estos cromosomas está compuesto de miles de genes. Los genes, por supuesto, son
cuerdas de ADN a lo largo del cromosoma. Actualmente se cree que el genoma humano tiene cerca de 25,000
genes que codifican por proteinas. En términos de sistemas complejos, pueden pensar en los genes como
componentes simples que interactúan con otros genes en un modo descentralizado. Y el modo en que
interactúan es a través de redes genéticas reguladoras. Éstas controlan la expresión de cada una, donde
"expresión" significa conversión a proteínas. Aquí hay una pequeña red de regulación genética
que ha sido mapeada por investigadores. Aquí, cada uno de estos rectángulos u óvalos representan
un gene, y la flecha de un gene a otro significa que el primer gene controla
la expresión del segundo gene. Sucede que el genoma humano está hecho de miles de
redes como esta, en que los genes interactúan uno con otro en modos complicados,
y son estas interacciones ampliamente responsables de nuestra propia complejidad.
El concepto de redes es central para el estudio de la complejidad en la naturaleza.
Aquí hay otro tipo de red - una red alimenticia.
Aquí, cada nodo, o entidad de la red, es un grupo particular de especies, y las flechas
representan quién se come a quién. Si un grupo de especies apunta a otro, eso significa que el primero
es alimento para el segundo. Por ejemplo, pueden ver que los zorros aquí están a la cima de esta particular
red alimenticia de Alaska, ya que comen distintas clases de animales pero ninguno se los come a ellos,
al menos no en este gráfico. Aquí hay un diagrama resumen de una red alimenticia aun más complicada
del golfo de Alaska. Cuando hablemos sobre redes más adelante en el curso, veremos algunos
ejemplos muy interesantes de auto-organización descentralizada en redes alimenticias como esta, y de otro tipo
de redes. Probablemente el tipo de red que les es más familiar sea una red social.
Aquí hay una parte de mi propia red social, comigo aquí. Estas ligas representan relaciones de amistad.
Mis amigos están ligados a sus amigos y estos a sus amigos y así. Las redes sociales suelen tener
patrones muy interesantes, algunos que también se presentan en redes tecnológicas y biológicas.
Más adelante en este curso, veremos a profundidad estos patrones y cómo se forman.
Los científicos en sistemas complejos están muy interesados en estudiar redes sociales amplias como
Facebook, para entender su estructura, cómo se forman, cómo cambian en el tiempo, y tal vez,
más interesantemente, cómo la información se transmite en dichas redes, entre otras preguntas.
Las economías son otro tipo de sistemas complejos, en los que las redes de interacción son
fundamentales. Aquí, vemos una muestra de la red financiera internacional, donde
los nodos representan instituciones financieras, y las ligas representan las relaciones entre ellas. Por ejemplo,
si un banco tiene acciones de otro banco, ambos están vinculados. Sucede que la cantidad de
conectividad en una red así, como los tipos de vínculos presentes, pueden tener gran efecto
en qué tan estable es la red ante los cambios, tal como un banco que cesa operaciones.
El nuevo campo interdisciplinario de ciencias en redes, que surgió de la comunidad de investigación
de sistemas complejos, estudia este tipo de fenómenos en redes, desde muy distintas disciplinas.
Como un ejemplo final, vemos el estudio de las ciudades como sistemas complejos.
Con frecuencia se ha dicho que una ciudad es como un organismo vivo, en muchos modos.
Pero hasta que punto las ciudades realmente semejan organismos vivos, en el modo en que se estructuran,
crecen, escalan con el tamaño y operan? Estas y otras preguntas conforman la base de un área rápidamente creciente
de la investigación de los sistemas complejos, que veremos a detalle más adelante en el curso.
Subtítulos por la comunidad de Amara.org