Qual a sua definição de sistemas complexos?
Então, minha definição em uma frase é que são
sistemas que não se submetem a
formas compactas de representação
ou descrição - vou explicar o que quero dizer.
Nos sistemas que os físicos estudam
se pode comumente escrever em uma página
algumas poucas equações lindas, elegantes, tais como as leis de Newton
sobre a conservação do momento, ou as equações de Maxwell
sobre o eletromagnetismo, e assim por diante.
E com elas você consegue explicar uma quantidade enorme de dados empíricos.
Mas quando se trata do genoma, ou do cérebro, ou de propriedades
da sociedade, ou da história literária, não há, até onde sabemos
descrições belas, elegantes e compactas para esses casos.
E isso, para mim, é evidência
de que estamos lidando com um sistema complexo.
Agora, por que isso? A razão pela qual é difícil descreve-los, eu acho,
tem a ver com o fato desses sistemas codificarem longas histórias.
Uma das características de um sistema complexo, para mim,
é que ele encontrou meios,
ou mecanismos, para extrair informação de seu ambiente,
de forma a usa-la para se comportar
de maneira adaptativa.
Consequentemente, ele precisa ser descrito usando modelos
que tem um sabor levemente diferente dos que temos
familiaridade nas ciências matemáticas.
E, tipicamente esses modelos serão computacionais.
Então, vou perguntar a você
a mesma pergunta que estou fazendo a todos, que é
qual a sua definição de um sistema complexo? Ah não!
Isso é o que todos dizem...
Na ciência da computação teórica, não dizemos que
sistemas são simples ou complexos,
mais comumente dizemos que as perguntas são
complexas se essas perguntas requerem muitos recursos
computacionais para resolver. Muito tempo, muita memória,
muita comunicação entre pessoas.
Algum recurso limitado.
Perguntas diferentes podem ter níveis diferentes de complexidade computacional. Por exemplo,
se o que você quer saber é como o sistema
será daqui a t intervalos de tempo,
você pode responder essa pergunta sobre o tempo t
simulando ele para frente, mas uma pergunta interessante
pode ser, bem, talvez não exista algoritmo que trabalhe muito mais
rápido que isso. Talvez não haja meio de saltar
a história. Talvez, como um sistema dinâmico caótico que
não tem solução fechada, pode não haver atalho para fazer
essa simulação passo a passo.
Acho por isso que, ao invés de perguntar se
os sistema é complexo ou simples (não nego
que às vezes tenhamos idéias claras sobre isso), acho mais útil
mudar a pergunta um pouco para uma que
permita uma resposta 'sim' ou 'não' sobre esse sistema,
ou uma quantidade dele que queira medir, e então podemos
conversar sobre quão difícil é responder a essa pergunta,
ou a computar a quantidade.
Bem, é um conceito complexo....
Ou melhor, não quis dizer complexo,
apenas complicado.
Isso se relaciona bem a uma discussão que tenho certeza que
teremos sobre informação, então tenho uma noção um tanto quanto precisa
do que quero dizer quando me refiro a um sistema complexo natural ou artificial;
em particular, o que quero dizer é que ele tem uma
arquitetura interna causal que guarda e processa informação.
Os assuntos técnicos sobre os quais conversaremos daqui a pouco tem a ver
com como medimos informação guardada e a quantidade de estrutura.
Informação se presta a tentar descrever
quão complexo um sistema complexo é, e muitos tipos de processamento e
arquivamento de informação pode ser associado com como um sistema complexo é organizado.
Assim que é um conceito chave, certamente,
a noção original do Shanoon, da informação como um certo grau de surpresa,
um certo grau de imprevisibilidade em um sistema, ou quão randômico um sistema é
Isso é certamente o foco
de muito do meu trabalho, tentar delinear que há muitos tipos de informação,
não apenas a informação sensu Shannon.
Então, minha definição de sistemas complexos
é um sistema que tenha
interações. Ele tem elementos não-lineares em si.
Costumo trabalhar com sistemas de alta dimensão, não de baixa dimensão.
E gosto de usar métodos de mecânica estatística
da física para entender problemas nesses sistemas.
A maior parte do tempo, as características interessantes nesses sistemas
tem propriedades escalares; isto quer dizer, elas possuem leis de potência
ou objetos fractais em si, embutidos em algum lugar dentro delas,
seja no arranjo físico,
ou nas estatísticas que a gente observa.
Então minha definição básica é que um sistema complexo consiste de um punhado de entidades
que podem não começar diversas, mas que terminam diversas. Elas são conectadas
de alguma maneira, usualmente por meio de algum tipo de rede estrutural ou alguma estrutura espacial,
e eles têm informação e sinais através dessa rede
ou estrutura local, mas às vezes também capturam sinais globais ou informação global,
que poderia ser, por exemplo, preços em um mercado econômico, ou a temperatura, de maneira que,
em adição à diversidade e inter- conexão, há também inter-dependência
as ações de um agente influenciarão de alguma maneira outro agente.
No contexto de um sistema social,
tal qual o econômico, eu diria que se eu fosse comprar pão em uma padaria,
se eu comprar pão branco ou integral você não se importará com isso.
Não há interdependência entre nós. Não há interdependência forte e real, além daquela que envolve os preços que pagamos.
Mas se eu decidir dirigir meu carro na rua, ou dirigi-lo muito rápido pela rua, isto pode te afetar
de maneira
muito profunda. Nesse caso há interdependência. E a última coisa,
em adição a ter esses
comportamentos interdependentes, redes e agentes diversos, é que
os agentes se adaptam e respondem ao ambiente em que se encontram inseridos. Ou seja, não é apenas o caso deles seguirem
regras simples, mas o fato de se adaptarem de uma maneira ou outra. Esta última parte (adaptabilidade)
se torna um pouco traiçoeira filosoficamente falando, porque adaptação é apenas uma regra de nível maior,
de maneira que você pode ter uma regra de nível mais básico e uma meta-regra.
Poderia dizer que eles são sistemas baseados em regras, mas de certa maneira, baseados em meta-regras,
e eles permitem comportamentos
podem responder a sinais vindos do ambiente global ou local.A última coisa
comentarei é um outro tipo de paradoxo na definição de um sistema adaptativo complexo:
um sistema como esse pode ser complexo, mas não necessariamente precisa ser.
O sistema pode ter esses componentes que falei antes (agentes, estrutura em rede, regras de interação, etc...), e mesmo assim pode terminar produzindo um equilíbrio.
Especialmente se olharmos para um sistema econômico,
que possuem algumas partes que se equilibram razoavelmente bem, mas há outras
que são realmente complexas. Por exemplo, o consumo do óleo ao longo do tempo em nível global é bastante previsível,
é um padrão bastante estável,
mas se olharmos para o padrão formado pela variação dos preços do óleo ao longo do tempo, vemos que é complexo, porque
há muito mais interdependência, o que permite que todos os fatores que falamos anteriormente possam atuar.
O John Holland e eu às vezes fazemos piada dizendo que deveríamos chama- los de sistemas capazes de produzir
complexidade. Mas isto não tão impressionante...
Tudo bem, essa é uma pergunta que muitas pessoas debateram bastante.
Eu acho
que a maioria das pessoas concordaria que um sistema complexo é um sistema
com várias partes interagindo, em que
o sistema é mais que a soma das partes.
Ele mostra comportamentos emergentes que não são apenas a soma dos comportamentos das partes.
Outras pessoas adicionam elementos extras a isso,
mas acho que esta é minha definição.
É um sistema de partes que interagem e que mostra comportamentos emergentes.
É, simples assim. Começar a entender o que está por trás dele, como funciona,
é o que leva um pouco mais de tempo.
Então vou lhes dar uma definição de sistema complexo, mas
vou lembra-los que muitos conceitos importantes,
tais como virtude e vida, são muito difíceis de definir,
e acho que sistemas complexos se encontram nessa categoria.
De qualquer maneira, esses tipos de sistema que chamo de complexos
tem muitos componentes que interagem,
e as interações entre esses componentes têm
interações não-triviais e não-lineares,
o que leva o sistema a ter comportamentos imprevisíveis. Você talvez ouviu
isso antes. Importante é
que todos os componentes estão ou aprendendo ou
modificando seu comportamento de alguma maneira enquanto o
sistema está se comportando.
E isso leva a muitos tipos de dinâmicas interessantes.
Isso é mais ou menos o que penso quando penso
sobre um sistema complexo. E você acha que adaptação é
essencial para um sistema complexo;
Bem, é mais interessante para o tipo de comportamento complexo que
que mais me interesso.Tudo bem,
acho que minha definição é provavelmente como a definição de tantas outras pessoas,
de que um sistema complexo é algo
com muitas partes que interagem, e em que há algo
na maneira como essas partes interagem que é qualitativamente diferente
que se você olhar para elas individualmente.
É algo relacionado a fenômenos emergentes. E acho que podemos discordar sobre
o que essas palavras significam exatamente;
posso, por exemplo, querer dizer algo um pouco diferente do que outras pessoas dizem, mas não
acho que há nada particularmente único em minha definição.
Sistemas complexos tendem a ser coisas que
são diferentes de sistemas mais simples, físicos,
em que tendem a ser heterogêneos,
a serem feitos de partes que não são todas de um mesmo tipo.
Por exemplo, pessoas, firmas e cidades são diferentes entre si.
Tendem a ser, no sentido que muitas não são sistemas fechados, mas nem todos.
Uma cidade ou um ecossistema podem continuar evoluindo.
Comumente o que mais os torna difíceis de estudar com o objetivo de fazer previsões
sobre eles mesmos é que tipicamente eles possuem cadeias causais,
mecanismos que fazem as coisas acontecer de maneira circular, por conta das retro-alimentações
positiva e negativa, o que faz sua evolução
mais difícil de estudar do que sistemas físicos mais simples,
ou sistemas planejados, com os quais podemos lidar de maneira simples
e linear, e respondem de maneira que podemos ao menos ter a esperança de poder caracterizar
Tudo o que eu disse é parte de uma definição operacional do que pode ser um sistema complexo.
Mas ajudam bastante a dizer o que um sistema complexo tipicamente
é, de ecossistemas, a organismos, a cidades e a cérebros.
Um sistema complexo é um
que contém um número enorme de atores ou agentes
que estão interagindo de uma maneira usualmente não-linear,
dos quais todo tipo de comportamento multi-nível de organização
pode evoluir.
Há os fenômenos emergentes, mas acho também
que uma parte crítica de um sistema complexo, que o distingue
do que poderíamos chamar de um sistema simples, tal como o movimento dos planetas ao redor do sol,
é que por um lado não se pode
encapsular a dinâmica em apenas algumas poucas
e simples equações, o que está intimamente relacionado
ao fato desses sistemas estarem evoluindo
e serem adaptáveis. E acho que isso é uma das diferenças mais cruciais
entre esses sistemas e os sistemas mais simples com os quais
lidei durante a maior parte da minha carreira como físico.