Care ar fi definitia ta pentru "sistemele complexe"?
Intr-o singura fraza, definitia mea ar fi:
Sisteme care nu tind catre
forme compacte de reprezentare sau descriere
si ar trebui sa explic asta.
In sistemele pe care le studiaza fizicienii,
se pot scrie pe o pagina cateva ecuatii frumoase si elegante,
cum ar fi legile de conservare a impulsului ale lui Newton
sau ecuatiile de propagare a campului electromagnetic ale lui Maxwell
si asa mai departe.
Si astfel poate fi explicat un volum imens de date empirice.
Dar cand vine vorba despre genom sau despre creier,
despre caracteristicile unei societari sau despre istoria literaturii,
momentan nu exista astfel de descrieri elegante si compacte.
Iar pentru mine, aceasta este dovada faptului ca
avem de-a face cu un sistem complex.
De ce? Motivul pentru care cred ca este dificil de facut
este ca aceste sisteme incorporeaza un trecut vast.
Dupa parerea mea, una din caracteristicile unui sistem complex
ar fi aceea ca sistemul a gasit un mijloc sau un mecanism
de a extrage anumite informatii din mediul sau inconjurator
si de a le folosi pentru a-si adapta comportamentul.
Pentru a face predictii si a controla.
Si de aceea, acest gen de sisteme trebuie descrise
cu ajutorul unor modele usor diferite de cele
cu care suntem obisnuiti in stiintele matematice.
Si de obicei, aceste modele vor fi modele de calcul.
Iti voi pune aceeasi intrebare
pe care o pun si tuturor celorlalti, si anume
care este definitia ta pentru un sistem complex.
Oh, nu!
Asta spun toti.
In informatica teoretica, nu spunem ca sistemele sunt complexe sau simple, per se,
ci de obicei spunem ca intrebarile sunt complexe
daca necesita un volum mare de resurse de calcul pentru a fi rezolvate.
Un volum mare de timp, de memorie,
un schimb intens de informatii intre persoane
sau orice alta resursa limitata.
Intrebarile pot avea diferite niveluri de complexitate de calcul.
De exemplu, daca ai vrea sa afli cum va arata un sistem
peste t pasi in timp,
poti afla raspunsul la aceasta intrebare
facand t pasi inainte, printr-o simulare.
Dar o intrebare interesanta ar fi in cazul in care
nu ar exista un algoritm care sa lucreze mult mai rapid decat atat.
Poate ca nu exista o modalitate de a face un pas foarte mare in timp.
Poate ca, la fel ca intr-un sistem dinamic haotic care nu are o solutie fixa,
poate ca nu exista nici o scurtatura pentru aceasta simulare laborioasa pas-cu-pas.
Asadar, mai degraba nu as intreba
daca un sistem este simplu sau complex.
Adica, nu neg ca de multe ori raspunsul este limpede,
insa mi se pare mai util sa schimbam un pic intrebarea,
in sensul ca mai bine imi dai o intrebare cu raspuns da/nu legata de sistemul respectiv
sau o caracteristica cantitativa a sistemului, pe care trebuie sa o calculez,
si apoi sa discutam despre cat de greu este sa raspund la aceasta intrebare din punct de vedere al calculului
sau cat de greu este de calculat cantitatea respectiva.
Ei bine, este un concept complicat.
Nu am spus complex,
ci doar oarecum complicat.
Discutia aceasta se leaga cu cea pe care sunt sigur ca o vom avea
despre informatie, deci cumva am o notiune destul de exacta
cand ma refer la un sistem natural sau artificial ca fiind complex,
si ma refer mai ales la faptul ca acesta are o arhitectura interna foarte sofisticata
care proceseaza si stocheaza informatia.
Prin urmare, aspectele tehnice pe care le vom discuta imediat
se refera la modul in care masuram informatia stocata si dimensiunea structurii.
Deci, de multe ori, informatia intervine in incercarea de a descrie
cat de complex este de fapt un sistem complex,
iar diferitele moduri de procesare si stocare a informatiei
pot fi asociate cu modul in care este organizat un anumit sistem.
Deci acesta ar fi un concept esential.
Cu siguranta ca definitia initiala a lui Shannon - informatia ca nivel de surpriza,
gradul de neprevazut dintr-un sistem sau cat de aleator este un sistem - trebuie sa fie augmentata.
Mare parte din munca mea se concentreaza pe demonstrarea faptului ca
exista mai multe timpuri de informatie, nu doar cea Shanonn-iana.
Definitia mea pentru un sistem complex ar fi
un sistem care interactioneaza.
Care are in el elemente non-lineare.
Eu lucrez mai degraba cu sisteme cu multe dimensiuni
si imi place sa utilizez metodele mecanicii statistice din fizica
pentru a intelege problemele din cadrul acestor sisteme.
De multe ori, aspecte interesante ale acestor sisteme
au proprietati scalabile, adica se supun unor legi de putere
sau au obiecte fractale incorporate in ele,
fie in structura lor fizica efectiv,
fie in datele statistice obtinute din acestea.
Definitia mea de baza ar fi ca un sistem complex
consta dintr-un cumul de entitati care la inceput pot fi asemanatoare,
dar care ajung sa devina deosebite.
Acestea sunt conectate cumva, de obicei printr-o structura de tip retea sau printr-o structura spatiala
si primesc informatii si semnale prin intermediul acestei retelei sau structuri locale,
dar uneori primesc si anumite semnale sau informatii globale,
cum ar fi preturile de pe o anumita piata sau temperatura dintr-un sistem,
astfel incat, pe langa faptul ca sunt deosebite si interconectate, sunt si interdependente,
actiunile unui anumit agent din sistem influentand sau avand implicatii la nivelul unui alt agent.
Sa punem asta in contextul unui sistem social, cum ar fi in economie.
Sa zicem ca daca eu merg sa cumpar paine de la magazin,
pe tine nu te influenteaza daca eu cumpar paine integrala sau alba.
Nu exista o interdependenta reala, alta decat cea legata de pret.
Dar daca eu decid sa conduc masina foarte repede pe un drum,
acest lucru te poate afecta intr-un mod concret.
Deci exista o interdependenta.
Si in ultimul rand, in plus fata de aceste comportamente interdependente,
existenta retelelor si diversitatea agentilor,
avem faptul ca agentii se adapteaza si raspund la mediul in care se afla.
Deci ei nu doar urmeaza anumite reguli simple, ci se si adapteaza intr-un anumit fel.
Aceasta ultima parte poate deveni oarecum complicata din punct de vedere filosofic,
deoarece adaptarea este pana la urma doar o regula de ordin mai inalt,
deci am putea considera ca avem reguli de nivel 1 si apoi o meta-regula
si am putea astfel spune ca sistemele sunt bazate pe reguli,
dar de fapt sunt bazate pe meta-reguli care permit comportamente
ce raspund semnalelor primite atat de la nivel global, cat si de la nivel local.
Ultimul lucru pe care vreau sa-l mentionez este un alt paradox din definitia sistemelor complexe adaptabile
si anume ca un sistem de acest gen poate fi complex, dar nu este neaparat sa fie asa.
Adica un sistem poate avea toate aceste componente, dar poate produce in final o stare de echilibru.
Mai ales daca ne uitam la un sistem economic, anumite parti din acesta se echilibreaza chiar foarte bine,
dar altele ajung sa devina cu adevarat complexe.
De exemplu, daca ne uitam la consumul de petrol la nivel global de-a lungul timpului,
acesta poate fi prevazut destul de usor, este un tipar destul de stabil,
dar daca ne uitam la pretul petrolului in timp, acesta este complex,
deoarece exista mult mai multe interdependente si intervin mult mai multi factori in joc.
Cateodata, glumesc cu John Holland si spunem ca ar trebui sa le numim sisteme capabile sa produca complexitate.
Asta nu suna chiar asa de remarcabil.
Ei bine, aceasta intrebare este una extrem de dezbatuta.
Cred ca majoritatea oamenilor ar fi de acord ca un sistem complex
este un sistem format din mai multe parti componente care interactioneaza intre ele,
si in care sistemul inseamna mai mult decat doar suma partilor sale componente.
Acesta manifesta comportamente emergente care nu sunt doar suma comportamentelor individuale.
Unii prefera sa adauge si alte elemente suplimentare,
dar in mare cam asta ar fi definitia mea.
Un sistem de parti componente care interactioneaza
si care manifesta comportamente emergente.
Ok, suna destul de simplu.
Sa dezvoltam asta dureaza totusi ceva mai mult.
O sa va dau o definitie a sistemelor complexe,
dar vreau sa va reamintesc ca multe concepte importante,
cum ar fi "virtutea" si "viata" sunt foarte greu de definit
si eu cred ca sistemele complexe se incadreaza cumva in aceeasi categorie.
Genul de sisteme pe care eu le numesc complexe
au multe componente active care interactioneaza,
iar interactiunile dintre aceste componente
sunt non-ordinare sau non-linerare,
acest fapt ducand la un comportament imprevizibil al sistemului.
Probabil ca ati mai auzit aceste lucruri.
Dar important este faptul ca toate aceste componente
invata sau isi modifica comportamentul in cadrul sistemului.
Iar asta duce la diverse dinamici interesante.
Deci in mare la asta ma gandesc cand e vorba de sisteme complexe.
Asadar consideri ca adaptarea este esentiala pentru notiunea de comportament complex?
Pai, este esentiala pentru tipul de comportament complex de care sunt eu interesata.
Ok, e corect.
Probabil ca definitia mea este similara cu cea a altor persoane
si anume, un sistem complex este compus din multe parti care interactioneaza,
in care comportamentul pe care il au aceste parti cand interactioneaza,
este diferit din punct de vedere calitativ
de comportamentul pe care acestea il au individual.
Deci discutam despre fenomenul de emergenta.
Si desi am putea dezbate pe marginea sensului exact al acestor cuvinte,
pentru ca este posibil ca de exemplu eu sa ma refer la aspecte usor diferite decat au facut-o alti,i
nu cred ca definitia mea are ceva unic in mod special.
Sistemele complexe sunt diferite de sistemele mai simple, de obicei sisteme fizice,
in sensul ca acestea tind sa fie eterogene,
fiind constituite din parti care nu sunt similare intre ele.
De exemplu, persoanele si firmele dintr-un oras sunt toate diferite.
Nu sunt toate la fel.
Multe dintre ele au finaluri deschise, desi nu toate.
Deci un oras sau un ecosistem este capabil sa evolueze.
De multe ori, ceea ce le face greu de studiat cand vine vorba de previziuni,
este faptul ca aceste sisteme au siruri de cauzalitati,
mecanisme circulare care determina ca anumite lucruri sa se intample,
deci exista feedback-uri, atat pozitive cat si negative,
care ingreuneaza studiul evolutiei lor,
spre deosebire de mai simplele sisteme fizice sau tehnice,
unde avem de-a face cu regimuri in care sistemele sunt mai simple si liniare,
raspunzand in moduri in care macar putem spera sa le caracterizam.
Aceste aspecte compun o definitie operativa a ceea ce ar putea fi un sistem complex.
Dar in nici un caz nu sunt suficiente pentru a demonstra ceea ce este de fapt un sistem complex,
fie ca vorbim de ecosisteme, de organisme, de orase sau de creiere.
Un sistem complex este acela care contine un numar imens de actori sau agenti
care interactioneaza intre ei, in general intr-o maniera non-lineara,
si din care evolueaza tot felul de comportamente multi-level.
Deci discutam despre aceste fenomene emergente,
dar de asemenea, cred ca un aspect esential al unui sistem complex,
care il diferentiaza de ceea ce am putea numi un sistem simplu,
cum ar fi miscarea planetelor in jurul soarelui,
este ca, pe de o parte, nu poti rezuma dinamicile in cateva ecuatii simple,
iar pe de alta parte, in stransa legatura, este faptul ca aceste sisteme evolueaza si sunt adaptabile.
Si cred ca aceasta este una dintre cele mai importante diferente
intre sistemele complexe si cele traditionale
cu care am lucrat de-a lungul carierei mele, sub imperiul fizicii.