Riassunto esame Metodologia del Progetto, prof. Fabio Bacchini, libro consigliato Formicai imperi cervelli-introduzione alla scienza della complessità, Gandolfi

Formicai, imperi, cervelli

Tipi di oggetti

Esistono diversi tipi di oggetti:

• Solidi - Struttura materiale rigida.
• Volatili - Struttura materiale volatile, effimera.
• Misti - Intermedi.

Quale di questi può avere la vita?

Il sasso (solidi) è caratterizzato da poca varietà di atomi, poca dinamicità degli atomi e l’assenza di scambio di energia con l’ambiente (si scalda e si raffredda, e qui conclude i suoi scambi energetici con l’ambiente). Perdura nel tempo ma non esiste in maniera interessante.

Il gas (volatile) si disperde nell’ambiente, non possiede una struttura fissa e in assenza di un contenitore si diffonde incontrollatamente. Ma la vita cos’è? Una via di mezzo fra oggetti solidi e volatili?

I liquidi (misti) sono portatori di vita perché possiedono una struttura fisica non troppo rigida. Per essere vivi bisogna essere entità sufficientemente complesse.

I sistemi complessi

Il sistema complesso è un sistema aperto formato da diversi elementi che interagiscono tra loro in maniera non lineare ma costituiscono un’unica entità organizzata e dinamica in grado di evolversi e adattarsi nell’ambiente.

Il fatto di essere aperto permette di ricevere degli input, di elaborarli e di generare degli output (input=stimoli; output=risposta all’introduzione degli stimoli nel sistema). L’apertura dei sistemi complessi è tuttavia selettiva e le informazioni in ingresso sono sottoposte a controllo; per esempio, nell’essere vivente entra solo ciò che è importante per la vita dell’organismo.

La dinamicità del sistema complesso permette al sistema stesso di evolvere e adattarsi; i cambiamenti possono essere indotti da elementi endogeni (invecchiamento biologico) o allogeni (l’educazione e la cultura). La non linearità nelle risposte del sistema agli stimoli presuppone un output imprevedibile, e cioè un comportamento che è difficile determinare a priori.

I sistemi complessi sono costituiti da una rete di processi che possono influenzarsi vicendevolmente. Si tratta del cosiddetto concetto di feedback. Il feedback può essere:

• Negativo (angelo): A->B->C->D [processo e suoi outputs; D influenza A che è l’elemento dal quale D si origina; D può inibire A oppure bloccarlo. Il feedback negativo è alla base, per esempio, dei più comuni sistemi di autoregolazione (termostato)].
• Positivo (demone): A->B->C->D [processo e suoi outputs; D influenza A che è l’elemento dal quale D si origina; D stimola A e porta il sistema o all’autorafforzamento o all’autodistruzione].

I due feedback possono anche coesistere e caratterizzare il comportamento di sistema (sistema preda-predatore). I sistemi complessi sono caratterizzati da un’organizzazione gerarchica: gli elementi caratterizzanti un livello devono servire il livello superiore (tutti i livelli del sistema devono però agire in maniera ordinata e armonica).

Punto cruciale dei sistemi complessi è la loro capacità di autorganizzarsi: l’autorganizzazione crea un nuovo livello gerarchico nel quale emergono proprietà globali e strutture precedentemente inesistenti ma che finiscono col caratterizzare l’intero sistema. Quest’ultimo ne trae indubbiamente vantaggio (esempio azienda: è più facile controllare 10 gruppi autorganizzati di dipendenti piuttosto che 500 dipendenti).

I sistemi complessi possono sviluppare tre tipi di comportamento diversi: ordinato, caotico e complesso. Quest’ultimo, che è il più interessante, è tale perché riesce a trarre profitto dai primi due (ordinato=ghiaccio; caotico=vapore; complesso=acqua. Oppure ordinato=malattia; caotico=malattia; complesso=salute. Kaufman). A questa lista dei comportamenti dei sistemi complessi, taluni aggiungono anche il comportamento periodico (Langton). Tutti questi dipendono dal variare di un parametro.

Un’altra caratteristica dei sistemi è quella di essere influenzati dai cosiddetti attrattori, ovvero regioni dello spazio che come una calamita attraggono il sistema a lungo andare.

Il processo evolutivo di sistema complesso prevede un periodo di stabilità in cui le eventuali perturbazioni vengono assorbite senza generare sconvolgimenti; un periodo di instabilità, conosciuto come biforcazione catastrofica, in cui il sistema entra in una fase di dinamicità caotica, e il suo comportamento diventa imprevedibile: ogni fluttuazione viene amplificata da fenomeni di feedback positivo. Infine, una fluttuazione riesce ad imporsi sulle altre e porta il sistema in una nuova configurazione di stabilità (evoluzione biologica del DNA e del cervello).

Da notare che esiste una sottile differenza fra sistemi complessi e sistemi complicati (una delle differenze è che questi ultimi hanno comportamenti prevedibili dal momento che si conoscono tutti gli elementi e le rispettive relazioni). L’automobile è un sistema complicato: se la macchina non parte posso risalire ragionevolmente alla radice del problema.

Ai sistemi complessi si associano dei livelli ontologici (livelli di esistenza). Il tutto è più della somma delle sue parti (come se al livello ontologico di “tutto” ci fosse un bonus che non rientra nella sommatoria delle parti. Ogni cellula è più della somma delle molecole che la compongono=Olismo). Il tutto è la somma delle singole parti (atomi) e non esistono anima, volontà e libero arbitrio (cioè quel qualcosa in più che improvvisamente sembra comparire ad un superiore livello ontologico) = Riduzionismo.

Riassumendo

Sistema complesso:

• Alto numero di elementi.
• Interazioni non lineari fra gli elementi.
• Effetti ritardati.
• Feedbacks negativi e positivi.
• Struttura a rete.
• Sistema aperto.
• Universale.
• Dinamico.
• Robusto.