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Sistema adaptativo complejo

Un sistema adaptativo complejo es un sistema que es complejo en el sentido de que es una red dinámica de interacciones , pero el comportamiento del conjunto puede no ser predecible de acuerdo con el comportamiento de los componentes. Es adaptativo en el sentido de que el comportamiento individual y colectivo muta y se autoorganiza de acuerdo con el microevento o conjunto de eventos que inicia el cambio. [1] [2] [3] Es una "colección macroscópica compleja" de microestructuras relativamente "similares y parcialmente conectadas" formadas para adaptarse al entorno cambiante y aumentar su capacidad de supervivencia como una macroestructura . [1] [2] [4] El enfoque de los sistemas adaptativos complejos se basa en la dinámica de replicadores . [5]

El estudio de los sistemas adaptativos complejos, un subconjunto de los sistemas dinámicos no lineales , [6] es una materia interdisciplinaria que intenta combinar conocimientos de las ciencias naturales y sociales para desarrollar modelos y conocimientos a nivel de sistema que permitan agentes heterogéneos , transición de fase y comportamiento emergente . [7]

Descripción general

Sistemas complejos adaptativos

El término sistemas complejos adaptativos , o ciencia de la complejidad , se utiliza a menudo para describir el campo académico poco organizado que ha crecido en torno al estudio de dichos sistemas. La ciencia de la complejidad no es una teoría única: abarca más de un marco teórico y es interdisciplinaria, buscando las respuestas a algunas preguntas fundamentales sobre los sistemas vivos , adaptables y cambiantes. Los sistemas complejos adaptativos pueden adoptar enfoques duros o más suaves. [8] Las teorías duras utilizan un lenguaje formal que es preciso, tienden a ver a los agentes como si tuvieran propiedades tangibles y, por lo general, ven objetos en un sistema de comportamiento que pueden manipularse de alguna manera. Las teorías más suaves utilizan un lenguaje natural y narrativas que pueden ser imprecisas, y los agentes son sujetos que tienen propiedades tangibles e intangibles. Los ejemplos de teorías de la complejidad dura incluyen los sistemas complejos adaptativos (CAS) y la teoría de la viabilidad , y una clase de teoría más suave es la teoría de los sistemas viables . Muchas de las consideraciones proposicionales realizadas en la teoría dura también son relevantes para la teoría más suave. De aquí en adelante, el interés se centrará ahora en los CAS.


El estudio de los CAS se centra en las propiedades complejas, emergentes y macroscópicas del sistema. [4] [9] [10] John H. Holland dijo que los CAS "son sistemas que tienen una gran cantidad de componentes, a menudo llamados agentes, que interactúan y se adaptan o aprenden". [11]

Ejemplos típicos de sistemas adaptativos complejos incluyen: clima; ciudades; empresas; mercados; gobiernos; industrias; ecosistemas; redes sociales; redes eléctricas; enjambres de animales; flujos de tráfico; colonias de insectos sociales (por ejemplo, hormigas ); [12] el cerebro y el sistema inmunológico ; y la célula y el embrión en desarrollo . Los esfuerzos basados ​​en grupos sociales humanos, como partidos políticos , comunidades , organizaciones geopolíticas , guerras y redes terroristas también se consideran CAS. [12] [13] [14] Internet y el ciberespacio , compuestos, colaborados y administrados por una mezcla compleja de interacciones humano-computadora , también se consideran un sistema adaptativo complejo. [15] [16] [17] Los CAS pueden ser jerárquicos, pero con mayor frecuencia exhiben aspectos de "autoorganización". [18]

El término sistema adaptativo complejo fue acuñado en 1968 por el sociólogo Walter F. Buckley [19] [20], quien propuso un modelo de evolución cultural que considera a los sistemas psicológicos y socioculturales como análogos a las especies biológicas . [21] En el contexto moderno, el sistema adaptativo complejo a veces se vincula a la memética , [22] o se propone como una reformulación de la memética. [23] Sin embargo, Michael D. Cohen y Robert Axelrod argumentan que el enfoque no es darwinismo social o sociobiología porque, aunque los conceptos de variación, interacción y selección se pueden aplicar para modelar " poblaciones de estrategias comerciales", por ejemplo, los mecanismos evolutivos detallados a menudo son claramente no biológicos. [24] Como tal, el sistema adaptativo complejo es más similar a la idea de replicadores de Richard Dawkins . [24] [25] [26]

Propiedades generales

Lo que distingue a un CAS de un sistema multiagente puro (MAS) es el enfoque en propiedades y características de alto nivel como autosimilitud , complejidad , emergencia y autoorganización . Un MAS se define como un sistema compuesto por múltiples agentes interactuantes; mientras que en CAS, los agentes, así como el sistema, son adaptativos y el sistema es autosimilar . Un CAS es una colectividad compleja y autosimilar de agentes interactuantes y adaptativos. Los sistemas adaptativos complejos se caracterizan por un alto grado de capacidad adaptativa , lo que les da resiliencia frente a la perturbación.

Otras propiedades importantes son la adaptación (u homeostasis ), la comunicación, la cooperación, la especialización, la organización espacial y temporal y la reproducción. Se pueden encontrar en todos los niveles: las células se especializan, se adaptan y se reproducen tal como lo hacen los organismos más grandes. La comunicación y la cooperación tienen lugar en todos los niveles, desde el nivel del agente hasta el nivel del sistema. Las fuerzas que impulsan la cooperación entre agentes en un sistema de este tipo, en algunos casos, se pueden analizar con la teoría de juegos .

Características

Algunas de las características más importantes de los sistemas adaptativos complejos son: [27]

Robert Axelrod y Michael D. Cohen identifican una serie de términos clave desde una perspectiva de modelado: [28]

Turner y Baker sintetizaron las características de los sistemas adaptativos complejos a partir de la literatura y probaron estas características en el contexto de la creatividad y la innovación. [29] Se ha demostrado que cada una de estas ocho características está presente en los procesos de creatividad e innovación:

Modelado y simulación

Los CAS se modelan ocasionalmente por medio de modelos basados ​​en agentes y modelos complejos basados ​​en redes. [34] Los modelos basados ​​en agentes se desarrollan por medio de varios métodos y herramientas, principalmente por medio de la identificación previa de los diferentes agentes dentro del modelo. [35] Otro método de desarrollo de modelos para CAS implica el desarrollo de modelos de redes complejos por medio del uso de datos de interacción de varios componentes CAS. [36]

En 2013, SpringerOpen/BioMed Central lanzó una revista en línea de acceso abierto sobre el tema del modelado de sistemas adaptativos complejos (CASM). La publicación de la revista cesó en 2020. [37]

Evolución de la complejidad

Tendencias pasivas y activas en la evolución de la complejidad. Los CAS al comienzo de los procesos están coloreados en rojo. Los cambios en el número de sistemas se muestran mediante la altura de las barras, y cada conjunto de gráficos avanza hacia arriba en una serie temporal.

Los organismos vivos son sistemas complejos y adaptativos. Aunque la complejidad es difícil de cuantificar en biología, la evolución ha producido algunos organismos extraordinariamente complejos. [38] Esta observación ha llevado a la idea errónea de que la evolución es progresiva y conduce a lo que se considera "organismos superiores". [39]

Si esto fuera cierto en general, la evolución tendría una tendencia activa hacia la complejidad. Como se muestra a continuación, en este tipo de proceso el valor de la cantidad más común de complejidad aumentaría con el tiempo. [40] De hecho, algunas simulaciones de vida artificial han sugerido que la generación de CAS es una característica ineludible de la evolución. [41] [42]

Sin embargo, la idea de una tendencia general hacia la complejidad en la evolución también puede explicarse a través de un proceso pasivo. [40] Esto implica un aumento de la varianza, pero el valor más común, la moda , no cambia. Por lo tanto, el nivel máximo de complejidad aumenta con el tiempo, pero solo como un producto indirecto de que haya más organismos en total. Este tipo de proceso aleatorio también se denomina paseo aleatorio acotado .

En esta hipótesis, la aparente tendencia hacia organismos más complejos es una ilusión que resulta de concentrarse en el pequeño número de organismos grandes y muy complejos que habitan la cola derecha de la distribución de complejidad e ignorar los organismos más simples y mucho más comunes. Este modelo pasivo enfatiza que la abrumadora mayoría de las especies son procariotas microscópicos , [43] que comprenden aproximadamente la mitad de la biomasa mundial [44] y constituyen la gran mayoría de la biodiversidad de la Tierra. [45] Por lo tanto, la vida simple sigue siendo dominante en la Tierra, y la vida compleja parece más diversa solo debido al sesgo de muestreo .

Si no existe una tendencia general hacia la complejidad en biología, esto no impediría la existencia de fuerzas que impulsen a los sistemas hacia la complejidad en un subconjunto de casos. Estas tendencias menores se verían compensadas por otras presiones evolutivas que impulsan a los sistemas hacia estados menos complejos.

Véase también

Referencias

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Literatura

Enlaces externos

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