Un sistema adaptativo es un conjunto de entidades interactuantes o interdependientes, reales o abstractas, que forman un todo integrado que, en conjunto, es capaz de responder a los cambios ambientales o a los cambios en las partes interactuantes, de una manera análoga a la homeostasis fisiológica continua o a la adaptación evolutiva en biología . Los bucles de retroalimentación representan una característica clave de los sistemas adaptativos, como los ecosistemas y los organismos individuales ; o en el mundo humano, las comunidades , las organizaciones y las familias . Los sistemas adaptativos pueden organizarse en una jerarquía.
Los sistemas adaptativos artificiales incluyen robots con sistemas de control que utilizan retroalimentación negativa para mantener los estados deseados.
La ley de adaptación puede enunciarse informalmente así:
Todo sistema adaptativo converge a un estado en el que cesa todo tipo de estimulación. [1]
Formalmente la ley puede definirse de la siguiente manera:
Dado un sistema , decimos que un evento físico es un estímulo para el sistema si y sólo si la probabilidad de que el sistema sufra un cambio o sea perturbado (en sus elementos o en sus procesos) cuando ocurre el evento es estrictamente mayor que la probabilidad previa de que sufra un cambio independientemente de :
Sea un sistema arbitrario sujeto a cambios en el tiempo y sea un evento arbitrario que es un estímulo para el sistema : decimos que es un sistema adaptativo si y solo si cuando t tiende a infinito la probabilidad de que el sistema cambie su comportamiento en un paso de tiempo dado el evento es igual a la probabilidad de que el sistema cambie su comportamiento independientemente de la ocurrencia del evento . En términos matemáticos:
Así, para cada instante existirá un intervalo temporal tal que:
En un sistema adaptativo, un parámetro cambia lentamente y no tiene un valor preferente. Sin embargo, en un sistema autoajustable, el valor del parámetro “depende de la historia de la dinámica del sistema”. Una de las cualidades más importantes de los sistemas autoajustables es su “ adaptación al borde del caos ” o capacidad para evitar el caos . En términos prácticos, al dirigirse al borde del caos sin ir más allá, un líder puede actuar espontáneamente pero sin desastre. Un artículo de Complexity de marzo/abril de 2009 explica con más detalle los sistemas autoajustables utilizados y las implicaciones realistas. [2] Los físicos han demostrado que la adaptación al borde del caos ocurre en casi todos los sistemas con retroalimentación . [3]
Una teoría innovadora de la practopoiesis explica cómo interactúan los distintos tipos de adaptaciones en un sistema vivo. La practopoiesis, [4] un término que debe su creador Danko Nikolić, [5] es una referencia a una jerarquía de mecanismos de adaptación que responde a esta pregunta. La jerarquía adaptativa forma una especie de sistema autoajustable en el que la autopoiesis de todo el organismo o de una célula se produce a través de una jerarquía de interacciones alopoyéticas entre los componentes . [6] Esto es posible porque los componentes están organizados en una jerarquía poiética : las acciones adaptativas de un componente dan como resultado la creación de otro componente. La teoría propone que los sistemas vivos exhiben una jerarquía de un total de cuatro de esas operaciones poiéticas adaptativas:
evolución (i) → expresión genética (ii) → mecanismos homeostáticos que no involucran genes (anapoyesis) (iii) → función celular final (iv)
A medida que la jerarquía evoluciona hacia niveles superiores de organización, la velocidad de adaptación aumenta. La evolución es la más lenta; la expresión genética es más rápida; y así sucesivamente. La función celular final es la más rápida. En última instancia, la practopoiesis desafía la doctrina actual de la neurociencia al afirmar que las operaciones mentales ocurren principalmente en el nivel homeostático, anapoyético (iii), es decir, que las mentes y el pensamiento surgen de mecanismos homeostáticos rápidos que controlan poiéticamente la función celular. Esto contrasta con la suposición generalizada de que el pensamiento es sinónimo de cálculos ejecutados en el nivel de la actividad neuronal (es decir, con la "función celular final" en el nivel iv).
Sharov propuso que sólo las células eucariotas pueden alcanzar los cuatro niveles de organización. [7]
Cada nivel más lento contiene conocimiento que es más general que el nivel más rápido; por ejemplo, los genes contienen más conocimiento general que los mecanismos anapoyéticos, que a su vez contienen más conocimiento general que las funciones celulares. Esta jerarquía de conocimiento permite que el nivel anapoyético implemente conceptos , que son los ingredientes más fundamentales de una mente. Se sugiere que la activación de conceptos a través de la anapoiesis es la base de la ideastesia . La practopoiesis también tiene implicaciones para comprender las limitaciones del aprendizaje profundo . [8]
Las pruebas empíricas de practopoiesis requieren aprendizaje en tareas de doble bucle: es necesario evaluar cómo la capacidad de aprendizaje se adapta con el tiempo, es decir, cómo el sistema aprende a aprender (adapta sus habilidades de adaptación). [9] [10]
Se ha propuesto que la anapoyesis se implementa en el cerebro mediante receptores metabotrópicos y canales iónicos regulados por proteína G. [11] Se sugiere que estas proteínas de membrana seleccionan subredes transitoriamente y, al hacerlo, dan lugar a la cognición.
