Bifurcaciones: Sistemas Complejos como denominador común

Los y las estudiantes presentes pertenecen a las carreras de sociología, biología, arqueología, matemática, economía, física, química, filosofía, computación, medicina, psicología, ingeniería, educación y

El profesor, puntual como siempre, se prepara para iniciar la clase. Hoy discutirá con sus estudiantes sobre Sistemas Complejos Adaptables.

Los y las estudiantes presentes pertenecen a las carreras de sociología, biología, arqueología, matemática, economía, física, química, filosofía, computación, medicina, psicología, ingeniería, educación y otras más.

El curso no es un Repertorio, tampoco es un Seminario de Realidad Nacional, ni la Actividad Artística, es un curso “propio” que forma parte del plan de estudios de cada una de las carreras representadas por los estudiantes asistentes.

I parte

El primer acercamiento al tema es comprender que un Sistema Complejo está compuesto por muchas partes iguales y similares cuyo comportamiento es conocido, pero en el que el comportamiento general no es simple de explicar ya que el estado del sistema es el resultado de las interrelaciones entre sus miembros. Si se cambia el tipo y la forma de interacción entre las partes, el comportamiento global se puede variar pues el sistema actúa como un “buscador de metas”: Es decir, trabaja sólo con información local que pasa por sus miembros pero se obtiene una forma colectiva de computación sin un algoritmo explícito. Definiendo los diferentes sistemas como un gran conjunto de entes, individuos, agentes o células, cuyo estado individual es el resultado de las interacciones con las demás de acuerdo a alguna regla definida.
Un segundo acercamiento en la conversación busca ilustrar el comportamiento de los sistemas complejos, poniendo como ejemplo las reacciones químicas auto-catalíticas. Una serie de reacciones en las que los reactantes, productos y catalizadores se entrelazan entre sí para crear estructuras sorprendentes cuya comprensión ayudaría a entender el origen de la vida. El profesor muestra los fundamentos de la especialización celular, es decir, como las células conteniendo el mismo ADN pueden llevar a cabo diferentes funciones. Bajo el principio de que un gen puede activar o inhibir a otro, éste a otro y así sucesivamente, definiendo reglas aleatorias para cada “gen” y limitando el número de conexiones entre ellos, en lugar de un intuitivamente esperado comportamiento caótico, un estado ordenado de baja periodicidad se manifiesta, permitiendo predecir el número de tipos de células en las especies animales existentes dependiendo del número de genes que poseen.
La conversación entre profesor y estudiantes lleva a que de forma análoga los primeros organismos multicelulares pudieron surgir a partir de organismos unicelulares compartiendo recursos y habilidades para ser más eficientes en la tarea de sobrevivir y por regulación genética crear estructuras con niveles de complejidad a toda escala como tejidos, órganos y sistemas. Tomando cada individuo como una molécula con interacciones físicas locales con las otras moléculas se puede estudiar el comportamiento de un gas o un plasma, controlando la “temperatura” para observar el comportamiento colectivo, i.e. macroscópico y pequeñas variaciones del sistema le permiten estudiar, entre otros fenómenos, el ferromagnetismo y procesos de modificación de las propiedades de los metales.
El profesor hace notar que de todas las posibles interacciones entre agentes, la naturaleza selecciona las más simples, siendo el paralelismo y la multiplicidad dos fundamentales. Grandes colecciones de individuos realizan tareas similares en forma simultánea, siendo este método superior a un tratamiento secuencial, con la ventaja de garantizar la subsistencia ante la pérdida o mutación de un individuo y el tributo adicional de  permitir la posibilidad de que el colectivo explore soluciones simultáneamente a problemas múltiples con solo ligeras modificaciones de los individuos.
Con cuatro simples reglas de interacción entre un grupo grande de pájaros o peces el profesor sorprende al estudiantado convirtiendo a la colección de individuos en un súper-organismo, actuando como un solo ente que optimiza la seguridad de la bandada ante águilas y del banco ante tiburones.
Mientras los estudiantes observan simulaciones realizadas y las comparan con el armonioso  movimiento real de los grupos de animales, el profesor anuncia un receso, prometiendo más sorpresas.

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