sabato 8 agosto 2015

COMPLEXITY: I SISTEMI COMPLESSI ALLA PORTATA DI TUTTI

Curiosità e immaginazione. È tutto quello che serve per affrontare la lettura del libro "Complexity". Non servono infatti grandi conoscenze matematiche per spiegare e capire il tema della complessità.
La dimostrazione è in questo breve libro "Complexity", della collana A very short introduction a cura di Oxford University press. 

complexity
L'autore è John H. Holland, Professore di Psicologia e Informatica all'Universita' del Michigan.
All'argomento dei sistemi complessi il professore ha dedicato 40 anni di studi e ricerche.

In "Complexity", egli riassume i punti salienti delle teorie sulla complessità  con un linguaggio chiaro, semplice e a tratti accattivante. 

Una sfida spaventosa e intrigante. Così l'autore definisce, nella prefazione, l'idea alla base del libro: la brevità e l'ampio pubblico di destinazione. Ed è affascinante che lo stesso autore affermi quanto questa avventura abbia contribuito ad accrescere la sua stessa conoscenza e vedere l'argomento nella sua interezza.

Cosa sono i sistemi complessi? Praticamente tutto ciò che ci circonda, dal macro al micro. Le relazioni sociali, le leggi di mercato, le previsioni del tempo, il volo degli uccelli, il funzionamento degli organi, delle cellule.

La complessità è alla base anche di processi dinamici nel tempo, come l'economia e l'evoluzione delle specie. Fenomeni in cui piccoli, spontanei ed improvvisi cambiamenti nel tempo possono avere enormi conseguenze nel futuro piu' remoto.

I sistemi complessi vengono comunemente definiti come un insieme di entità altamente interconnesse fra loro. Ma questo è vero solo in parte. L'aggiunta "e il cui effetto è maggiore della somma delle singole parti" è fondamentale. 
L'esempio migliore è dato dal concetto di "wetness" (letteralmente umidità), come risultato di un aggregato di molecole di acqua. Non e' infatti possibile attribuire la "wetness" alle singole molecole. Il peso finale di un oggetto, invece, è dato dalla somma dei pesi delle singole parti che lo compongono.
In termini matematici, questo concetto si chiama emergenza


La gerarchia è ancora un'altra proprietà dei sistemi complessi. Essi sono caratterizzati infatti da blocchi funzionali che si sviluppano in modo gerarchico. Basti pensare alla cellula. Questa unità funzionale, delimitata da membrane, è a sua volta costituita da un insieme di organelli delimitati da membrane. Andando ancora piu' nel microscopico, nel nucleo l'informazione contenuta nel DNA è necessaria per costruire le proteine. La cellula, in pratica, è come un computer: i segnali provenienti dall'esterno vengono codificati e processati dal nucleo; la risposta finale è data dall'interazione di tutte le parti fra di loro, e con le cellule adiacenti, fino ad innescare un risultato  a livello tissutale e , infine, dello stesso organismo.


Holland distingue i sistemi complessi fisici (CPS) dai sistemi complessi adattativi (CAS), ai quali dedica due capitoli separati, delineandone le proprieta' e i modelli matematici usati per descriverli, in modo facilmente comprensibile da tutti. Infatti, i modelli matematici alla base dei CPS non valgono per i CAS, sistemi composti di elementi  (agenti) che si evolvono e adattano in seguito all'interazione con altri agenti. Il sistema della cellula, descritto prima, e' un esempio chiave.

La parte più interessante del libro riguarda la teoria delle reti, e l'applicazione di queste alla descrizione dei sistemi biologici. Si procede poi con la descrizione di ulteriori caratteristiche dei sistemi complessi adattativi, come il concetto di nicchia, e di emergenza, e di come queste siano alla base della specializzazione e della diversità.

Nell'ultimo capitolo, l'autore offre un quadro di insieme e conclude:
È chiaro come l'analisi dei sistemi complessi sia ancora allo stadio di raccolta ed esamina di esempi, così com'era lo studio della biologia ai primi tempi, o della fisica prima di Newton, o dei fenomeni dell'elettromagnetismo prima di Maxwell. 
Manca ancora, cioe, un modello che descriva tutto, anche se l'autore illustra la sua teoria nell'ultimo capitolo.

Un libro che tutti gradiranno, e, in particolare, un'affascinante scoperta  per chi si trova ad affrontare la ricerca e lo studio della biologia tramite l'impiego dei modelli matematici.





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