Sistemas Complejos

Un sistema es un conjunto de elementos o partes que interaccionan entre sí a fin de alcanzar un objetivo concreto; teniendo entre sus elementos dos implicaciones  fundamentales:

-        Existe una influencia mutua entre sus elementos,  el cambio experimentado en uno de ellos  afecta inevitablemente al resto.
-        Un  conjunto de  elementos, que no persigue un propósito común (un objetivo), no es un  sistema. Sin embargo, a diferencia de la primera de las características, se debe indicar que ésta es subjetiva.
Por lo tanto, para que el comportamiento de un sistema esté  descrito, se deben  conocer,  sus elementos, las interacciones  entre ellos y  también  sus estados (los valores instantáneos de todos los elementos) y sus transiciones (los cambios dinámicos de esos estados). Es decir, se deben describir  la estructura (lo que es el sistema) y la función (lo que hace el sistema).En un  sistema , emergen propiedades nuevas que no pueden atribuirse a ninguno de ellos en particular; y por otra parte, se reprimen o inhiben algunas de sus propiedades intrínsecas. Por ejemplo  Los cardúmenes, los enjambres y las manadas se comportan -como conjunto- de manera distinta a como lo hacen sus individuos componentes en forma aislada . Una neurona por sí misma no posee ningún tipo de inteligencia, pero  millones de ellas interactuando entre sí pueden originar la inteligencia de una  mente. Este comportamiento surge únicamente cuando el sistema se considera como un todo, como  colectivo.Existe una heterogénea clasificación de los sistemas atendiendo a diferentes perspectivas:·         Dado que todo sistema se encuentra inmerso en un medio ambiente,  éste va a afectar  su funcionamiento. Para medir,  esta influencia  aparece el concepto de permeabilidad.
Los escasamente permeables, (aquellos que no intercambian o intercambian poca materia, energía o información con el entorno) se conocen con el nombre de sistemas cerrados. y los de alta permeabilidad , con  mucha interacción con el medio   se denominan sistemas abiertos. Entre estos dos extremos existe  una gama de diferentes grados de permeabilidad.·         Dentro de los  sistemas abiertos, están aquellos que son influidos pasivamente por el medio  llamados no adaptativos, y los que reaccionan y se adaptan al entorno, llamados  adaptativos.
Los sistemas también pueden dividirse en dinámicos y estáticos, según modifiquen o no su estado interno a medida que transcurre el tiempo. 

Los sistemas complejos se caracterizan  porque su comportamiento es imprevisible. Sin embargo, complejidad no es sinónimo de complicación: este último hace referencia a algo   de difícil comprensión. Aunque no  existe una definición absolutamente aceptada de un sistema complejo, sin embargo se pueden dar  algunas peculiaridades comunes.

·         Esta compuesto por una gran cantidad de elementos relativamente idénticos. Por ejemplo, las células en un organismo, o las personas en una sociedad.

·         La interacción entre sus elementos es local y origina un comportamiento emergente que no puede explicarse a partir de dichos elementos analizados  aisladamente. (comportamiento de un  enjambre de abejas).

·         Por último, es muy difícil predecir su evolución dinámica futura; más allá de un cierto horizonte temporal.

Estos se  extienden desde la física hasta la neurología, desde la economía hasta la biología molecular, desde la sociología hasta las matemáticas.

Por esto,  no son  un caso raro ni excepcional sino que se manifiesta en la  mayoría de los fenómenos que se observan a diario. Sin embargo,  se pueden identificar conductas dinámicas genéricas, no importa su naturaleza (física, química, biológica o social); entre ellas, las leyes de crecimiento, la auto organización y los procesos colectivos emergentes. Como ejemplos de sistemas complejos se pueden mencionar  una célula, un cerebro, un organismo,  un ecosistema, una sociedad de insectos, un sistema inmunológico o una economía de mercado.

La mayoría de los sistemas complejos son inestables, se mantienen delicadamente equilibrados. Cualquier variación mínima entre sus elementos componentes puede modificar, de forma imprevisible, las interrelaciones y, por lo tanto, el comportamiento de todo el sistema. Así, la evolución de esta clase de sistemas se caracteriza por la fluctuación, osea que  el orden y el desorden se alternan constantemente. Sus estados evolutivos no son a través de procesos continuos y graduales, sino que suceden por medio de reorganizaciones y saltos. Cada nuevo estado es sólo una transición, un período de "reposo entrópico", en palabras del Premio Nobel ruso-belga Ilya Prigogine.

Estos sistemas nunca llegan a un óptimo global, al estado de mínima energía. En general, crecen progresivamente hasta que llegan al límite de su desarrollo potencial. En ese instante, sufren un desorden, una especie de ruptura que induce una fragmentación del orden pre-existente. Pero después, comienzan a surgir regularidades que lo organizan de acuerdo con nuevas leyes, produciendo otra clase de desarrollo.

Este comportamiento es típico en los sistemas naturales: por ejemplo, el tránsito,  los insectos, del huevo a la larva y de ésta a la crisálida. La organización de los sistemas complejos se da en diferentes niveles. Las leyes que gobiernan la causalidad de un nivel dado , pueden ser totalmente diferentes a las de un nivel superior.

Auto-organización

El orden y el desorden se necesitan el uno al otro, se producen mutuamente; son conceptos antagónicos, pero, al mismo tiempo, complementarios. En ciertos casos, un poco de desorden posibilita un orden diferente y, a veces, más rico. La variación y el cambio son   ineludible y la debe   transitar todo sistema complejo para crecer y desarrollarse. Cuando esta transformación se consigue sin que intervengan factores externos al sistema, se denomina "auto-organización.

La auto-organización se erige como parte esencial de cualquier sistema complejo. Es la forma a través de la cual el sistema recupera el equilibrio,  adaptándose al entorno. En esta clase de fenómenos es fundamental la idea de niveles. Las interrelaciones entre los elementos de un nivel originan nuevos tipos de elementos en otro nivel, los cuales se comportan de una manera muy diferente. Por ejemplo, entre otros, las moléculas a las macromoléculas, las macromoléculas a las células y las células a los tejidos. De este modo, el sistema auto-organizado se va construyendo como resultado de un orden incremental espacio-temporal que se crea en diferentes niveles, por estratos, uno por encima del otro.

Los sistemas autoorganizados se mantienen dentro del estrecho dominio que oscila entre el orden inmutable y el desorden total, entre la constancia rígida y la turbulencia anárquica.  Es lo que se conoce como transiciones de fase, o como lo llama el doctor en Ciencias de la Computación, antropólogo y filósofo estadounidense Christopher Langton: el borde del caos. Es en esta delgada franja en donde se ubican los fenómenos que edifican la vida y las sociedades.

Por último, se puede aclarar que, aunque no es posible analizar matemáticamente la evolución de muchos de estos sistemas, se los puede explorar través de experimentos numéricos (por medios computacionales). Esto se debe a que, desde el punto de vista computacional, son sistemas irreducibles; es decir, la única forma de estudiar su evolución es mediante la observación directa (o sea, permitiendo que evolucionen). Para su estudio, en consecuencia, se emplean potentes sistemas computacionales en donde se simulan sus componentes, sus conexiones y sus interacciones, observándose la dinámica emergente.