El paradigma de la complejidad, pt. 3/3

 ¿Cómo sabes que la realidad, que todo el universo, o al menos tu experiencia, no sea una simulación que ejecuta alguna super-computadora? Eso es lo que sospechaba Neo en la película Matrix. Si es así, entonces todo lo que has experimentado, todo detalle del mundo y su historia, ha sido determinado por un programa. Ese recuerdo que tienes de leer la Fenomenología del espíritu, de no entender nada, de luchar con el y de estudiarlo para por fin captar su sentido – no, todo una ilusión. No aprendiste nada, sino que la computadora simplemente colocó la información en tu “cabeza”. Este tema del universo como simulación sería muy interesante tratarse en la Fonda, y de hecho filósofos y físicos muy serios lo han considerado y discutido. Pero no lo vamos a tratar, al menos en este vídeo.
Lo menciono porque si no estamos en una simulación, si la realidad es real, entonces cosas como cerebros, colonias de hormigas, y formaciones sociales tienen que averiguar por cuenta propia cómo responder a cambios en su entorno. En el último vídeo, vimos que esa capacidad de adaptación no es otra que la capacidad de aprender y que consiste en transformar su estructura, en auto-organizarse al modificar el patrón de conexiones entre sus elementos. Los pesos que inicialmente definen las conexiones entre los elementos se modifican al responder esos elementos a información local. No hay ningún nodo que tenga información global de todo el sistema. Terminamos el último vídeo ilustrando esto de las conexiones y sus pesos con el ejemplo de la lámpara que se prende y se apaga de acuerdo a la luz ambiental. Pasemos a ver características más detalladas de la conducta de los nodos o elementos en el proceso de auto-organización.
Al cambiarse los pesos de ciertas conexiones debido a interacciones con el entorno, el sistema empieza a alejarse de su estado inicial indiferenciado. Una característica importante de esta dinámica de diferenciación o estructuración es que hay competencia entre los elementos. Sean hormigas, neuronas, o individuos en la sociedad, el sistema que componen requiere de energía para mantener su estructura. Si los recursos energéticos fueran ilimitados, el sistema podría crecer sin límite, pero de esta forma ninguna estructura significativa se evolucionaría. En otras palabras, compitiendo por recursos limitados es la fuerza motriz que impulsa el desarrollo de estructura.
Aunque haya competencia entre los elementos, también hay cooperación entre los mismos, al menos entre algunos. Pues, si un solo elemento ganara o agarrara todos los recursos, la estructura resultante sería demasiado sencilla, cosa que dificultaría mucho una modificación posterior de la estructura. Es decir, la relativa complejidad de la estructura permite que cambie rápidamente a distintas configuraciones dependiendo de las condiciones en el entorno. Si la economía de un país tiene casi todo invertido en un solo nodo, el petróleo por ejemplo, no es tan apto para responder a cambios en el entorno como economías más diversificadas. Hablando del sistema económico, comenté hace un momento que compitiendo por recursos limitados es la fuerza que impulsa el desarrollo de estructura. Cabe mencionar que algunos han señalado que esta característica de los sistemas complejos va a la mano con el discurso capitalista del mercado libre, que sirve como una justificación ideológica para la desigualdad, a diferencia de discursos socialistas por ejemplo. Es cierto. Desde el punto de vista sistémico, una igualdad total sería anatema para la robustez y capacidad de desarrollo del sistema. Una forma de responder a esta crítica sería decir que incluso John Rawls, gran defensor del estado del bienestar, no opta por la igualdad. Cierto nivel de diferencia económica es necesaria dice, pero siempre y cuando ponga a los desaventajados en una posición mejor que la en que estarían sin la diferencia. En fin, es un tema importante e interesante, pero lo vamos a dejar por el momento.
Además de la competencia y la cooperación, las interacciones entre los elementos son no-lineales, como ya habíamos platicado. Esto es importante porque en un sistema meramente lineal, las relaciones de causa y efecto son proporcionales y predecibles; no es capaz de crear nuevos patrones en respuesta a novedosos retos en el entorno. Relaciones no-lineales es un ingrediente fundamental para el fenómeno de la emergencia, es decir, la aparición de un fenómeno, como la consciencia, que es más que la suma de sus partes.
Otro fenómeno importante es el del rompimiento de simetría. Si el estado inicial del sistema es demasiado homogéneo, o si llegara a serlo, esta simetría podría inhibir el desarrollo de una estructura compleja. Vemos este fenómeno en la evolución biológica. Parte medular de la selección natural que propuso Darwin es la variación fortuita en el copiado de la información genética en el proceso de reproducción. Este suceso aleatorio rompe la simetría del sistema de manera que novedosas conexiones entre los elementos genéticos conducen a organismos con diversas capacidades que en un entorno particular puede ser favorable para la supervivencia, cosa que favorece la robustez y supervivencia del sistema global que es la especie.
Como último, quisiera volver a algo comenté en el último vídeo, el hecho de que los sistemas complejos operan bajo condiciones lejos del equilibrio. Como ya vimos, un sistema en equilibrio no tiene ningún motivo para desarrollarse, cambiarse o crecer. Permanece estático y por ello pronto muere. Por el otro extremo, al estar demasiado lejos del equilibrio, puede encontrarse en una condición que lo abrume, haciendo que su estructura se desintegre y que se disperse en la condición del entorno. Entre estos dos extremos, hay un límite crítico que es óptimo para la salud del sistema. Podemos ilustrar ese límite de la siguiente forma.
Imagínate que tomaras un pequeño disco y que vertieras granos de arena sobre él. Pronto se formaría un pirámide de arena sobre el disco, lo cual podemos considerar como nuestro sistema complejo. La pregunta es ¿hasta qué altura llega esta pila de arena? Hay un par de factores que lo determina: el tamaño del disco obviamente y también las características de los granos individuales. Habiendo llegado a una altura media, más o menos en su altura crítica, los granos empezarán a rodarse hacia abajo. Pero ¿cómo se ruedan? Si vertimos más arena, grano por grano, vemos que estos granos no se caen de la pila uno por uno. Más bien algunos se pegan a la pila y otros causan pequeñas avalanchas. Hay dos cosas que hay que notar aquí. Primero, la pila se mantiene alrededor de su altura crítica. Al bajarse la altura demasiado, más granos se pegan; al pasar la altura crítica, más granos se caerán. Segundo, cualquier grano individual de arena puede causar una avalancha de cualquier tamaño, a veces sólo unos granos, a veces todo un deslave. Los cambios no serán siempre los mismos, y el efecto de cualquier grano de arena es impredecible. El punto importante aquí es que el sistema se organiza hacia un punto crítico en el que acontecimientos singulares tengan la gama más amplia posible de efectos. En otras palabras, el sistema se desarrolla hacia una sensitividad óptima a estímulos externos.
Si viste mis dos vídeos sobre la teoría del caos, el concepto ahí tratado del “espacio de fase” nos puede ayudar a entender esta idea del punto crítico de un sistema. Recuerda que el espacio de fase es una representación gráfica de las trayectorias de las variables de un sistema. Dado que un sistema complejo tiene muchos elementos en relación dinámica, su espacio de fase es muy amplio, y dado que tiene estructura y una conducta más o menos estable, las trayectorias de las variables no se desplazan de forma caótica, sino que forman circuitos de regularidad. Si te acuerdas, esos circuitos son lo que se llaman atractores, puntos o regiones en el espacio de fase que “atraen” por así decirlo la conducta del sistema. En un sistema muy estable, habrá quizá dos atractores. Las trayectorias de las variables muy rápidamente se acomodarán en uno de esos atractores y difícilmente pasará al otro. En semejante sistema, la conducta no es muy interesante. Es muy limitado en lo que puede hacer. Por otro lado, en un sistema muy inestable, no habrá atractores fuertes y la conducta del sistema brincará caóticamente.
Entre estos dos extremos está un punto medio descrito por lo que hemos venido tratando: la criticalidad auto-organizadora. Al desarrollarse un sistema a este punto crítico, se ubica entre el orden rígido y el caos. Trata de optimizar el número de atractores sin volverse inestable. ¿Por qué es importante esto? Pues, obviamente, un sistema que se porta caóticamente es inútil. Al otro extremo, un sistema que es demasiado estable opera con una desventaja ya que su capacidad de adaptación es bastante deteriorada, pues todos los recursos están dedicados a un solo atractor. Además, movimiento de un estado estable a otro requiere largas perturbaciones, lo cual significa que el sistema responderá de forma lenta a cambios en el entorno.
Todo esto cambia cuando el sistema se encuentra en el punto de criticalidad, ya que no sólo tendrá optimizado el número de estados estables, sino que también podrá cambiar su estado con la menor cantidad de esfuerzo. Esta capacidad de desarrollarse hacia este punto crítico resulta en un aumento de complejidad, sin llegar al caos. De hecho, los científicos suelen llamar esta condición de los sistemas complejos “estar en el borde del caos”. Esta posición evita dos extremos, como ya hemos comentado. Por un lado, hay sistemas cuya estructura viene de fábrica, por así decirlo, un cableado duro, determinado o programado a priori, de manera que responde a todo posible eventualidad en el entorno en términos de la estructura fija del sistema. En situaciones complejas que requieren de una conducta sutil y variada, semejantes sistemas son muy torpes. Aunque a veces, bajo condiciones menos complejas, un sistema de “cableado duro” puede ser una solución adecuada, ya que hay situaciones en las que no hay tiempo para una respuesta adaptativa, como cuando un tigre te sorprende en la jungla. En esos casos, una reacción más rígida, como las que provienen de los instintos, es la indicada. Por el otro extremo, si un sistema no tiene ninguna estructura interna independiente, entonces la estructura será determinada completamente por las condiciones en el entorno y de hecho llegará a ser absorto por el entorno, perdiendo su identidad.
Fijándonos en el sistema complejo por excelencia que es el cerebro y la consciencia humanos, podríamos decir que lo que el sistema educativo trata de procurar, en el mejor de los casos, es precisamente ese punto crítico que hasta ahora hemos caracterizado como intermedio entre la rigidez por un lado y el caos por el otro. En vez de estos términos, pongamos dogmatismo y relativismo. Si el sistema educativo adoctrina a los alumnos para que acepten y se porten en términos de una sola idea socio-cultural, digamos, entonces serán dogmáticos y no podrán responder de forma adaptativa a cambios sutiles en el entorno en que viven. El otro extremo sería el relativismo, donde cualquier cosa vale. En este caso, el sistema complejo sería muy débil, se estructura se diluirá, y perderá la capacidad de mantener su identidad frente a la diversidad de estímulos del entorno. El alumno bien formado, desarrollado al punto crítico, manejará un esquema en el que cierta gama de atractores conceptuales le permitirá interpretar y negociar su experiencia en el mundo de forma más matizada, robusta y eficaz, sin caer ni en el dogmatismo ni en el relativismo.
Bueno, con esto terminamos nuestro breve examen del paradigma de la complejidad. Hay muchos detalles que no hemos visto, pero éstas son las ideas básicas. Para profundizar más en el tema, puedo recomendar El orden oculto: cómo la adaptación crea la complejidad de John Holland y El quark y el jaguar: aventuras en lo simple y lo complejo de Murray Gell-Mann. Y viendo la complejidad desde el planteamiento de Edgar Morin, pues la obra indicada son los seis volúmenes de El método.

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