Sistema adaptativo complejo

Un sistema adaptativo complejo ( SAC ) es un sistema complejo, ya que constituye una red dinámica de interacciones , pero el comportamiento del conjunto puede no ser predecible según el comportamiento de sus componentes. Es adaptativo porque el comportamiento individual y colectivo muta y se autoorganiza en respuesta al microevento o conjunto de eventos que inician el cambio. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Es una "colección macroscópica compleja" de microestructuras relativamente "similares y parcialmente conectadas", formadas para adaptarse al entorno cambiante y aumentar su capacidad de supervivencia como macroestructura . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 4 ]} El enfoque de los Sistemas Adaptativos Complejos se basa en la dinámica de replicadores . ^{[ 5 ]}

El estudio de los sistemas adaptativos complejos, un subconjunto de los sistemas dinámicos no lineales , ^{[ 6 ]} es un asunto interdisciplinario que intenta combinar conocimientos de las ciencias naturales y sociales para desarrollar modelos y perspectivas a nivel de sistema que permitan la existencia de agentes heterogéneos , transiciones de fase y comportamientos emergentes . ^{[ 7 ]} Los CAS se aplican cada vez más al análisis del desarrollo político-económico y el cambio institucional, donde los resultados surgen de las interacciones entre agentes adaptativos y pueden verse influenciados, pero no controlados con precisión. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

El término sistemas adaptativos complejos , o ciencia de la complejidad , se usa a menudo para describir el campo académico poco organizado que ha surgido en torno al estudio de dichos sistemas. La ciencia de la complejidad no es una teoría única, sino que abarca más de un marco teórico y es interdisciplinaria, buscando respuestas a algunas preguntas fundamentales sobre sistemas vivos , adaptables y cambiantes. Los sistemas adaptativos complejos pueden adoptar enfoques duros o blandos. ^{[ 10 ]} Las teorías duras usan un lenguaje formal que es preciso, tienden a ver a los agentes con propiedades tangibles y generalmente ven objetos en un sistema de comportamiento que pueden ser manipulados de alguna manera. Las teorías blandas usan lenguaje natural y narrativas que pueden ser imprecisas, y los agentes son sujetos que tienen propiedades tanto tangibles como intangibles. Ejemplos de teorías de complejidad duras incluyen los sistemas adaptativos complejos (SAC) y la teoría de la viabilidad , y una clase de teoría blanda es la Teoría de Sistemas Viables . Muchas de las consideraciones proposicionales hechas en la teoría dura también son relevantes para la teoría blanda. A partir de aquí, el interés se centrará en los SAC.

El estudio de los CAS se centra en las propiedades complejas, emergentes y macroscópicas del sistema. ^{[ 4 ] [ 11 ] [ 12 ]} John H. Holland dijo que los CAS "son sistemas que tienen un gran número de componentes, a menudo llamados agentes, que interactúan y se adaptan o aprenden". ^{[ 13 ]}

Ejemplos típicos de sistemas adaptativos complejos incluyen: el clima; las ciudades; las empresas; los mercados; los gobiernos; las industrias; los ecosistemas; las redes sociales; las redes eléctricas; los enjambres de animales; los flujos de tráfico; las colonias de insectos sociales (por ejemplo, hormigas ); ^{[ 14 ]} el cerebro y el sistema inmunitario ; y la célula y el embrión en desarrollo . Los esfuerzos humanos basados ​​en grupos sociales, como los partidos políticos , las comunidades , las organizaciones geopolíticas , la guerra , las cadenas de suministro y las redes terroristas también se consideran SAC. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} Internet y el ciberespacio —compuestos, colaborados y gestionados por una compleja mezcla de interacciones humano-computadora— también se consideran un sistema adaptativo complejo. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} Los SAC pueden ser jerárquicos, pero con mayor frecuencia exhiben aspectos de "autoorganización". ^{[ 21 ]}

El término sistema adaptativo complejo fue acuñado en 1968 por el sociólogo Walter F. Buckley ^{[ 22 ] [ 23 ],} quien propuso un modelo de evolución cultural que considera los sistemas psicológicos y socioculturales como análogos a las especies biológicas . ^{[ 24 ]} En el contexto moderno, el sistema adaptativo complejo a veces se vincula con la memética , ^{[ 25 ]} o se propone como una reformulación de la memética. ^{[ 26 ]} Sin embargo, Michael D. Cohen y Robert Axelrod argumentan que el enfoque no es darwinismo social ni sociobiología porque, aunque los conceptos de variación, interacción y selección pueden aplicarse al modelado de " poblaciones de estrategias empresariales", por ejemplo, los mecanismos evolutivos detallados a menudo son claramente no biológicos. ^{[ 27 ]} Por lo tanto, el sistema adaptativo complejo es más similar a la idea de replicadores de Richard Dawkins . ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

La organización de un sistema adaptativo complejo se basa en el uso de modelos internos , modelos mentales o esquemas que guían los comportamientos del sistema. Podemos distinguir tres niveles de adaptación de un sistema:

• Utilizar un esquema para reaccionar a las circunstancias cambiantes del entorno. ^{[ 37 ]}
• Cambiar un esquema cuando el existente no produce resultados satisfactorios. ^{[ 37 ]}
• Selección de sistemas mediante esquemas exitosos entre una población ( supervivencia del más apto ). ^{[ 37 ]}

Los CAS se modelan ocasionalmente mediante modelos basados ​​en agentes y modelos basados ​​en redes complejas . ^{[ 38 ]} Los modelos basados ​​en agentes se desarrollan mediante diversos métodos y herramientas, principalmente identificando primero los diferentes agentes dentro del modelo. ^{[ 39 ]} Otro método para desarrollar modelos de CAS implica el desarrollo de modelos de redes complejas utilizando datos de interacción de varios componentes del CAS. ^{[ 40 ]}

Los modelos y las simulaciones se utilizan con frecuencia para estudiar los fenómenos de los sistemas propuestos en grandes sistemas de infraestructura, donde las pruebas empíricas serían prohibitivamente costosas y arriesgadas. Algunos ejemplos incluyen el uso de enfoques basados ​​en agentes y en la teoría de grafos aplicados a gemelos digitales de la cadena de suministro y a la detección de anomalías en redes de alta velocidad. ^{[ 41 ] [ 42 ]}

En 2013, SpringerOpen/BioMed Central lanzó una revista en línea de acceso abierto sobre el tema del modelado de sistemas adaptativos complejos (CASM). La publicación de la revista cesó en 2020. ^{[ 43 ]}

Los organismos vivos son sistemas adaptativos complejos. Aunque la complejidad es difícil de cuantificar en biología, la evolución ha producido organismos notablemente complejos. ^{[ 44 ]} Esta observación ha dado lugar a la idea errónea común de que la evolución es progresiva y conduce a lo que se considera "organismos superiores". ^{[ 45 ]}

Si esto fuera generalmente cierto, la evolución tendría una tendencia activa hacia la complejidad. Como se muestra a continuación, en este tipo de proceso el valor de la cantidad más común de complejidad aumentaría con el tiempo. ^{[ 46 ]} De hecho, algunas simulaciones de vida artificial han sugerido que la generación de CAS es una característica ineludible de la evolución. ^{[ 47 ] [ 48 ]}

Sin embargo, la idea de una tendencia general hacia la complejidad en la evolución también puede explicarse mediante un proceso pasivo. ^{[ 46 ]} Esto implica un aumento de la varianza , pero el valor más común, la moda , no cambia. Por lo tanto, el nivel máximo de complejidad aumenta con el tiempo, pero solo como un producto indirecto de que haya más organismos en total. Este tipo de proceso aleatorio también se denomina paseo aleatorio acotado .

En esta hipótesis, la tendencia aparente hacia organismos más complejos es una ilusión que resulta de concentrarse en el pequeño número de organismos grandes y muy complejos que habitan la cola derecha de la distribución de complejidad e ignorar los organismos más simples y mucho más comunes. Este modelo pasivo enfatiza que la inmensa mayoría de las especies son procariotas microscópicos , ^{[ 49 ]} que comprenden aproximadamente la mitad de la biomasa mundial ^{[ 50 ]} y constituyen la gran mayoría de la biodiversidad de la Tierra. ^{[ 51 ]} Por lo tanto, la vida simple sigue siendo dominante en la Tierra, y la vida compleja parece más diversa solo debido a un sesgo de muestreo .

Si bien no existe una tendencia general hacia la complejidad en biología, esto no excluye la existencia de fuerzas que impulsan a los sistemas hacia la complejidad en un subconjunto de casos. Estas tendencias menores se verían contrarrestadas por otras presiones evolutivas que conducen a los sistemas hacia estados menos complejos.

• Grupo de Sistemas Adaptativos Complejos: grupo poco integrado de científicos e ingenieros de software interesados ​​en sistemas adaptativos complejos.
• Grupo de Investigación DNA Wales: Investigación actual en cambio organizacional. Noticias relacionadas con CAS/CES y datos de investigación gratuitos. También vinculado a Business Doctor y la serie documental de la BBC.
• Descripción de sistemas adaptativos complejos en la web de Principia Cybernetica.
• Descripción de una sola página para una consulta rápida sobre el "mundo" de la complejidad y conceptos relacionados, publicada por el Centro para el Estudio de Sistemas Complejos de la Universidad de Michigan.
• Red de investigación de sistemas complejos
• El Consorcio Abierto de Modelado Basado en Agentes
• TEDxRotterdam – Igor Nikolic – Sistemas adaptativos complejos , y El surgimiento de la conciencia universal: Brendan Hughes en TEDxPretoria . Charlas que analizan varios ejemplos prácticos de sistemas adaptativos complejos, incluyendo Wikipedia, galaxias estelares, mutación genética y otros ejemplos.