Sistemas complejos: Emergencia

Propiedades emergentes en los sistemas complejos

La emergencia es, quizás, una de las características más importantes, llamativas y misteriosas de los sistemas complejos.

Se refiere a propiedades que surgen (emergen) en un sistema a partir de las relaciones entre sus componentes, y que no se encuentran en ninguno de estos componentes por separado.

Las células del cuerpo, por sí mismas, ni piensan, ni sienten dolor, ni sudan, ni tienen frío, ni ven, ni ninguna otra función del cuerpo. Cada célula hace cosas, sí, pero si no están conectadas a otras, esas funciones no van más allá de la supervivencia y reproducción de sí misma.

Pensemos en las neuronas de nuestro cerebro. Cuando una neurona se conecta con otra, se establece una comunicación y lo que hace una afecta a la otra. Y mientras más neuronas se conecten entre sí, más combinaciones de comunicación surgen. A partir de ahí emergen funciones y comportamientos (conciencia, memoria, pensamiento, etc.) que no existen en ninguna de ellas por separado. Es la conexión entre ellas lo que permite que surjan estas propiedades.

Algunos ejemplos sencillos y cotidianos

Ahora pensemos en la amistad. La amistad no es una característica que pueda poseer una persona, pero dos (o más) personas pueden.

Y, no sé cómo de cierto es el refrán español de «Dos no riñen, si uno no quiere», pero lo que sí es cierto es que para que riñan deben ser, al menos, dos.

Una transacción comercial solo ocurre si hay, al menos, dos participantes. Alguien que vende y alguien que compra, por ejemplo.

Así podemos ver muchísimos ejemplos cotidianos de fenómenos que no se dan en individuos o elementos sueltos, pero sí cuando estos se unen e interaccionan con otros.

Un último ejemplo que a mí me dejó un poco loco:

Una molécula de agua (H2O), no puede estar húmeda o mojada, a pesar de que sin ellas, no existe ninguna de esas dos propiedades.

Algunos ejemplos clásicos

A continuación, te presento cinco ejemplos conocidos de propiedades emergentes en diversos campos:

1. Conciencia: En neurociencia, la conciencia es un ejemplo de propiedad emergente. Surge a partir de la interacción de numerosas neuronas y procesos cerebrales, aunque no se puede atribuir a ninguna neurona o conjunto específico de neuronas.

2. Inteligencia colectiva: En biología y ciencias sociales, la inteligencia colectiva es una propiedad emergente que surge de la interacción entre individuos en un grupo. Por ejemplo, una colonia de hormigas puede resolver problemas complejos y adaptarse al entorno, aunque cada hormiga individual sigue reglas simples.

3. Patrones de tráfico: En sistemas de transporte, los patrones de tráfico emergen de las interacciones entre vehículos individuales y la infraestructura de transporte. Aunque cada conductor sigue reglas básicas, el flujo y la congestión del tráfico son propiedades emergentes difíciles de predecir a partir de las acciones de un solo vehículo.

4. Estructuras cristalinas: En química y física, las estructuras cristalinas son un ejemplo de propiedades emergentes. Cuando las moléculas o átomos interactúan en ciertas condiciones, pueden formar patrones ordenados tridimensionales (cristales) que tienen propiedades distintas a las de sus componentes individuales.

5. Comportamiento del mercado: En economía, el comportamiento del mercado es una propiedad emergente que surge de la interacción entre compradores y vendedores, la oferta y la demanda, y las políticas gubernamentales. Los precios, las tendencias y las fluctuaciones del mercado no se pueden predecir simplemente observando las acciones de un solo individuo o empresa.

Estas propiedades emergentes son solo algunos ejemplos de cómo la interacción entre componentes simples en un sistema puede dar lugar a fenómenos más complejos y difíciles de predecir.

Emerge de abajo a arriba

Aunque la misma palabra lo sugiere, una característica fundamental de la emergencia y de estos sistemas es que es una propiedad que surge de abajo a arriba (bottom-up) en vez de arriba a abajo (top-down).

¿Qué significa esto?

Que no existe ninguna entidad que dirija o controle el comportamiento emergente. Este surge exclusivamente de las interacciones entre los componentes del sistema.

Un ejemplo que se suele poner para explicar esto es una bandada de pájaros. Si vemos una, observaremos que se coordinan perfectamente y que se organizan en formas muy concretas. Pero, a diferencia de una orquesta con su director (top-down), los pájaros no tienen nadie que les dirija. No existe un pájaro líder que organice la bandada.

Cada pájaro se mueve en función de quienes tiene a su lado, haciendo pequeñas rectificaciones en función de sus movimientos. Estas interacciones entre los individuos del grupo crea esta coordinación y movimiento global (botton-up).

Este mismo fenómeno ocurre con los peces. Es normal ver bandadas de peces nadando juntos en perfecta coordinación y cambiando de dirección a gran velocidad, sin necesidad de que nadie les dirija.

Preguntas abiertas

Esto nos plantea algunas preguntas sobre el cuerpo humano que me gustaría tratar más adelante:

Si el cuerpo humano es un sistema complejo, compuesto por otros subsistemas (sistema nervioso, digestivo, muscular, etc.), y está integrado en sistemas mayores, ¿hasta qué punto nuestra consciencia, pensamiento, percepción, locomoción (desplazarnos) e interacción con nuestro entorno es producto de un elemento central que lo controla todo (el cerebro)?

Esto da para mucho y me gustaría explorar las implicaciones de estas preguntas en futuros artículos sobre la percepción, la cognición, la resolución de problemas, el aprendizaje, el desarrollo de habilidades, el movimiento humano, la movilidad, etc.

En resumen

Las propiedades emergentes son comportamientos, características y efectos totalmente nuevos que surgen en un sistema complejo y no se pueden predecir o explicar exclusivamente a partir de las propiedades de los componentes individuales del sistema.

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La emergencia es una de las razones por las que un sistema de este tipo no es predecible. En el próximo artículo te hablaré de otra propiedad que los hace impredecibles, la no linealidad.

Sistemas complejos: no linealidad