Complesso ≠ Complicato

Innanzitutto cos'è e cosa intendiamo per sistema?

Per sistema si intende, essenzialmente, una parte di piano delimitata da superfici di separazione che possiede proprietà intrinseche ed estrinseche uguali in ogni sua parte, e nel quale gli elementi si trovano interconnessi tra di loro interagiscono con l'ambiente circostante. Si tratta di una definizione molto generica di "sistema", visto che possiamo considerare tale il brodo con il quale facciamo la minestra, o l'intero universo. E' noto che, mettendo un corpo più caldo a contatto con uno più freddo, si avrà un traferimento di calore dal primo verso il secondo in maniera del tutto spontanea. Una prima caratteristica dei sistemi è quella di saper scambiare, sia energia sottoforma di calore, che materia con l'ambiente esterno e con altri sistemi.

Immagine realizzata con AI

Complessità è una parola che è diventata di moda, la sentiamo tutti i giorni quando si parla della complessità della natura, dell’economia o di una malattia. Cos’è la complessità per uno scienziato, e dove sta la differenza tra un sistema complesso e uno complicato? A volte utilizziamo questa parola per giustificarci quando non si capisce qualcosa. Partendo dalla capacità di ridurre i fenomeni fisici all'essenziale, gli scienziati hanno sviluppato la fisica degli ultimi secoli. E la fisica è diventata così potente e ricca da poter nuovamente introdurre nei propri modelli la complessità e il disordine, ciò che Galileo era stato costretto a escludere. Nei sistemi complessi l'imprevedibilità e il paradosso sono sempre presenti ed alcune cose rimarranno sconosciute. Non esiste una risposta precisa e unanime a questa domanda. Anche in ambito accademico esistono definizioni e visioni diverse della “complessità”. In fisica, tuttavia, il termine ha assunto un significato via via più preciso, almeno, a partire dagli ultimi 30 anni.

Attenzione!

In questo caso complesso non è sinonimo di complicato, anzi sono cose tra di loro molto diverse. In un sistema complesso troviamo tanti elementi ridondanti e poco specializzati che formano reti di interazioni multiple e non possono essere distinti individualmente; devono essere trattati come interi sistemi, cioè non possono essere affrontati in modo frammentario, come un formicaio. I sistemi complicati possono essere sono costituiti da parti specializzate ed essenziali scomponibili e di cui è possibile realizzare modelli matematici che permettono di prevederne gli sviluppi, pur con difficoltà di calcolo e di approssimazione, come nel caso di una supercar. La supercar è costituita da pezzi ognuno essenziale, il cui comportamento è più o meno facilmente prevedibile.

Identikit di un Sistema Complesso

Agenti

Si compone da tanti elementi (agenti), paritari (simili) governati da leggi semplici. Uno stormo di uccelli, un banco di pesci e il cervello sono considerabili sistemi complessi. Pensiamo ai nostri neuroni come dei minuscoli interruttori, che possono essere accesi o spenti (eccitati o diseccitati). Solo in un numero sufficientemente elevato questi “interruttori” sono in grado di trasmettere informazione e di ideare concetti. Tuttavia nel sistema nervoso centrale e periferico troviamo differenti citotipi, quindi diverse cellule che assolvono a diversi scopi, ma tutte nello stesso sistema.

Connessioni

Gli agenti sono collegati tra loro con relazioni tipicamente forti e non lineari. L’esempio più lampante lo troviamo nei meccanismi di regolazione e di espressione dei geni. E' sconvolgente che noi possiamo riuscire a stilare quello che è chiamato "Interattoma" di tutte le nostre proteine. Uno schema che spiega in che modo esse interagiscano, portandoci a comprendere maggiormente il nostro funzionamento, ma anche comprendere l'azione di certi farmaci nelle terapie mirate.

Comportamenti Emergenti

Può mostrare comportamenti che non possono essere descritti, spiegati o predetti attraverso i comportamenti dei singoli agenti, ad esempio il comportamento delle formiche.

Presenza di Feedback

Presenta feedback positivi o negativi che possono avere effetti di soppressione o accelerazione del cambiamento. Il fine meccanismo ormonale che regola il parto. Il corpo del feto che spinge contro la cervice uterina genera un impulso nervoso che stimola il rilascio di ossitocina nel sangue dalla ghiandola pituitaria e che a sua volta induce le contrazioni generando ulteriore stimolo per il rilascio di ulteriore ossitocina. Oppure la generazione di panico che scaturisce da un singolo agente.

Autoregolazione

Mostra regolarità e capacità di autorganizzazione anche senza un controllo centrale. La geometria dei capsidi virali ne è un esempio, o la formazione delle micelle. Si deve alla capacità autorganizzativa delle moleocole di derivazione lipidica l'esistenza della vita sulla Terra. Di fatto, queste gocce lipidiche inglobando altre molecole, quali acidi nucleici e polipeptidi hanno permesso la creazione di uno spazio confinato nel quale, urti utili tra molecole (urti che producono reazioni chimiche) possono avvenire con probabilità nettamente superiore. E' affascinante sottolineare che un sistema di questo tipo, pur diminuendo il disordine al suo interno (entropia decrescente), di fatto con la sua attività chimica aumenta il disordine all'esterno. Ad esempio un frigorifero produce, pradossalmente, più calore di quanto raffreddi la cella. La fisica di oggi ci dice che l'entropia nel sistema universo DEVE sempre aumentare.

Effetti Ritardati

Non è facile rintracciare il nesso di causalità temporale dei vari input. Le cause di una guerra possono essere molto più antecedenti al conflitto stesso, parliamo dunque di cause remote, oltre che al casus belli vero e proprio.

Multiscala

Mostra diversi livelli gerarchici di organizzazione. Le bio molecole costituiscono le cellule. Cellule dello stesso tipo si organizzano in tessuti e i tessuti in organi e gli organi in apparati o sistemi. Ogni organo possiede una certa unità funzionale e più unità funzionali costituiscono l’organo.

Facciamo degli esempi:

● Il lobulo epatico per il fegato

● L’osteone per l’osso

● L’acino pancreatico per il pancreas esocrino

● Le isole di Langerhans per il pancreas endocrino

● Il nefrone per il rene

Adattivo

In Grado di apprendere o evolvere in risposta alla variazione delle sollecitazioni ambientali. Ne è una prova la diversa distribuzione del colore della pelle nelle diverse etnie e la selezione che avviene in risposta all’assunzione degli antibiotici nei batteri.

Storia

Dal caos nascono nuovi equilibri e simmetrie che noi non possiamo predire. Ogni sistema complesso porta con sé una storia sensibile alle condizioni iniziali.

Un sistema complesso, dunque, è un sistema che non si piega ad una forma compatta di rappresentazione; questo perché codifica una storia lunga, ovvero ha trovato il modo di estrarre, dall’ambiente circostante, informazioni ed energia che gliconsentono di adattarsi, di predire e controllare.

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