lunes, 24 de abril de 2023

Emergencia, complejidad, reduccionismo e información

Peter Clarke

 "Aunque nos falta una teoría integrada de la complejidad, los avances obtenidos hasta el momento permiten abandonar el proyecto reduccionista. Falta una teoría integrada de la complejidad, pero sus avances han sido suficientes para provocar el abandono de la empresa reduccionista. No veo el objetivo de la teoría de la complejidad como el cumplimiento de las expectativas de una cosmovisión laplaciana, donde todo puede ser predecible si tenemos suficiente información y poder computacional. Más bien la complejidad está cambiando nuestra visión del mundo para que entendamos los límites de la ciencia y busquemos no solo la predicción sino también la adaptación. En lugar de intentar dominar la naturaleza para nuestros propósitos, estamos aprendiendo a ocupar nuestro lugar en ella. Por lo tanto, estamos aceptando lentamente la emergencia como real, en el sentido de que las propiedades emergentes tienen influencia causal en el mundo físico. 
En un sentido general, podemos entender la emergencia como información que no está presente en una escala pero sí en otra. Por ejemplo, la vida no está presente a escala molecular, sino a escala celular y de organismo. Cuando las escalas son espaciales u organizativas, se puede decir que la emergencia es sincrónica, mientras que la emergencia puede ser diacrónica para escalas temporalesLa emergencia débil solo requiere irreductibilidad computacional, por lo que es más fácil de aceptar para la mayoría de las personas. 
El "problema" con la emergencia ‘fuerte’ es que implica causalidad descendente. Por lo general, se considera que las propiedades emergentes ocurren en escalas más altas / más lentas, que surgen de las interacciones que ocurren en escalas más bajas / más rápidas. Aun así, sostengo que la emergencia también puede surgir en escalas más bajas / más rápidas a partir de interacciones en escalas más altas / más lentas, como lo ejemplifica la causalidad descendente. Esto está relacionado con la "emergencia causal". Retomando el ejemplo de la vida, la organización de una célula restringe las posibilidades de sus moléculas. La mayoría de las moléculas biológicas no existirían sin vida para producirlas. Las moléculas en las células no violan las leyes de la física o la química, pero estas no son suficientes para describir la existencia de todas las moléculas, ya que la información (y la emergencia) pueden fluir a través de escalas en cualquier dirección.   
... no todas las propiedades son emergentes, solo aquellas que requieren más de una escala para ser descritas (de ahí la información novedosa). Por ejemplo, en una multitud, puede haber algunas propiedades emergentes (por ejemplo, una "ola mexicana" coherente en un estadio), pero no todas las propiedades de la multitud se describen útilmente como emergentes (por ejemplo, flujo de tráfico a bajas densidades, ya que se puede describir completamente a partir del comportamiento de los conductores). En el mismo sentido, una sociedad puede producir propiedades emergentes en sus individuos (por ejemplo, normas sociales que guían o restringen el comportamiento individual), pero no todas las propiedades de los individuos se describen necesariamente como emergentes de esta manera (hacia abajo) (por ejemplo, el rendimiento durante un entrenamiento).  
La complejidad ocurre cuando se produce información novedosa a través de interacciones entre los componentes de un sistema. La emergencia ocurre cuando se produce información novedosa a través de escalas.   
Al tener un control más preciso de los sistemas de vida artificial (VidaA) que de los sistemas biológicos, podemos estudiar la emergencia en VidaA, aumentando nuestra comprensión general de la emergencia. Con este conocimiento, podemos volver a la biología. De este modo, la emergencia podría ser útil para comprender la vida.  Un ejemplo clásico es el Juego de la Vida de Conway. En este autómata celular, las células en una cuadrícula interactúan con sus vecinas para decidir sobre la vida o la muerte de cada célula. Incluso cuando las reglas son muy simples, surgen diferentes patrones, incluidos algunos que exhiben locomoción, depredación y, incluso se podría decir, cognición. Las células interactúan para producir estructuras emergentes de orden superior que se pueden usar para construir puertas lógicas e incluso computación universal.  Otro ejemplo popular son los "boids": las partículas siguen reglas simples, dependiendo de sus vecinos (trate de no chocar, trate de mantener la velocidad promedio, trate de mantenerse cerca). Las interacciones conducen a la aparición de patrones similares a la bandada, la escolarización, el pastoreo y el enjambre. Ha habido varios otros modelos de dinámica colectiva de agentes autopropulsados, pero la idea general es la misma: las interacciones locales conducen a la aparición de patrones globales. Nuestra especie ha vivido tres grandes revoluciones: agrícola, industrial e informativa. Podemos decir que la primera trataba principalmente del control de la materia, la segunda del control de la energía, y la tercera y actual, del control de, obviamente, la información. Shannon propuso una medida de la información en el contexto de las telecomunicaciones…  La información de Shannon puede verse… simplemente (como) una medida probabilística que asume que el significado de un mensaje es compartido por el emisor y el receptor. Ha sido difícil describir la información en términos de física (materia y energía) ...   Una alternativa es describir el mundo en términos de información, incluyendo materia y energía (Gershenson, 2012). Todo lo que percibimos puede describirse en términos de información: partículas, campos, átomos, moléculas, células, organismos, virus, sociedades, ecosistemas, biosferas, galaxias, etc., simplemente porque podemos nombrarlos. Si podemos nombrarlos, entonces pueden describirse como información. Si no pudiéramos nombrarlos, entonces ni siquiera podríamos hablar de ellos (Wittgenstein, 2013). Todos estos tienen componentes físicos. Sin embargo, otros fenómenos no físicos también se pueden describir en términos de información, como interacciones, ideas, valores, conceptos y dinero. Esto le da a la información el potencial de unir fenómenos físicos y no físicos, evitando dualismos. Esto no significa que otras descripciones del mundo sean "incorrectas". Uno puede tener descripciones diferentes y complementarias del mismo fenómeno, y esto no afecta el fenómeno. La pregunta es cuán útiles son estas descripciones para un propósito particular. Afirmo que la información es útil para describir los principios generales de nuestro universo, ya que un formalismo basado en la información se puede aplicar fácilmente a través de escalas. Por lo tanto, se pueden explorar las "leyes" generales de la información, generalizando principios de física, biología, cibernética, complejidad, psicología y filosofía (Gershenson, 2012). Estas leyes se pueden utilizar para describir y generalizar fenómenos conocidos dentro de un marco común. Además, como sugirió von Baeyer (2005), la información puede usarse como un lenguaje para unir disciplinas. 
Un aspecto importante de la información es que no necesariamente se conserva (como materia y energía). La información se puede crear, destruir o transformar. Podemos llamar a esto cálculo. Sostengo que algunos de los "problemas" de emergencia surgen debido a supuestos de conservación, que se disuelven cuando describimos fenómenos en términos de información. Por ejemplo, el significado puede cambiar pasivamente, es decir, independientemente de su sustrato. Un ejemplo de esto es la devaluación del dinero: los precios pueden cambiar, mientras que las moléculas de un billete o los átomos de una moneda no se ven afectados por esto"

 Carlos Gershenson, Emergence in artificial life, 2022

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