Sistemas emergentes. Autoorganización

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Hoy toca hablar de inteligencia colectiva. Y qué mejor modo de hacerlo que refrescando algunos pasajes de un libro muy sugerente publicado hace ya unos cuantos años. Me refiero a Sistemas emergentes o qué tienen en común hormigas, neuronas, ciudades y software de Steven Johnson.

El moho del fango (Dictyostelium discoideum) es un organismo ameboideo que en agosto de 2000 fue entrenado por un científico japonés llamado Toshiyuki Nakagaki para encontrar el camino de salida más corta de un laberinto.

Pero ¿cómo se puede entrenar el moho del fango, en apariencia una masa sin nada parecido a inteligencia elevada, para subsanar un problema que quizá muchos de nosotros no seríamos capaces de resolver? La respuesta es la inteligencia emergente, la misma que guía a las colonias de hormigas o al crecimiento de las ciudades.

Lo que hizo Nakagaki fue colocar el moho en un pequeño laberinto que tenía cuatro posibles salidas, situando alimento sólo en dos de ellas. El moho del fango es un organismo muy primitivo, pariente cercano de los hongos comunes, sin sistema cerebral central. Pero consiguió dar con una ingeniosa solución para recorrer el camino óptimo a fin de conseguir su alimento.

El moho adelgazó su cuerpo a través del laberinto de manera que pudo interconectar directamente las dos fuentes de alimento.

Según los científicos que tratan de entender los sistemas que usan componentes relativamente simples para construir inteligencia superior, el moho del fango llegará a ser considerado el equivalente de los pinzones y las tortugas que Darwin observó en las islas Galápagos.

Así pues, al pensar en esta masa aparentemente inteligente uno no puede sacarse de la cabeza el mítico blandiblub. Y es que, aunque parezca paralizada en el tiempo, si observamos este moho durante varios días, descubriremos que se desplaza muy lentamente por el suelo. A una velocidad que resultaría insoportablemente lenta para un caracol.

Si las condiciones climáticas cambian y el tiempo se vuelve más húmedo y frío, entonces el moho puede haberse esfumado del lugar donde lo dejamos. ¿Qué ha pasado con él? El misterio es más importante de lo que parece. Según Steven Johnson:

Es verdad, el comportamiento del moho del fango es tan extraño que para comprenderlo fue necesario pensar más allá de los límites de las disciplinas tradicionales; de ahí el por qué se necesitaron los instintos de una doctora en Biología Molecular y de un doctor en Física para desvelar el enigma del moho del fango. Porque no hay tal desaparición en el suelo del jardín. El moho del fango pasa buena parte de su vida como miles de organismos unicelulares distintos; cada uno se mueve independientemente de sus otros compañeros. Bajo las condiciones adecuadas se producirá la coalescencia de esas miríadas de células en un solo organismo mayor que comienza a reptar pausadamente por el suelo del jardín consumiendo a su paso hojas y cortezas en descomposición.

Cuando el entorno es menos favorable, el moho del fango se comporta como un organismo aislado; cuando el tiempo es más frío y el moho dispone de una cantidad de alimento mayor, “él” se transforma en “ellos”.

Es decir, el moho del fango oscila entre ser una criatura única y una colonia. Por esa razón, ha atraído la atención de disciplinas tan dispares entre sí como la embriología, las matemáticas o las ciencias informáticas. Porque ofrece un ejemplo fascinante del comportamiento de un grupo coordinado del que brota inteligencia emergente de alto nivel. De algún modo, es lo que ocurre con las células de nuestro cuerpo:

Si lográsemos descifrar cómo se las arregla el Dictyostelium, quizás encontraríamos también las claves de nuestra desconcertante unidad.

 

EL ENIGMA DEL MOHO DE FANGO

“Si se observa el moho de fango (Dictyostelim discoideum) descubrirán que se desplaza muy lentamente por el suelo. Si las condiciones climáticas cambian y el tiempo se vuelve más húmedo y frío, puede ocurrir que regresen al mismo sitio y comprueben que ha desaparecido por completo. ¿Se ha marchado hacia alguna otra parte del bosque? ¿Se ha desvanecido en el aire como se evapora un charco?

No hay tal desaparición en el suelo de jardín. Las células del moho de fango, ofrecen un ejemplo fascinante del comportamiento de un grupo coordinado.

El moho de fango pasa buena parte de su vida como miles de organismos unicelulares distintos; cada uno se mueve independientemente de sus otros compañeros.

  • Bajo las condiciones adecuadas se producirá la unión de esas células en un solo organismo mayor
  • Cuando el entorno es menos favorable, el moho de fango se comporta como un organismo aislado

Hace algún tiempo, los investigadores pensaban que las células del moho de fango segregaban una sustancia común llamada “acrasina” (o AMPC) que estaba vinculada al proceso de agregación. Sin embargo, hasta que Keller comenzó sus investigaciones se creyó que las colonias de moho de fango se formaban al mando de células “marcapasos” que ordenaban a las otras células comenzar dicho proceso de agregación. La agregación del moho de fango era una gran cadena telefónica, pero sólo unas pocas células de élite hacían la llamada original. Parecía algo sensato. La mayoría de nuestros actos parecen gobernados por las células “marcapasos” del cerebro. Buena parte del mundo que nos rodea puede explicarse en términos del sistemas de mando y jerarquías: ¿por qué habría de ser diferente para el moho de fango?

Sin embargo esta teoría tenía un pequeño problema: nadie lograba encontrar a los “marcapasos”. Se presuponía la existencia de una monarquía celular que gobernaba a las masas, pero resultó ser que todas las células del moho de fango eran iguales.

Pero Keller y Segel hicieron una aproximación radicalmente diferente. El trabajo de Turing (Alan Turing, el brillante decodificador durante al Segunda Guerra Mundial, en uno de sus trabajos trataba sobre la “morfogénesis”, la capacidad de todas las formas de vida de desarrollar cuerpos cada vez más complejos a partir de orígenes increíblemente simples) sobre morfogénesis  había esbozado un modelo matemático donde agentes simples de acuerdo con reglas simples, generaban estructuras extraordinariamente complejas.  Keller y Segel demostraron que las células del moho de fango podían disparar la agregación sin seguir a un líder, alterando simplemente la cantidad de AMPC que liberaban individualmente. Si las células del moho de fango bombeaban suficiente AMPC comenzarían a formar racimos. Las células empezarían siguiendo el rastro de otras células, creando un circuito de retroalimentación positiva que estimularía más células a arracimarse (o a cambiar de color como en el vídeo del camaleón).

En 1969, Keller y Segel afirmaban que si cada célula aislada segregaba AMPC, basándose simplemente en su percepción local de las condiciones generales, la comunidad del moho de fango sería capaz de agregarse sobre la base de los cambios globales en el entorno sin un marcapasos al mando.

Los experimentos probaron que las células del moho de fango se organizaban desde abajo. La agregación del moho de fango es reconocida como un caso clásico para el estudio de la conducta ascendente o “bottom-up”.

El planteamiento de Keller desterró la historia del “pensamiento centralizado”.

  • Keller y Segel lo observaron en la formación de colonias del moho de fango
  • Jane Jacobs en la formación de barrios urbanos
  • Marvin Minsky en las diferentes redes del cerebro humano

¿Qué características comparten estos sistemas? En términos sencillos, resuelven problemas recurriendo a masas de elementos relativamente no inteligentes en lugar de hacerlo recurriendo a un solo “brazo ejecutor” inteligente. Son sistemas ascendentes y no descendentes. Extraen su inteligencia de la base. En estos sistemas, los agentes que residen en una escala comienzan a producir comportamientos que yacen en una escala superior a las suya. Dos ejemplos:

– Las hormigas crean colonias. Vemos conductas emergentes en sistemas como las colonias de hormigas cuando los agentes individuales del sistema prestan atención a sus vecinos inmediatos y no esperan órdenes de arriba. Piensan localmente y actúan localmente, pero su acción colectiva produce comportamiento global.

– Los habitantes de una ciudad crean barrios. La ciudad tiene una personalidad que se autoorganiza a partir de millones de decisiones individuales, un orden global construido a partir de interacciones locales. Para crear esas estructuras no son necesarias ni regulaciones ni planes urbanísticos deliberados. Lo único que se necesita son miles de individuos y unas pocas reglas simples de interacción.

La evolución de reglas simples a complejas es lo que llamamos EMERGENCIA.

Lo que une a estos distintos fenómenos es una misma forma y patrón : una red de autoorganización, de agentes dispares que crean un orden de un nivel superior sin proponérselo.

CINCO PRINCIPIOS PARA LA EMERGENCIA

Si se construye un sistema diseñado para aprender desde el nivel del suelo, un sistema donde la macrointeligencia y la adaptabilidad deriven del conocimiento local, deberán seguirse cinco principios:

(1) MÁS ES DIFERENTE: Este viejo eslogan de la teoría de la complejidad posee en realidad dos significados:

  1. Se requiere de una masa crítica para que el grupo haga apreciaciones inteligentes de su estado global
  2. Sólo a través de la observación del sistema completo en funcionamiento se hace evidente la conducta global

(2) LA IGNORANCIA ES ÚTIL: Los sistemas emergentes pueden volverse inmanejables cuando sus componentes son excesivamente complicados. La estupidez relativa de las hormigas individuales es, como dicen los programadores, una característica, no un defecto. Es mejor construir un sistema densamente interconectado con elementos simples y dejar que la conducta más sofisticada aparezca paulatinamente.

(3) ALENTAR LOS ENCUENTROS CASUALES: Los sistemas descentralizados, como las colonias de hormigas, dependen fuertemente de las interacciones casuales de las hormigas que exploran un espacio dado sin órdenes predefinidas. Esos encuentros les permiten medir y alterar el estado macro de todo el sistema.

(4) BUSCAR PATRONES EN LOS SIGNOS: Las hormigas no necesitan un vocabulario extenso, dependiendo de los patrones en los semioquímicos que detectan.

(5) PRESTAR ATENCIÓN A TUS VECINOS: Ésta es la lección más importante. Podría reformularse cómo la “información local conduce a la sabiduría global”. Agregar hormigas al sistema total generará más interacciones entre vecinas y en consecuencia posibilitará que la colonia resuelva sus propios problemas y se regule más eficazmente.

Un tema interesante a analizar sería el caso de las células ¿Acaso no existe un ADN que las rige? La tiranía del ADN parecería ir en contra de los principios de la emergencia. Pero las células hacen algo más que obedecer los dictados del ADN. Las células se autoorganizan en estructuras más complejas aprendiendo de sus vecinas. Cada célula del cuerpo contiene una intrincada batería de herramientas para detectar el estado de las células circundantes, y para comunicarse con ellas a través de varios mensajeros químicos”.

Fuentes:
http://www.xatakaciencia.com/biologia/la-asombrosa-inteligencia-del-moho-del-fango
http://juanferrer.es/2010/01/19/sistemas-emergentes-el-enigma-del-moho-de-fango/
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Acerca de José Luis

Adulto superdotado con perfil "aspersor". Padre de dos hijos superdotados. Diletante de la inteligencia, la conciencia y la creatividad. Activista social en el ámbito de las altas capacidades intelectuales (2009-2016) y en el ámbito del derecho a la vivienda (2012-2013). Escéptico con mente ecléctica. Amante del conocimiento en todas sus variedades y facetas, sin ideologizaciones políticas, religiosas ni éticas. Sin deudas simbólicas...
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