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04-07-2009

Orden emergente: El origen de la vida y la inteligencia

origin-of-life

Hay libros que te marcan tanto que muchos años después aún recordás cuándo y dónde los leiste. “Complexity” de M. Mitchell Waldrop fue uno de esos libros para mí. El libro, un poco antiguo ya, describe las investigaciones acerca de la complejidad y los fenómenos emergentes en el Santa Fe Institute.

Tal vez haya sido porque de los tres más grandes enigmas a los que mi falta de religiosidad me expone (el origen del universo, la aparición de la vida y el surgimiento de la inteligencia), dos se explican a partir de la complejidad y el orden emergente.

Hace poco leí “Emergence” de Steven Johnson y eso me hizo rememorar todas mis lecturas previas sobre el tema. Así que intercalados entre otras cosas voy a ir haciendo una serie de posts al respecto. Espero que resulten de interés para aquellos lectores a los que les guste la ciencia como a mí. Hasta la aparición del “paradigma de la complejidad”, salvo que algo o alguien interviniera proporcionando orden, en la naturaleza el orden de las cosas siempre tendía a perderse. Dejado a su antojo, todo se degrada. Lo último que podía esperarse es que de la nada surja algo coherente.

Por eso, para explicar que de sustancias químicas emerja la vida, que de formas de vida muy básicas emerjan seres como el hombre o que de un conjunto de células especializadas emerja la inteligencia, parecía inevitable que hubiera un “planificador” externo, un diseñador inteligente capaz de moldear el caos en maravillas biológicas.

Bajo ese modo de ver las cosas, la vida parecía una casualidad tan enormemente improbable que sólo la existencia de un Dios podía explicar que estuviéramos hoy acá. El primer hallazgo de la ciencia de la complejidad y los fenómenos emergentes es dar por tierra con ese modo de ver las cosas y descubrir que en sistemas emergentes el orden es inevitable, sin nadie que lo genere “desde afuera”. La esencia del cambio es que en este tipo de sistemas, la organización no aparece desde arriba (“top-down”) sino desde abajo (“bottom-up”).

Estos sistemas son “auto-organizantes”: en ellos, un gran número de agentes (moléculas, células, órganos, individuos) relativamente tontos en una escala menor generan una conducta emergente increíblemente sofisticada cuando es observada desde una escala superior sin nadie que coordine y sin que esos agentes siquiera se lo propongan.

Posiblemente quede más claro con un ejemplo. Sustancias químicas totalmente estáticas parecen bastante “estúpidas”. Pero millones y millones de moléculas organizándose espontáneamente pueden dar lugar a una célula con metabolismo, capaz de alimentarse, crecer y reproducirse. Esa misma célula resulta bastante estúpida mirada en una escala mayor. Apenas si responde “mecánicamente” a su entorno. Pero millones y millones de células autocoordinándose pueden dar lugar a un órgano tan sofisticado como un ojo, capaz de transformar luz en información, ajustando el iris para graduar la cantidad de luz que ingresa en función de cambios en el entorno.

Un ojo solo a la vez puede parecer un órgano estúpido, pero un conjunto de órganos sabiamente autocombinados pueden dar lugar a una hormiga. Con patas capaces de transportarla, mandíbulas capaces de desgarrar y trasladar alimento, antenas capaces de comunicarse con otras hormigas y con capacidad de reproducirse y dar lugar a nuevos seres.

Finalmente, una hormiga mirada en el plano de los organismos es bastante estúpida. Apenas si sigue una serie de reglas muy simples y actúa sin ningún grado de consciencia. Y sin embargo, miles y miles de hormigas forman una colonia capaz de adaptarse a entornos cambiantes, organizar y asignar recursos de manera eficiente, incluso aprender con el paso del tiempo.

Para terminar este primer post me parece importante definir cuáles son las características que debe tener un sistema para mostrar complejidad adaptativa y dar lugar a fenómenos emergentes. En general estos sistemas:

– Están conformados por un muy elevado número de agentes, interactuando dinámicamente entre sí.

– Cada agente sigue reglas muy simples de interacción con sus “vecinos” inmediatos y completamente es ignorante a cualquier situación que ocurra en un nivel superior. Es muy interesante notar que, en palabras de Steven Johnson, la estupidez es un “feature”, no un “bug”.

– Tienen algún tipo de “feedback”: la conducta de cada agente es afectada y a su vez afecta lo que hacen gran cantidad de los otros agentes.

Los fenómenos emergentes aparecen cuando estas interacciones simples y regladas dan lugar a ciertos patrones repetitivos: fenómenos nuevos que no parecían una consecuencia obvia de las interacciones anteriores.

Por esta falta de “obviedad” de lo que emerge, resulta fascinante notar que no es posible saber a priori si, en un sistema con agentes y reglas artificialmente diseñado, aparecerán fenónemos emergentes ni cuáles serán. En un sentido, tampoco entendemos aún por qué funcionan.

Una neurona básicamente se rige por la siguiente regla: “Si recibo suficientes impulsos eléctricos en un período de tiempo, disparo a su vez un impulso yo, pero si vengo disparando mucho me canso y no disparo más”. La gran pregunta es: ¿Por qué billones de neuronas con un funcionamiento tan simple pueden dar lugar a un fenónemo “milagroso” como la memoria o la inteligencia?

Y al que quiera quedarse pensando en algo más le pregunto: ¿Les parece que es posible que exista aprendizaje y memoria sin que exista consciencia? De esas cosas seguiremos hablando en otros posts futuros.

Mientras tanto, para el que quiera explorar un poco más acerca de lo que está haciendo actualmente el Santa Fe Insitute, les dejo el link al sitio oficial (en inglés). Si algún día yo desaparezco, ya saben dónde buscarme

AVISO: Usar con moderación, puede resultar adictivo.

Foto: Nebarnix
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    Hay 99 comentarios - Agregá el tuyo!

  1. 93
    Diego says:

    Impecable. Tenía esta serie de ideas, necesitaba saber que tal estudio existe. Mucho por descubrir.
    Saludos

  2. 94
    Matias M. says:

    Excelente post. mucho para meditar y reflexionar.
    ¿Y la simulación con sus modelos matemáticos a donde llevan?

    Hace poco leía sobre los juegos de 0 jugadores (Zero-player game), propuestos por un matemático llamado John Horton Conway. Y su “Conway’s Game of Life” (http://en.wikipedia.org/wiki/Conway%27s_Game_of_Life)

  3. 95

    Sin lugar a dudas que el universo esta estructuralmente en equilibrio, aún produciendose grandes estallidos, desapariciones de estrellas y planetas y aparición de otros nuevos. En ese equilibrio creo que lo inanimado y lo animado también constituyen parte del todo.
    Demuestra que el orden es parte del universo en diferentes niveles que los seres humanos en diferentes parte del planeta poseen diferentes niveles intelectuales, de desarrollo y evolución.
    Esto nos hace pensar que la tierra tiene vida inteligente porque en el orden general le toco tenerla y posiblemente a muchos otros planetas. En la combinación del caos, el orden termina siendo una regla.
    Porque gran parte de la física y la química que flota en el universo tienen propiedades suficientes para atraerse y repelerse como ai de imanes se tratara.
    En este orden natural, la combinación estructural apropiada de átomos, han producido células y finalmente órganos, que dan lugar a los seres vivos.
    No podemos establecer si inteligentes o no. Solo podemos decir seres vivos, ya que no tenemos punto de comparación para determinar si nuestra evolución puede catalogarse dentro de los escalones de la inteligencia de la especies que existen en el universo.
    Si nos comparamos con un chimpance somos seres inteligentes. Si comparamos el chimpance con una hormiga posiblemente sea mas inteligente, aunque esta demostrado que la hormiga genera estructuras arquitectonicas subterraneas y el chimpance solo trepa a los arboles. Por lo cual nos resulta difícil la comparación, pero estos dos seres serán sin lugar a dudas mas inteligentes que un vegetal.

    Dicho esto podemos desde nuestra clasificación de humanos establecer que somos vida inteligente. Seguramente una hormiga también pensara lo mismo sin saber que nosotros existimos.
    El universo es tan amplio que posiblemente nuestra existencia no este tan lejos de ser estructuras celulares que no tienen ningún valor para civilizaciones que si son inteligentes en la pirámide de existencia del todo.

  4. 96

    […] sistemas desde el “bottom-up” no es nuevo y es estudiado por las ciencias de la complejidad. “Orden emergente: el origen de la vida y la inteligencia” es, según mi modesto entender, uno de los mejores posts que ha escrito Santiago Bilinkis, en […]

  5. 97
    Lic. Alfonso Germán Arreola says:

    La diferencia principal del cerebro humano y el de los animales, se genera a partir del desarrollo de los diferentes idiomas que hay en el mundo y la escritura, la imprenta, el telefono y ahora el Internet, van a producir cambios no imaginados.
    Entender lo anterior, puede ayudarnos a explicar la imaginacion y las fantasías.,

  6. 98

    No creo sinceramente, que seamos superiores a un animal. Desde el punto de vista que no podemos compararnos a aquello que no entendemos. Esta demostrado que un animal detecta si otro ser viviente esta muriendo o esta sufriendo.- Nosotros no tenemos esa percepción y tuvimos que desarrollar medios mas primitivos basados en cosas visibles, como la escritura, para transmitir ciertas cosas.-
    Lo evolucionado o no, es un simple punto de vista, y teniendo en cuenta un enfoque y optica subjetiva al punto del observador.-
    Es posible que nuestro enfoque de la evolución o superioridad del hombre sobre los animales, sea un simple egocentrismo infundado.-

    La destrucción al medio ambiente que produce el ser humano a traves de su “inteligencia”, es tan abominable, que finalmente no comprendo si realmente somos los inteligentes o los brutos.-

  7. 99

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