Los circuitos de retroalimentación son una característica clave de los sistemas en los que se enfoca este artículo, como los ecosistemas y los organismos individuales. También existen en el mundo humano, comunidades, organizaciones y familias.
Los sistemas artificiales de este tipo incluyen robots con sistemas de control que usan retroalimentación negativa para mantener los estados deseados.
Características principales
En un sistema adaptativo, el parámetro cambia lentamente y no tiene un valor preferido. Sin embargo, en un sistema autorregulado, el valor del parámetro depende de la historia de la dinámica del sistema. Una de las cualidades más importantes de los sistemas de autorregulación es la capacidad de adaptarse al borde del caos, o la capacidad de evitar el caos. En la práctica, dirigiéndose hacia el borde del caos sin ir más lejos, el observador puede actuar espontáneamente, pero sin catástrofes. Los físicos han demostrado que la adaptación al borde del caos ocurre en casi todos los sistemas de retroalimentación. Que el lector no se sorprenda por la terminología pretenciosa, porque tales teorías afectan directamente a la teoría.caos.
Practopoesis
La practopoyesis, como término acuñado por Danko Nikolic, hace referencia a un tipo de sistema adaptativo o autorregulador en el que la autopoyesis de un organismo o célula se produce a través de interacciones alopoéticas entre sus componentes. Están organizados en una jerarquía poética: un componente crea otro. La teoría sugiere que los sistemas vivos exhiben una jerarquía de cuatro de estas operaciones poéticas:
evolución (i) → expresión génica (ii) → mecanismos homeostáticos no relacionados con genes (anapoyesis) (iii) → función celular (iv).
La practopoesis desafía la doctrina de la neurociencia moderna al argumentar que las operaciones mentales ocurren principalmente en el nivel apoético (iii), es decir, que las mentes emergen de mecanismos homeostáticos (adaptativos) rápidos. Esto contrasta con la creencia generalizada de que pensar es sinónimo de actividad neuronal (función celular en el nivel iv).
Cada nivel inferior contiene conocimientos que son más generales que el nivel superior. Por ejemplo, los genes contienen más conocimiento general que los mecanismos apoéticos, que a su vez contienen más conocimiento general que las funciones celulares. Esta jerarquía de conocimiento permite que el nivel apoético almacene directamente los conceptos necesarios para el surgimiento de la mente.
Sistema complejo
Un sistema adaptativo complejo es un mecanismo complejo en el que una comprensión perfecta de las partes individuales no proporciona automáticamente una comprensión perfecta del tododiseños El estudio de estos mecanismos, que son una especie de subconjunto de los sistemas dinámicos no lineales, es altamente interdisciplinario y combina el conocimiento de las ciencias naturales y sociales para desarrollar modelos y representaciones del más alto nivel que toman en cuenta factores heterogéneos, transición de fase y otros matices.
Son complejos porque son redes dinámicas de interacciones y sus relaciones no son colecciones de objetos estáticos separados, es decir, el comportamiento del conjunto no se predice por el comportamiento de los componentes. Son adaptativos en el sentido de que los comportamientos individuales y colectivos mutan y se autoorganizan de acuerdo con un microevento o conjunto de eventos que inician el cambio. Son una colección macroscópica compleja de microestructuras relativamente similares y parcialmente relacionadas, formadas para adaptarse a un entorno cambiante y mejorar su supervivencia como macroestructura.
Solicitud
El término "sistemas adaptativos complejos" (CAS) o la ciencia de la complejidad se usa a menudo para describir el campo académico vagamente organizado que ha crecido en torno al estudio de tales sistemas. La ciencia de la complejidad no es una sola teoría: cubre más de un marco teórico y es altamente interdisciplinaria, buscando respuestas a algunas preguntas fundamentales sobre sistemas vivos, adaptables y cambiantes. La investigación de CAS se centra en las propiedades complejas, emergentes y macroscópicas de un sistema. John H. Holland dijo que los CAS son sistemas que tienen una granel número de componentes, a menudo denominados agentes, que interactúan, se adaptan o aprenden.
Ejemplos
Los ejemplos típicos de sistemas adaptativos incluyen:
- clima;
- ciudades;
- empresas;
- mercados;
- gobiernos;
- industria;
- ecosistemas;
- redes sociales;
- redes eléctricas;
- manadas de animales;
- flujos de tráfico;
- colonias de insectos sociales (por ejemplo, hormigas);
- cerebro y sistema inmunológico;
- células y embrión en desarrollo.
Pero eso no es todo. Además, esta lista puede incluir sistemas adaptativos en cibernética, que están ganando cada vez más popularidad. También se consideran CAS las organizaciones basadas en grupos sociales de personas como partidos políticos, comunidades, comunidades geopolíticas, guerras y redes terroristas. Internet y el ciberespacio, compuestos, colaborando y administrados por un conjunto complejo de interacciones humano-computadora, también se consideran un sistema adaptativo complejo. CAS puede ser jerárquico, pero siempre mostrará aspectos de autoorganización con más frecuencia. Por lo tanto, algunas tecnologías modernas (por ejemplo, las redes neuronales) pueden denominarse sistemas de información de autoaprendizaje y autoajuste.
Diferencias
Lo que distingue a CAS de un sistema multiagente puro (MAS) es la atención a las características y funciones de nivel superior, como la autosimilitud, la complejidad estructural y la autoorganización. MAS se definecomo un sistema que consta de varios agentes que interactúan, mientras que en CAS los agentes y el sistema son adaptables, y el sistema mismo es autosimilar.
CAS es una colección compleja de agentes adaptativos que interactúan. Dichos sistemas se caracterizan por un alto grado de adaptación, lo que los hace excepcionalmente resistentes frente al cambio, las crisis y las catástrofes. Esto debe tenerse en cuenta al desarrollar un sistema adaptativo.
Otras propiedades importantes son: adaptación (u homeostasis), comunicación, cooperación, especialización, organización espacial y temporal y reproducción. Se pueden encontrar en todos los niveles: las células se especializan, adaptan y multiplican como lo hacen los organismos más grandes. La comunicación y la colaboración ocurren en todos los niveles, desde el agente hasta el nivel del sistema. Las fuerzas que impulsan la cooperación entre los agentes en un sistema de este tipo pueden, en algunos casos, analizarse mediante la teoría de juegos.
Simulación
CAS son sistemas adaptables. A veces se modelan utilizando modelos de red complejos y basados en agentes. Los que se basan en agentes se desarrollan utilizando varios métodos y herramientas, principalmente identificando primero varios agentes dentro del modelo. Otro método para desarrollar modelos para CAS consiste en desarrollar modelos de red complejos mediante el uso de datos de interacción de varios componentes de CAS, como un sistema de comunicación adaptativo.
En 2013SpringerOpen/BioMed Central ha lanzado una revista en línea de acceso abierto sobre modelado de sistemas complejos (CASM).
Los organismos vivos son sistemas adaptativos complejos. Si bien la complejidad es difícil de cuantificar en biología, la evolución ha producido algunos organismos sorprendentes. Esta observación ha llevado a la idea errónea común de que la evolución es progresiva.
Esforzarse por la complejidad
Si lo anterior fuera cierto en general, la evolución tendría una fuerte tendencia hacia la complejidad. En este tipo de procesos, el valor del grado de dificultad más habitual irá aumentando con el tiempo. De hecho, algunas simulaciones de vida artificial sugieren que la generación de CAS es una característica inevitable de la evolución.
Sin embargo, la idea de una tendencia general hacia la complejidad en la evolución también puede explicarse por un proceso pasivo. Esto incluye aumentar la varianza, pero el valor más común, la moda, no cambia. Así, el nivel máximo de dificultad aumenta con el tiempo, pero solo como un producto indirecto del número total de organismos. Este tipo de proceso aleatorio también se denomina paseo aleatorio acotado.
En esta hipótesis, la evidente tendencia a complicar la estructura de los organismos es una ilusión. Surge de concentrarse en un pequeño número de organismos grandes y altamente complejos que habitan en la cola derecha de la distribución de complejidad e ignorar los más simples y mucho más comunes.organismos Este modelo pasivo enfatiza que la gran mayoría de las especies son procariotas microscópicas, que constituyen aproximadamente la mitad de la biomasa del mundo y la gran mayoría de la biodiversidad de la Tierra. Por lo tanto, la vida simple sigue siendo dominante en la Tierra, mientras que la vida compleja parece más diversa solo debido al sesgo de muestreo.
Si la biología carece de una tendencia general hacia la complejidad, esto no impedirá la existencia de fuerzas que impulsan los sistemas hacia la complejidad en un subconjunto de casos. Estas tendencias menores se verán contrarrestadas por otras presiones evolutivas que impulsan los sistemas hacia estados menos complejos.
Sistema inmunológico
El sistema inmunitario adaptativo (también conocido como sistema inmunitario adquirido o, más raramente, específico) es un subsistema del sistema inmunitario general. Consiste en células altamente especializadas y procesos que eliminan patógenos o previenen su crecimiento. El sistema inmunitario adquirido es una de las dos principales estrategias inmunitarias en los vertebrados (la otra es el sistema inmunitario innato). La inmunidad adquirida crea una memoria inmunológica después de una respuesta inicial a un patógeno en particular y conduce a una respuesta mejorada a encuentros posteriores con el mismo patógeno. Este proceso de inmunidad adquirida es la base de la vacunación. Al igual que el sistema innato, el sistema adquirido incluye no solo componentes de la inmunidad humoral, sino también componentes de la inmunidad celular.
Historia del término
El término "adaptativo" se introdujo por primera vezutilizado por Robert Good en relación con las respuestas de anticuerpos en ranas como sinónimo de respuesta inmune adquirida en 1964. Goode reconoció que usó los términos indistintamente, pero solo explicó que prefería usar el término. Quizá estaba pensando en la entonces inverosímil teoría de la formación de anticuerpos, en la que eran plásticos y podían adaptarse a la forma molecular de los antígenos, o en el concepto de enzimas adaptativas cuya expresión podía ser provocada por sus sustratos. La frase fue utilizada casi exclusivamente por Goode y sus estudiantes, y por varios otros inmunólogos que trabajaron con organismos marginales hasta la década de 1990. Luego se utilizó ampliamente junto con el término "inmunidad innata", que se convirtió en un tema popular después del descubrimiento del sistema receptor Toll. en Drosophila, anteriormente un organismo marginal para el estudio de la inmunología. El término "adaptativo" como se usa en inmunología es problemático porque las respuestas inmunitarias adquiridas pueden ser adaptativas o desadaptativas en un sentido fisiológico. De hecho, tanto las respuestas adquiridas como las inmunitarias pueden ser adaptativas y no adaptativas en un sentido evolutivo. La mayoría de los libros de texto actuales usan el término "adaptativo" exclusivamente, señalando que es sinónimo de "adquirido".
Adaptación biológica
Desde el descubrimiento, el significado clásico de inmunidad adquirida ha pasado a significar inmunidad específica de antígeno mediada por reordenamientos somáticosgenes que crean receptores de antígenos que definen clones. En la última década, el término "adaptativa" se ha aplicado cada vez más a otra clase de respuesta inmunitaria que aún no se ha asociado con reordenamientos de genes somáticos. Estos incluyen la expansión de las células asesinas naturales (NK) con una especificidad de antígeno aún no explicada, la expansión de las células NK que expresan receptores codificados en la línea germinal y la activación de otras células inmunitarias innatas en un estado activado que proporciona memoria inmunitaria a corto plazo. En este sentido, la inmunidad adaptativa se acerca más al concepto de "estado activado" o "heterostasis", volviendo así al significado fisiológico de "adaptación" a los cambios ambientales. En pocas palabras, hoy en día es casi sinónimo de adaptación biológica.
