La complessità nella interpretazione della Sinergetica - Parte II

 

Trattando genericamente della “complessità” (Il Caos Management n.103), abbiamo definito “strutture” i regimi “stabili nel divenire” dei sistemi collettivi aperti e le abbiamo classificate in: statiche, dinamiche complicate e dinamiche complesse. Le strutture esibiscono generalmente caratteristiche, capacità, azioni, proprietà, attitudini, qualità (materiali o immateriali) di insieme; una particolare proprietà di insieme è lo “SCHEMA organizzativo” in cui sono inquadrati gli elementi (o sub-sistemi) stessi della struttura.

Nella prima parte (Il Caos Management n.109), abbiamo visto che H. Haken, il fisico promotore della Sinergetica, sintetizza con il nome di ordinatori della collettività le proprietà di insieme. Ad esempio, sono ordinatori le forme di aggregazione e le proprietà ottiche della collettività di atomi della materia solida (come i cristalli) e sono ordinatori di alto livello sia il pensiero, per la collettività dei neuroni cerebrali, che le varie emanazioni della “MENTE collettiva”, per una comunità umana (la lingua parlata o le “correnti di pensiero” in politica, religione, scienze, arti, costume, management, economia, ecc.).

Un sostrato materiale può esibire diversi ordinatori della collettività e ognuno di essi ha varie possibilità di “realizzazione”. Ad esempio, la lingua parlata è un ordinatore di una collettività umana. L’italiano è la sua realizzazione per gli italiani; non è impossibile però che, in un lontano futuro, possa essere il cinese. Al riguardo, il principale obiettivo della Sinergetica è quello di individuare regole generali per i cosiddetti “processi di transizione” degli ordinatori. Un ordinatore effettua una transizione quando, in esito ad una pressione esterna o interna, si ha una trasformazione radicale e repentina di una sua realizzazione.

Canard Digérateur, o L'anatra-automa - 1738, Jacques de Vaucanson

Conosciamo le transizioni di fase della materia che ne descrivono le diverse realizzazioni dello stato di aggregazione in funzione di un forcing termico. Oppure le transizioni esibite da alcuni materiali che da isolanti diventano improvvisamente conduttori o superconduttori di elettricità (diverse realizzazioni della conducibilità del materiale). E conosciamo bene anche i bruschi sbalzi di umore delle persone, manifestazioni delle transizioni tra diverse realizzazioni dello stato d’animo. È da precisare che una transizione non è necessariamente legata ai cambiamenti del sostrato materiale o della sua forma organizzativa; un esempio sono le impreviste svolte politiche impresse ad una nazione dal proprio elettorato. Ma è anche vero che un ordinatore può rimanere invariato pur nel divenire della struttura che lo esprime. Un tipico esempio è la società inglese, abbastanza indifferente ai ricambi generazionali (almeno in passato).

Gli ordinatori più interessanti e che hanno maggiormente attirato l’attenzione della Sinergetica sono senza dubbio quelli espressi dalle strutture dinamiche complesse (SDC) “organizzativamente aperte”. Sono “complesse” perché hanno gli elementi interconnessi in modo non lineare e parallelo (“rete”). Sono dinamiche perché la stabilità nel divenire, avverso l’ineluttabile dissipazione statistica interna, è garantita dalla capacità di adattarsi continuamente alle piccole variazioni ambientali attraverso una organizzazione omeostatica e per la presenza di una funzione autopoietica. Sono “organizzativamente aperte” nel senso che, in risposta a particolari variazioni ambientali critiche, sono ancora in grado di rinnovare la “fitness” mediante riorganizzazioni sostanziali delle proprie relazioni interne.

Nonostante la grande varietà di SDC organizzativamente aperte, possiamo esaustivamente classificarle in tre tipologie. Al livello più basso abbiamo alcune classi di sistemi inerti della fisica e della chimica, naturali o artificiali. Ad un livello intermedio abbiamo le comunità dei viventi evoluti, in particolare le comunità umane. Al livello più alto vi è sicuramente il “cervello”, come collettività di neuroni. Come abbiamo sottolineato in una precedente nota (Il Caos Management n. 113), nel campo della biologia, le cellule (comprese le loro organizzazioni in colonie) e tutti gli organismi pluricellulari sono organizzativamente chiusi; invece, il cervello, in funzione degli stimoli (interni ed esterni) che riceve, può effettuare riorganizzazioni contenute e conservative dell’identità (resilienza) per attivare le riposte degli organi effettori. E sono proprio le proprietà emergenti oggetto di studio delle “scienze del comportamento” (umano o animale, individuale o collettivo) e delle scienze derivate dalle attività umane (economia, ecc.) la principale sfida della Sinergetica.

La particolarità che distingue le SDC dalle altre strutture è che le proprietà di insieme non sempre sono riconducibili direttamente alle interconnessioni tra gli elementi del sistema ma possono essere “proprietà emergenti” di una struttura relazionale interna distribuita su diverse scale spaziali, temporali e funzionali (è la definizione vera di “proprietà olistiche”). Inoltre, in merito alle SDC organizzativamente aperte, la pressione ambientale non “causa” un “effetto” diretto sulla struttura ma ne attiva unicamente i processi interni reattivi che poi evolvono in modo autonomo; una transizione è una “autorganizzazione”.

Allora, la domanda è: se un cristallo è stabile in virtù delle intense forze di legame come si stabilizza nel divenire un ordinatore espressione di una collettività in cui le interconnessioni individuali contano poco? La risposta della Sinergetica è nel Principio dell’asservimento. Secondo tale principio, viene a crearsi spontaneamente una “causalità circolare” tra le proprietà emergenti e la collettività, tale che, se da un lato le proprietà emergono dalla “cooperazione sincronica” (sinergie) tra gli elementi, dall’altro lato, le proprietà hanno la forma di un intreccio di “regole” a cui gli elementi stessi devono attenersi (asservimento). Inoltre, non è una circolarità statica ma dinamica: collettività e proprietà (anche immateriali) si influenzano reciprocamente e coevolvono (ad es., il pensiero, immateriale, e la rete di neuroni cerebrali).

Come abbiamo visto, i presupposti per una trattazione unitaria dei sistemi collettivi risiedono nell’osservazione di analogie comportamentali. I concetti sinergetici di “ordinatore” e di “asservimento” sono esportabili a tutte le strutture e a tutte le proprietà collettive da esse espresse. In merito ai processi di autorganizzazione, le analogie consistono in una fase iniziale di inerzia al cambiamento (“rallentamento critico”), seguita da una fase fluttuante che, raggiunta una intensità critica (“fluttuazioni critiche”), incanala rapidamente i singoli processi in una azione collettiva ben definita, in linea di principio descrivibile da poche variabili (“compressione dell’informazione”). Come sempre, alla base del comportamento di qualunque sistema collettivo, agiscono sia la specifica “necessità” che muove il sistema (es., i princìpi fisici, la sopravvivenza, il benessere, ecc.) sia il “caso” (di natura indipendente dai sistemi).

Il problema pratico risiede nel fatto che una analisi quantitativa richiede l’individuazione di grandezze misurabili delle possibili realizzazioni di un ordinatore. Inoltre, tali grandezze devono poter esprimere le proprietà di insieme con una singola variabile (Haken, per tali indicatori sintetici, usa il termine “parametro d’ordine” o, ancora, “ordinatore”). In tali casi si può definire un modello matematico (spesso fenomenologico), per poche “realizzazioni” dinamicamente connesse nell’intono di un regime stabile (attrattore). Allora, la Teoria dei Sistemi Dinamici interpreta un processo di autorganizzazione come una “instabilità strutturale” del modello, provocata da una variazione critica di un parametro di controllo che sintetizza una pressione, ambientale o interna. L’instabilità consiste in una drastica variazione delle proprietà analitiche (locazione di attrattori e repulsori) e topologiche del modello. Poco prima del punto critico, l’attrattore indebolisce la sua capacità di attrazione ma non è ancora un repulsore; così viene descritta la fase del rallentamento critico. In corrispondenza del punto critico, il modello perde di significato (singolarità) e tutte le possibili realizzazioni tornano in gioco (nella realtà è la fase delle fluttuazioni). Però le asimmetrie indotte dal forcing e dai vincoli “selezionano” le realizzazioni più sensibili che, pertanto, prevalgono e regolano la nuova dinamica (“asservimento”; matematicamente, vige il “teorema della varietà centrale”).

Tale descrizione è insufficiente perché è atemporale e perché non indica l’attrattore su cui si stabilizza il sistema (la nuova realizzazione). Inoltre, un modello matematico realistico deve tener conto della stocasticità del processo, non solo per la tempistica ma per descrivere anche il caso di più realizzazioni equiprobabili.

In una prossima nota, insieme ad alcuni esempi applicativi della metodologia sinergetica, daremo un cenno sulla descrizione cosiddetta “modale” dei processi di autorganizzazione.

 

Ermanno Veccia

L’autore, da tempo appassionato ai temi della complessità e dell’evoluzionismo, è fisico delle atmosfere stellari per studi accademici e fisico dell’atmosfera terrestre per professione, nel Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare. In tale ambito, si è occupato di modellistica numerica, di previsioni probabilistiche e del sistema di gestione qualità del ciclo previsionistico. Su questi ultimi argomenti è stato per anni il referente italiano dell’European Center for Medium-range Weather Forecast (Reading, GB). Ha collaborato con le Università di Milano e Roma sulle tematiche della dinamica del clima, della meteorologia a scala locale e sulle applicazioni delle reti neurali alla fisica dell’atmosfera.
                                        

 


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