La scienza della complessità

Quindi, solo ai primi del Novecento con la fisica quantica e, definitivamente, negli anni '60 con l'avvento dei computer le certezze del determinismo causale furono definitivamente abbandonate.

A partire dagli anni '70, prima sul piano filosofico e teorico, poi sempre di più nella pratica della ricerca scientifica si affermò un nuovo paradigma: la scienza della complessità.

Ma cos'è un “sistema complesso”? E' un insieme, organizzato o non, costituito da molti elementi tra loro interagenti. Esempi di sistemi complessi sono: il sistema climatico terrestre, l'ecosistema globale, gli ecosistemi locali, il sistema immunitario, l'economia, la finanza etc.

In questi sistemi, i singoli componenti o agenti, e le loro interazioni, producono comportamenti generalizzati e, quindi, fenomeni di modifica del sistema stesso, definibili come “comportamenti emergenti del sistema”, che non sono facilmente prevedibili, nè riconducibili al comportamento di un singolo componente, o agente, del sistema. Esempi di “comportamenti emergenti” sono le piccole variazioni di clima, l'aumento o la diminuzione di una specie vivente all'interno di un ecosistema, le reazioni del sistema immunitario per proteggersi dagli attacchi di un virus, le fluttuazioni dei prezzi sui mercati, etc.

Vediamo di seguito quali sono i caratteri tipici di tali sistemi complessi.

Auto-organizzazione

L'auto-organizzazione è principalmente una forma di sviluppo di un sistema dinamico attraverso influenze ordinanti e limitative provenienti dagli stessi elementi che costituiscono il sistema oggetto di studio e che permettono al sistema stesso di raggiungere un maggior livello di complessità.

Il termine "auto-organizzazione" divenne di utilizzo comune nella letteratura scientifica solamente quando fisici e ricercatori nell'ambito dei sistemi complessi lo adottarono negli anni '70 e '80. Di regola i sistemi auto-organizzati sono autoreferenti e mostrano una unanimità operativa. Vale a dire che "ogni comportamento del sistema retroagisce su se stesso e diviene il punto di partenza per un nuovo comportamento".

L'auto-organizzazione compare spontaneamente e i suoi effetti sono più stabili ed efficienti sulla struttura e sul comportamento dei sistemi aperti. Un sistema auto-organizzato muta la sua struttura fondamentale in funzione della sua esperienza e del suo ambiente. Tutte le entità che prendono parte all'interazione (componenti del sistema, agenti) agiscono in base a semplici regole e tendono a creare ordine dal caos pur senza possedere una visione dello sviluppo globale.¹

1Semplici casi di auto-organizzazione riscontrati in fisica sono rappresentati dalle transizioni di fase (primo e secondo ordine) e dalle rotture spontanee di simmetria. Il concetto ricorre soventemente anche nell'ambito della termodinamica del non equilibrio.

In chimica l'auto-organizzazione è particolarmente importante in ambiti quali la reazione-diffusione, le reazioni oscillanti, l'autocatalisi, la chimica supramolecolare, i cristalli liquidi.

In ambito biologico, importanti esempi di fenomeni auto-organizzanti sono la formazione di membrane cellulari a doppio strato lipidico, l'omeostasi, la creazione di strutture sociali da parte di alcuni insetti (api, formiche,termiti) e molti mammiferi, il comportamento aggregante in branchi (uccelli, pesci, ecc.).

In matematica e in informatica esibiscono auto-organizzazione l'automa cellulare, i grafi casuali e alcuni concetti di intelligenza artificiale. In particolare, la teoria dei grafi casuali è stata utilizzata per giustificare l'auto-organizzazione come principio generale dei sistemi complessi. Nel campo dei sistemi multiagente, un campo di ricerca molto attivo riguarda l'ideazione di sistemi capaci di presentare un comportamento auto-organizzato.

In economia, talvolta il capitalismo viene definito come auto-organizzante. Friedrich Von Hayek coniò il termine "catallassi" (dal greco katallasso, scambiare, riconciliare) per descrivere un "sistema auto-organizzativo di cooperazione volontaria", riferendosi all'economia di mercato. Gli economisti più moderni sostengono che l'imposizione di una economia pianificata solitamente rende i sistemi economici auto-organizzati meno efficienti. Di contro, alcuni economisti socialisti considerano i fallimenti del mercato tanto rilevanti che l'auto-organizzazione produce cattivi risultati e che lo Stato dovrebbe dirigere la produzione ed i prezzi. L'Economia mista è un sistema economico che adotta posizioni intermedie.

Il comportamento auto-organizzante degli animali sociali e l'auto-organizzazione delle strutture matematiche semplici permettono entrambi di estendere i concetti dell'auto-organizzazione anche alla società umana.