لغز كيفية ظهور النظام واسع النطاق في الأنظمة المعقدة

إن النظام المعقد يظهر نشوءه، وفقاً للإطار الجديد، من خلال تنظيم نفسه في تسلسل هرمي من المستويات التي تعمل كل منها بشكل مستقل عن تفاصيل المستويات الأدنى. ويقترح الباحثون أن نفكر في النشوء باعتباره نوعاً من “البرمجيات في العالم الطبيعي”. فكما تعمل برمجيات الكمبيوتر المحمول دون الحاجة إلى تتبع كل المعلومات على المستوى المجهري حول الإلكترونات في الدوائر الكهربائية للكمبيوتر، فإن الظواهر الناشئة تحكمها قواعد على المستوى الكبير تبدو مستقلة بذاتها، دون الالتفات إلى ما تفعله الأجزاء المكونة لها.

وباستخدام صيغة رياضية تسمى الميكانيكا الحسابية، حدد الباحثون المعايير اللازمة لتحديد الأنظمة التي تتمتع بهذا النوع من البنية الهرمية. واختبروا هذه المعايير على العديد من الأنظمة النموذجية المعروفة بعرض ظواهر من النوع الناشئ، بما في ذلك الشبكات العصبية وأنظمة التشغيل الآلي الخلوية على غرار لعبة الحياة. والواقع أن درجات الحرية، أو المتغيرات المستقلة، التي تلتقط سلوك هذه الأنظمة على المقاييس المجهرية والكبرى لها على وجه التحديد العلاقة التي تتنبأ بها النظرية.

لا تظهر أي مادة أو طاقة جديدة على المستوى العياني في الأنظمة الناشئة غير تلك الموجودة على المستوى المجهري، بطبيعة الحال. بل إن الظواهر الناشئة، من البقع الحمراء العظيمة إلى الأفكار الواعية، تتطلب لغة جديدة لوصف النظام. يقول كريس آدامي، الباحث في الأنظمة المعقدة في جامعة ولاية ميشيغان: “ما فعله هؤلاء المؤلفون هو محاولة صياغة ذلك رسميًا. وأنا أؤيد تمامًا فكرة تحويل الأشياء إلى رياضيات”.

الحاجة إلى الإغلاق

لقد تناول روزاس موضوع النشوء والارتقاء من عدة اتجاهات. فقد كان والده قائد فرقة موسيقية مشهوراً في تشيلي، حيث درس روزاس الموسيقى وعزفها في البداية. ويقول: “لقد نشأت في قاعات الحفلات الموسيقية”. ثم تحول إلى الفلسفة، ثم حصل على درجة في الرياضيات البحتة، الأمر الذي منحه “جرعة زائدة من التجريد” التي “عالجها” بحصوله على درجة الدكتوراه في الهندسة الكهربائية.

قبل بضع سنوات، بدأ روزاس في التفكير في السؤال المحير حول ما إذا كان الدماغ عبارة عن كمبيوتر. فكر في ما يحدث في الكمبيوتر المحمول الخاص بك. يولد البرنامج مخرجات يمكن التنبؤ بها وقابلة للتكرار لمجموعة معينة من المدخلات. ولكن إذا نظرت إلى الفيزياء الفعلية للنظام، فلن تتبع الإلكترونات جميعها مسارات متطابقة في كل مرة. يقول روزاس: “إنها فوضى. لن تكون هي نفسها تمامًا أبدًا”.

يبدو أن البرنامج “مغلق”، بمعنى أنه لا يعتمد على الفيزياء التفصيلية للأجهزة الإلكترونية الدقيقة. ويتصرف الدماغ أيضًا على هذا النحو إلى حد ما: هناك اتساق في سلوكياتنا على الرغم من أن النشاط العصبي لا يكون متطابقًا أبدًا في أي ظرف من الظروف.

توصل روزاس وزملاؤه إلى أن هناك في الواقع ثلاثة أنواع مختلفة من الإغلاق تشارك في الأنظمة الناشئة. هل سيكون ناتج الكمبيوتر المحمول الخاص بك أكثر قابلية للتنبؤ إذا استثمرت الكثير من الوقت والطاقة في جمع المعلومات حول جميع الحالات الدقيقة – طاقات الإلكترونات وما إلى ذلك – في النظام؟ بشكل عام، لا. هذا يتوافق مع حالة إغلاق إعلامي:كما قال روزاس، “إن كل التفاصيل الموجودة أسفل الماكرو ليست مفيدة للتنبؤ بالماكرو”.

ولكن ماذا لو كنت لا تريد التنبؤ بالنظام فحسب بل التحكم فيه أيضاً ــ فهل تساعد المعلومات على المستوى الأدنى في هذا؟ مرة أخرى، لا تساعد المعلومات على المستوى الأدنى عادة: فالتدخلات التي نقوم بها على المستوى الكلي، مثل تغيير كود البرنامج عن طريق الكتابة على لوحة المفاتيح، لا تصبح أكثر موثوقية من خلال محاولة تغيير مسارات الإلكترونات الفردية. وإذا لم تضيف المعلومات على المستوى الأدنى أي سيطرة أخرى على النتائج الكلية، فإن المستوى الكلي يصبح أكثر موثوقية. مغلق سببيا:إنه وحده الذي يصنع مستقبله.