Propiedad emergente

Propiedad emergente

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Una propiedad emergente hace referencia la aquella propiedad o proceso de un sistema no reducible la una propiedad o proceso de las partes constituíntes de tal sistema.

El concepto de propiedad emergente o emerxencia aplica al proceso de formación de modelo complejos a partir de reglas simples. Este pode ser un proceso dinámico en el tiempo, como la evolución del cerebro humano a través de millares de generaciones sucesivas; o también relacionado con la escala, como las interacciones entre un conjunto de neuronas produciendo un cerebro humano capaz de pensar (sin que una neurona individual tenga consciencia propia). Para que una propiedad se nombre emergente en un sistema, debe xeralmente ser inesperada e imprevisible en función de la descripción de los elementos constituíntes de tal sistema, en los que xeralmente tal propiedad no existe o existen sólo algunos rasgos en el nivel más bajo.

El concepto de emerxencia se relaciona estreitamente con los conceptos de autoorganización y superveniencia y se define en oposición a los conceptos de reducionismo y dualismo. La mente , como por ejemplo, es considerada por muchos como un fenómeno emergente ya que surge de la interacción distribuida entre diversos procesos neuronales (incluyendo también algunos corporales y del entorno) sin que pueda reducirse la ninguno de los componentes que participan en el proceso (ninguna de las neuronas por separado es consciente). El concepto de emerxencia es muy discutido en la ciencia y en la filosofía debido a su importancia como base de las ciencias y las posibilidades de reducción entre las mismas. El concepto de emerxencia adquirió renovada fuerza la raíz del auge de las ciencias de la complexidade y juega un papel fundamental en la filosofía de la mente y la filosofía de la bioloxía.

"Catedral" producida por una colonia de termitas. Pode la "catedral" ser reducida a la suma de las aportaciones individuales de las termitas? Pode adivinarse su forma a partir de las propiedades de la conducta de las termitas?

Introducción histórica

John Stuart Mill (1806-1873) desarrolló la idea de las leyes heteropáticas que no cumplen el principio de composición de causas generando así nuevas propiedades no reducibles a sus componentes. Un alumno de Mill acuñó por primera vez el término emerxencia para referirse a los efectos de las leyes heteropáticas.

Aunque el emerxentismo cómo postura filosófica presenta innumerables antecedentes históricos, no fue hasta fines del s. XIX y comienzos del s. XX cuando el concepto de emerxencia se desarrolló explicitamente cómo tal, dando lugar a un prolongado y sofisticado debate filosófico. El origen de este debate se la debemos a la polémica entre los vitalistas y los mecanicistas (Emmeche, Koppe y Stjernfelt, 1997) en la definición y caracterización de los fenómenos vivos (en el contexto del desarrollo de las ciencias químicas y la mecánica clásica). Los emerxentistas se oponen tanto a los vitalistas cómo a los mecanicistas: frente al vitalismo, niegan la existencia de sustancias, fuerzas o entidades de carácter sobrenatural como el élan vital; frente al mecanicismo, se oponen a la reducción de las propiedades de los organismos a simples procesos químicos y mecánicos. "Lo todo", argumentan, "es más que la suma de las partes".

John Stuart Mill: la distinción entre leyes homopáticas y heteropáticas

Stuart Mill, en su obra A system of Logic (1843), estableció la distinción entre leyes homopáticas y heteropáticas . Las leyes homopáticas siguen el principio de Composición de Causas que dicha que el efecto conjunto de varias causas es igual a la suma de sus efectos por separado. Este principio se cumple en la mecánica clásica, como por ejemplo, en el efecto conjunto de diversas fuerzas actuando sobre lo mismo cuerpo. Con todo, no todas las leyes naturales siguen este principio. El ejemplo paradigmático a lo que alude Mill es lo de las reacciones químicas. En química las propiedades del compuesto resultante no pueden formularse como la suma de las propiedades de los compuestos reactivos (el agua tiene propiedades que no pueden reducirse a la suma de las propiedades del oxígeno y el hidróxeno). Por lo tanto, algunas leyes científicas no cumplen el principio de la Composición de Causas. La este tipo de leyes Mill les llamó leyes heteropáticas. Sería un alumno suyo, George Henry Lewis, quien, por primera vez, acuñaría el término emergente para referirse, justo, a los efectos heteropáticos. La distinción entre propiedades últimas y propiedades derivadas (de grande importancia en el debate posterior sobre la emerxencia) también se la debemos la Mill. Las propiedades últimas son características de las sustancias elementales y no se pueden derivar de otras, mientras que las propiedades derivadas pueden, como su nombre indica, se derivan de las primeras.

El emerxentismo británico

En 1920 surge la corriente de los emerxentistas británicos, que sientan las bases del debate moderno (McLaughlin, 1992). Entre ellos destacan Samuel Alexander (Space, Estafe and Deity, 1922), C. Lloyd Morgan (Emergent Evolution, 1923) y Charlie D. Broad (The Mind and its Place inNature , 1925). En esta última obra, Broad exponen el problema de la reducción, no sólo de algunas propiedades especialmente controvertidas (como la vida o la mente), sino de las propias disciplinas científicas entre sí. El concepto de emerxencia se enmarca en el debate sobre la posibilidad de la reducción de la psicoloxía a la bioloxía, de la bioloxía a la química, y de esta, finalmente, a la ciencia más fundamental, la física. Broad defiende que sólo hay dos opciones coherentes para el científico: el mecanicismo o el emerxentismo. Para Broad, el mecanicismo concibe sólo un tipo de materia (o elemento constitutivo de la realidad) y una sola ley de composición de relación entre estos componentes y sus agregacións de niveles superiores. Esto permite una reducción progresiva de unas ciencias la otras. Para el mecanicismo, por tanto, todas las ciencias son estudios de casos particulares de la física, ciencia última y universal cuyas leyes definen la unidad ontolóxica de toda realidad. El emerxentista, en cambio, aunque coincide en la existencia de una última y única sustancia física, considera que esta materia se organiza en niveles caracterizados por propiedades específicas no reducibles a los niveles inferiores. Más concretamente, para Broad, una propiedad de una estructura Y es emergente siempre que no pueda ser deducida del conocimiento más completo posible de las propiedades de sus compuestos tomados illadamente o integrados en otros sistemas diferentes laY :

Esta definición marcará el debate posterior sobre la emerxencia y la noción de buena ley emergente: "De acuerdo con Broad, la ley que conecta la propiedad emergente de una estructura con las propiedades de los componentes de esa estructura, es una ley única, última e irreducible" ^[1].

La caída del emerxentismo en los años 30 y su rexurdimento

Evolución del patrón de un autómata celular generado mediante la "regla 30", de Stephen Wolfram. En los años 90 del pasado siglo, muchos investigadores en las ciencias de la complexidade ofrecieron sus propias definiciones formales de emerxencia y complexidade trabajando con autómatas celulares ^[2] creando un renovado interés sobre el concepto.

A pesar del auge de los emerxentistas británicos durante los años 20, el concepto fue perdiendo fuerza en la década de los 30 debido, según McLaughlin (1992), al desarrollo de la mecánica cuántica (que permitía explicar las reacciones químicas en tenérmelos subatómicos) y, posteriormente, de la bioloxía molecular (que prometía dar cuenta de los fenómenos vivos en tener de sus componentes moleculares). Otro factor determinante para la caída del emerxentismo, según Kim (1999), es la influencia del positivismo lógico en la filosofía y en la psicoloxía. El marcado carácter reducionista y anti-metafísico de esta escuela filosófica procuraba eliminar toda referencia a conceptos metafísicos. Un ejemplo palpable es lo del reducionismo condutista que evita hacer alusión a tener mentalistas que no sean directamente definibles en tener condutuais. Con todo, durante los años 70 y 80, el emerxentismo volvió a renacer de la mano de posturas más sofisticadas filosóficamente en relación al problema mente-cuerpo y la fundamentación de la psicoloxía (en concreto el funcionalismo) que desbancaron al fisicalismo reducionista que defendían algunos positivistas lógicos. También el auge de las ciencias de la complexidade (vida artificial, bioloxía de sistemas, teoría del caos, etc.) y las simulacións por computador de propiedades sistémicas dieron lugar a uno nuevo interés lo pones tenérmelo.

Características del emerxentismo

El emerxentismo se oponen al reducionismo, en el que su versión mecanicista defiende que la organización biológica es esencialmente de carácter mecánico y cualitativamente simular a los autómatas y mecanismos construidos ponerlo ser humano.

El concepto de emerxencia pode implicar aspectos tan variados como la naturaleza cuántica de los procesos físicos, la capacidad de generar modelo simulados por computador, la relación entre la perspectiva fenomenolóxica (subxectiva) y fenoménica (objetiva) de la realidad o propiedades matemáticas como el caos. Además, el concepto es aplicado a ámbitos del conocimiento tan diferentes como la psicoloxía o la termodinámica. La diversidade de teorías de la emerxencia y sus aplicaciones es, por tanto, enorme y difícil de sintetizar. Podemos, con todo, ahondar en el concepto de emerxencia destacando ciertas características comunes a las diversas posturas emerxentistas y distinguiendo diversos tipos de emerxencia.

Naturalismo anti-reducionista

Una característica común la todas las posturas emerxentistas es una combinación de naturalismo y anti-reducionismo: de acuerdo con el naturalismo, no existen sustancias sobrenaturais o especiales que no puedan ser explicadas cientificamente; de acuerdo con el antireducionismo, existen propiedades de nivel superior que no pueden reducirse a las del nivel inferior. Compaginar ambas las posturas es una de las mayores dificultades del emerxentismo. Dependiendo del concepto de reducción y de sustancia o componente natural, se definirán unas u otras formas de emerxentismo. Como por ejemplo, el filósofo y científico Mario Bunge (1977), se considera a sí mismo emerxentista en oposición a la reducción por separación de componentes (al modo de un ingeniero mecánico) y define como emergente toda propiedad sistémica de carácter holista. Con todo, segundo algunas concepciones del reducionismo, como la de Nagel (1960), Bunge no sería un emerxentista sino un reducionista ya que, a pesar de invocar la naturaleza holista de algunas propiedades, estas serían, en última instancia, redefinibles en tener de una teoría más general (p.y. la física).

Autoorganización y emerxencia: niveles micrófono y macro

Algunos autores consideran que los sistemas autoorganizados (cómo uno tornado) son ejemplos paradigmáticos de fenómenos emergentes. Se distingue entre el nivel micrófono (compuesto en el caso del tornado por las moléculas de aire) y el nivel macro (constituido por la espiral que me la fuere lo tornado).

El emerxentismo diferencia entre los niveles micrófono y macro en un proceso autoorganizado. Se considera que de las interacciones locales entre los componentes de una red (nivel micrófono) emerxe una estructura o patrón global (nivel macro). Como por ejemplo un huracán pode considerarse un proceso emergente (el nivel micrófono está constituido por las moléculas de aire en movimiento y el nivel macro polo patrón en espiral que observamos).

En relación al reducionismo, cabe destacar que gran parte de la literatura sobre la emerxencia está relacionada con las propiedades no-lineais de los sistemas autoorganizados. En concreto, algunos tipos de redes, cuyos componentes interactúan de forma no-lineal, resultan analiticamente intratables. Las ecuacións diferenciais que rigen su comportamiento no se pueden resolver analiticamente y calcular el cambio de una variable en el sistema exige calcular el cambio simultáneo en las demás variables. Por tanto, cualquier transición de microestados requiere hacer referencia la todo el sistema, dando lugar a uno holismo irredutible. Por este motivo, los sistemas complejos no están sujetos la una reducción localizacionista (Bechtel y Richardson, 1993) y sus propiedades suelen considerarse emergentes. Las simulacións por computador (que hacen uso del cálculo numérico para realizar un estudio cualitativo del comportamiento) se utilizan para "naturalizar" estos sistemas y estudiarlos cientificamente sin reducirlos la agregados de sus componentes.

Novedad e impredictibilidade

Los fenómenos emergentes están xeralmente asociados a la novedad o la sorpresa y a la impredictibilidade de su aparición dado un estado previo. Con todo, para muchos autores (p.y. Collier y Mujer, 1999), la novedad o la impredictibilidade suponen un criterio demasiado débil para la emerxencia. Que algo sea nuevo o impredecible es una propiedad relacional entre el observador y el fenómeno observado (algo pode resultar nuevo la primera vez pero absolutamente predicible después de familiarizarse con el fenómeno). Además, segundo se vaya estudiando la naturaleza de los procesos emergentes y se vayan clasificando, a impredictibilidade, argumentan, dejará de ser un factor determinante de la noción de emerxencia. Por otro lado, podemos entender la impredictibilidade a través de la teoría del caos determinista. En este caso, un sistema pode pasar por estados caóticos pero también por otros no caóticos y doadamente predicibles, lo que haría que un sistema fuera al mismo tiempo emergente y no-emergente dependiendo del momento en que se encuentre. Por tanto, y en relación a la impredictibilidade, el importante para una caracterización idónea de la emerxencia es la impredictibilidade en principio (es decir, independiente de la falta de conocimientos previos o de la falta de capacidad de cálculo del observador) y antes de que acontezca por primera vez (Stephan, 1999la).

Tipos de emerxentismo

Emerxencia flaca y fuerte

El término emerxencia se utilizó para describir fenómenos muy diversos que, en muchos casos, no pueden considerarse estritamente emergentes (el sonido solo en apariencia o bien en relación a una teoría considerada incompleta). Para distinguir ambos los tipos de fenómenos se acuñaron los términos de emerxencia débil y emerxencia fuerte:

Emerxencia flaca

Se habla de emerxencia flaca o emerxencia débil cuando existen propiedades que son identificadas cómo emergentes por un observador externo pero que pueden explicarse a partir de las propiedades de los constituíntes primarios del sistema. ES el caso de la cristalización de las moléculas de agua: las calidades del cristal no pertenecen ni al hidróxeno ni al oxígeno, pero pueden explicarse y adivinarse a partir de ellos. En muchos casos, los fenómenos de emerxencia débil se denominan epifenómenos, ya que se consideran una construcción lógica del observador que no tiene consecuencias causais en la realidad (tirando por lo alto de las que pueden explicarse en relación con sus componentes). El ejemplo del tornado (mencionado anteriormente) sería considerado por muchos como un ejemplo de emerxencia débil.

Emerxencia fuerte

A emerxencia fuerte hace referencia a propiedades independientes de toda observación y con "poder" causais propios. Se trata de propiedades intrínsecas al sistema y que actúan con los otros constituíntes del incluso de un modo original. La emerxencia de la vida a partir del inanimado o de la mente a partir del sistema nervioso son los ejemplos clásicos de emerxencia fuerte. Así, como por ejemplo, se habla de causalidade descendente^[3] cuando las propiedades del nivel emergente tienen efectos causais sobre las propiedades o procesos de nivel inferior. Campbell alude para ilustrarlo al caso de la selección natural: el organismo como uno todo (extendido en el tiempo en sucesivas generaciones) tiene un efecto causal sobre las moléculas de ADN , ya que es el organismo (el fenotipo cómo uno todo) lo que se selecciona, causando un cambio en las frecuencias y disposiciones de sus componentes de micronivel (los nucleótidos de ADN en el xenotipo). A pesar de que el ejemplo característico de Campbell es lo de la evolución (una forma de emerxencia diacrónica) el uso del concepto de causación descendente se extendió en el ámbito de la filosofía de la mente y es usado para hacer referencia al poder causal de las propiedades mentales (como la intencionalidade o el deseo) sobre las físicas; p.y. el efecto causal de la intención de mover un objeto (nivel emergente, psicológico o mental) sobre la posición del objeto (nivel inferior, físico).

Emerxencia epistemolóxica y ontolóxica

El concepto de emerxencia pode definirse en función de criterios ontolóxicos (relativos a la estructura de la realidad misma) o epistemolóxicos (relativos a la capacidad del ser humano de conocer esa realidad).

Emerxencia epistemolóxica

Desde el punto de vista epistemolóxico, la emerxencia hace referencia a la imposibilidade del observador de adivinar el xurdimento de propiedades nuevas en el sistema que estudia. Cariani (1989, 1991) definió este tipo de emerxencia como emerxencia en relación a un modelo. Segundo esta concepción, dado un modelo del funcionamiento de un sistema, un fenómeno emergente acontece cuando, para adivinar su comportamiento adecuadamente, es necesario introducir un nuevo elemento o propiedad en el modelo (que no sea la simple combinación de sus elementos anteriores).

Emerxencia ontolóxica

El emerxentismo ontolóxico contempla el problema desde la perspectiva de las propiedades intrínsecas del sistema, independiente de su relación epistémica con un sujeto. Segundo esta concepción, el mundo físico está constituido por estructuras físicas, simples o compuestas, pero estas últimas no son siempre meros agregados de las simples. Los distintos niveles organizativos tienen una autonomía tanto esencial como causal que requerirá tanto conceptos como leyes distintas.

Muchos autores consideran que la emerxencia epistemolóxica es un tipo de emerxencia débil, ya que depende de las capacidades preditivas del observador. Con todo, el problema radica en la imposibilidade de pronunciarse sobre la realidad si no es presuponiendo un aparato teórico y la dificultad de distinguir, en última instancia, entre que propiedades son epistemolóxicas y cuales ontolóxicas.

Emerxencia diacrónica y sincrónica

Los emerxentistas procuran comprender la complexidade del universo como una jerarquía de niveles emergentes. Las teorías de la emerxencia sincrónica buscan explicar cómo se relacionan entre sí los diversos niveles de organización. Las de la emerxencia diacrónicaa su aparición como resultado de la evolución.

Emerxencia diacrónica

Desde el punto de vista diacrónico, la emerxencia se define cómo una relación temporal entre los estadios que un sistema atraviesa desde un estadio simple la otro complejo. En este contexto, la emerxencia se identifica con la impredictibilidade : las propiedades emergentes son propiedades de los sistemas complejos que no pueden ser adivinadas a partir del estado pre-emergente. La impredictibilidade es una propiedad epistemolóxica, pues no implica indeterminismo.

Mark Bedau (1997) define este tipo de emerxencia como "emerxencia débil": en estos casos, los estados macroscópicos pueden deducirse (no siempre adivinarse con exactitud) a partir del conocimiento de la microdinámica del sistema y de las condiciones externas, pero sólo mediante su simulación. ES el caso de los sistemas caóticos, cuya no-linearidade les hace sensiblemente dependientes de las condiciones iniciales.

Emerxencia sincrónica

Desde el punto de vista sincrónico, la emerxencia se define en el contexto de las relaciones entre los niveles micrófono y macro de un sistema. Desde esta perspectiva, la emerxencia se identifica con la irredutibilidade conceptual: las propiedades y leyes emergentes son rasgos sistémicos de sistemas complejos gobernadas por leyes irredutibles a las de la física por razones conceptuales (tales patrones macroscópicos no pueden ser aprehendidos polos conceptos y la dinámica de la física).

Este es el tipo de emerxencia definido por Paul Teller y Andy Clark. Para Paul Teller (1992), una propiedad es emergente se y solamente se no es explicitamente definible en tener de las propiedades no relacionais de cualquiera de las partes del objeto en tela de juicio. Andy Clark (1996) sugiere que un fenómeno es emergente solo en caso de que sea mejor comprendido atendiendo a los valores cambiantes de una variable colectiva. Una variable colectiva es aquella que dibuja el patrón resultante de las interacciones entre múltiples elementos de un sistema (en teoría de sistemas dinámicos la variable colectiva es también llamada parámetro de control). Cuando la variable colectiva incluye elementos tanto internos cómo externos al sistema, estamos ante un fenómeno de emerxencia interactiva (Hendrick-Jansen, 1996).

La emerxencia como superveniencia

Gran parte de la filosofía analítica define la emerxencia en tener de superveniencia: un grupo de propiedades X (nivel macro o emergente) superviene de un grupo de propiedades Y (nivel micrófono) cuando las propiedades del grupo X están determinadas por las del grupo Y.

Versiones alternativas a la emerxencia como superveniencia

Varios autores se opusieron a la definición de la emerxencia como superveniencia, entendiendo que la relación entre propiedades primitivas y emergentes no tiene porqué ser univocamente causal:

• Timothy El'Connor (2000) acude a la indeterminación cuántica: si los fenómenos cuánticos no están determinados, entonces los fenómenos que siguen la un estado indeterminado pueden ser diversos. Así, un electrón pode ser onda o partícula (propiedades emergentes) a partir de un incluso estado de indeterminación (propiedades pre-emergentes).
• Paul Humphreys (1997) define las propiedades emergentes como resultado de una "fusión" entre entidades primitivas que, al formar parte de una unidad superior y dejar de existir cómo unidades separadas, pierden algunos de sus poder causais, mientras que las unidades emergentes adquieren otros nuevos. La emerxencia no es aquí superveniencia, pues las condiciones de base no coexisten con el rasgo emergente.

Ejemplos de emerxencia

Emerxencia en bioloxía

Muchos de los rasgos y procesos estudiados por las ciencias biológicas son considerados emergentes:

• En bioloxía evolutiva, la teoría xerárquica de la evolución sostiene que la selección actúa sobre individuos evolutivos la muchos niveles xerárquicos (genes, organismos, demes, especies, clados). Desde esta perspectiva, la selección de nivel superior se define cómo la proliferación diferencial de individuos evolutivamente relevantes basada en la interacción causal de sus propiedades (emergentes) con los entornos circundantes y no en el efecto de propiedades características de los individuos de niveles inferiores^[4].
• En bioloxía del desarrollo, las teorías epixenetistas se oponen al reducionismo genético que considera a la ontoxénese como resultado de un mapeo lineal entre genes y caracteres fenotípicos. En particular, se defiende que el desarrollo animal es resultado de la interacción no lineal entre distintos niveles organizativos (genético, celular y de tejidos) irreducibles entre sí ^[5]. Estas teorías del desarrollo tuvieron, a su vez, una repercusión importante en la concepción de la evolución ^[6].
• La bioloxía de sistemas busca integrar la enorme cantidad de datos generados por la bioloxía molecular en modelo sistémicos de procesos biológicos xeralmente con la ayuda de simulacións por computador. ES el caso de las redes regulatorias genéticas, epixenéticas, metabólicas|, etc.) ^[7].
• La definición e investigación de la organización básica de la vida como fenómeno emergente de las interacciones no-lineais que constituyen las redes metabólicas y genéticas busca recuperar el espíritu holista del vitalismo en el nuevo marco de las ciencias de la complexidade ^[8]. Algunos autores^[9] argumentan que la relación entre metabolismo y ADN es del tipo de la "causación descendente".

Emerxencia en filosofía de la mente y ciencias cognitivas

Imagen de un cerebro humano obtenida por RMF. Las medidas de resonancia magnética permiten comprender la mente como un ejemplo de emerxencia a través de la actividad sincronizada (global) de los disparos neuronales.

Sin duda, el fenómeno emergente que más literatura produjo es lo de la mente y la consciencia. El propio Stuart Mill consideraba que las sensaciones (como el sabor o el olor) eran propiedades últimas no reducibles a las propiedades físicas de los objetos. Hoy en día se sigue defendiendo que la mente es un fenómeno emergente^[10].

En ciencias cognitivas destaca el uso del concepto de emerxencia en robótica situada. Ingenieros como Luc Steels llegaron a desarrollar incluso una teoría del funcionalismo emergente ^[11] para referirse a los principios de diseño robóticos en los que se explota la interacción recorrente entre el robot y su entorno y entre los diferentes componentes del controlador del robot para conseguir una conducta funcional no descompoñible.

Emerxencia en la Vida Artificial y en la Computación Distribuida

La Vida artificial es fuente de innumerables ejemplos que fueron utilizados para ilustrar los conceptos de autoorganización y emerxencia. Entre ellos destacan: la simulación de bandadas de pájaros de Craig Reynols, los modelo de inteligencia emergente o colectiva en hormigas, termitas y abellas , y los patrones emergentes en autómatas celulares.

Notas

1. ↑ Eronen, 2004: 16
2. ↑ Baas, 1994; Crutchfield, 1997
3. ↑ downward causation, habérmelo acuñado por Donald Campbell en 1974
4. ↑ Se vea el artículo Unidad de selección
5. ↑ se vea el artículo Epixénese.
6. ↑ Se vea el artículo evo-devo
7. ↑ Se vean los artículos Bioloxía de sistemas y Niveles estruturais de la vida)
8. ↑ Se vea el artículo Complexidade biológica
9. ↑ Moreno y Umerez, 2000
10. ↑ Searle 1992, 1999
11. ↑ Steels, 1991

Se vea también

Bibliografía

Otros artículos

• autoorganización
• sistema complejo
• sinerxia
• estigmerxia
• superveniencia
• monadoloxía

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