Epistemowikia
Revista «Hiperenciclopédica» de Divulgación del Saber
Segunda Época, Año IX
Vol. 8, Núm. 1: de enero a marzo de 2014
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Teoría del Caos: una aplicación teórico-práctica/Aplicaciones del Caos

De Epistemowikia

Tabla de contenidos

El caos aplicado a la inteligencia artificial

Una de las aplicaciones más directas y que actualmente ser realizan más estudios ses la aplicación en el campo de la Inteligencia Artifical. El ejemplo de las hormigas se puede comparar con una red neural fluida en la inteligencia artificial (IA). La fluidez en un sistema caótico se manifiesta cuando las conexiones entre elementos cambian con el tiempo como consecuencia del movimiento al azar o por otras causas. Un elemento (una hormiga, una neurona) que está inmóvil puede volver a la actividad ya sea por interacción o de forma espontánea, siendo las actividades espontáneas totalmente caóticas. Así, a baja densidad de elementos, las fluctuaciones serían muy irregulares porque habría poca interacción y los elementos no propagan bien sus cambios. A grandes densidades las fluctuaciones del sistema se tornan periódicas: la activación de un elemento se propaga en forma de onda. Pero entre ambos extremos (irregularidad y periodicidad) existe una densidad crítica, un punto de bifurcación, en el cual la información transmitida se hace máxima. La computación (la capacidad de un sistema complejo para captar y procesar información) a menudo aparece en la naturaleza cuando un sistema caótico llega a un punto crítico. Para procesar información se necesita un cierto grado de orden interno, que permita almacenar temporalmente cierta información. Pero la información ha de ser manipulable, por eso el desorden es necesario, para permitir la fluidez del sistema caótico.

La idea de introducir la aleatoriedad en los sistemas de IA también se puede observar de otro modo. En la teoría del caos la aleatoriedad es simplemente algo que no comprendemos por qué pasa, es una pequeña porción del fractal que forma el mundo. Teniendo en cuenta las propiedades de los fractales (autosemejanza a diferentes escalas) es posible coger esa porción de fractal y, estudiándola desde una escala adecuada (es decir, descubriendo un punto crítico), descubrir el contexto de la información dentro del sistema fractal.

El Caos en el Arte

Según varios autores la naturaleza de las cosas es fractal, y si nos paramos detenimadmente sus formas también aparecen en el arte(ver los dibujos siguientes).

Están hechos mediante una técnica que permite que la pintura se mezcla ALEATORIAMENTE. Puesto que la casualidad no existe como tal, sino que todo es una manifestación fractal, lo que en realidad se ha hecho es permitir a la Naturaleza expresarse a través de la mezcla caótica de la pintura.

Imagen bosque, invierno. (Las siguientes imagenes han sido obtenidas de la página: [1]

El siguiente dibujo está hecho a mano alzada. Esta vez los fractales que se representan vienen reflejados de la mente humana.

Imagen formas.[2]

El caos en la naturaleza

Las formas fractales se observan en todo lo que es natural, y a todas las escalas.

Imagen:helecho [3]

Esta imagen es de un fractal: parece un helecho, pero en realidad simplemente es un gráfico de puntos esparcidos caóticamente por la reiteración de una fórmula no lineal. El mundo de los fractales numéricos y el mundo fractal material forman parte de un mismo fractal, puesto que contienen formas casi idénticas. El mundo entero es un fractal que se autoasemeja a diferentes escalas. Sin embargo los fractales matemáticos son mucho más simplificados. A menudo la naturaleza ofrece un desafío a la descripción: las autosemejanzas de sus formas están combinadas con una inagotable novedad, que no puede ser descrita ni siquiera por algoritmos no lineales.

Imagen:dibujoselva [4]

Tomemos como ejemplo la caída de los árboles de la selva. Cuando un árbol cae deja un claro por donde entra la luz, las condiciones cambian, la vegetación se ve muy afectada. Otras veces, al caer un árbol, arrastra a otros, formándose claros de cientos de metros cuadrados. El dibujo que forman los claros de la selva formados por la caída de árboles representan una estructura fractal de un sistema en punto crítico.

Imagen: simulacionselva (Los puntos negros son los claros de la selva)

Otro ejemplo: La autoorganización de las colonias de hormigas. Imagen:hormigas [5]

Su comportamiento global sorprende: si contamos el número de individuos activos, a lo largo del tiempo, comprobaremos que el número fluctúa con una periodicidad de unos 25 minutos. Cada cierto tiempo ningún elemento está activo. Ese ciclo de actividad podría ser sólo un reflejo de sincronización, sin embargo la actividad individual es totalmente aperiódica, caótica, sin ningún tipo de regularidad intrínseca. Al aumentar el número de individuos aparece un comportamiento colectivo hasta que, para cierta densidad de hormigas, comienzan a aparecer oscilaciones regulares. Si artificialmente cambiamos la densidad de las hormigas la colonia redefine sus fronteras, para volver a la densidad óptima para mantenerlas autoorganizadas. En esa densidad crítica el sistema se comporta como un todo, a medio camino entre el orden y el desorden.

La macroevolución: El proceso evolutivo se puede representar en forma de árbol, cuya estructura dendriforme es fractal. Las regularidades que aparecen entre gurpos taxonómicos revelan la existencia de leyes invariantes a cualquier escala taxonómica, propiedad típica de los fractales. El 99,99% de las formas vivientes que han aparecido sobre la Tierra se han extinguido. Veamos si hay alguna ley sobre la probabilidad de extinción de una especie. Si la adaptación confiere ventaja a la especie, cabe presumir que los grupos más persistentes serán los menos propensos a desaparecer. Pero el estudio de los patrones de extinción nos dice que la probabilidad de extinción de un grupo cualquiera se muestra constante a lo largo del tiempo y no depende de cuánto llevara existiendo en el planeta. En su teoría, Van Valen considera que cada especie intenta mejorar su posición dentro del ecosistema: además de interaccionar con el medio físico también interacciona con el ambiente biótico. Un cambio en la situación de una especie induce a cambios en las demás, cuya alteración influirá, a su vez, en la primera, y así en idas y venidas sin fin. Así el sistema evoluciona hacia un punto crítico donde se aprecia que ciertas partes del sistema permanecen inalteradas durante largo tiempo, mientras que otras se modifican con rapidez. La especie cambia sólo para persistir: la selección natural no mejora la adaptación de la especie: sólo la mantiene. Las especies incapaces de cambiar se extinguen.



El caos en el cuerpo humano

El cuerpo humano también es un sistema caótico (los médicos ya tienen excusa :-)). Está claro que es imposible predecir el recorrido que una partícula cualquiera tendrá dentro de nuestro cuerpo. También está claro que la medicina todavía no puede hacer una predicción acerca de la evolución del cuerpo de determinado individuo. Sin embargo el cuerpo humano, a pesar de las muy diferentes condiciones externas a que puede estar expuesto (clima, alimento, esfuerzo físico, etc), siempre mantiene una forma general. Es tan resistente a cambios (dentro de lo que cabe) porque los sistemas caóticos son muy flexibles. Una enfermedad es algo impredecible, pero si el cuerpo no tuviera la libertad de ponerse enfermo, con cualquier cambio producido el sistema se desmoronaría.

Hasta tal punto es flexible dicho sistema, que mantiene una forma más o menos parecida durante más de 70 años, a pesar de que ninglún átomo de los que hoy forman nuestro cuerpo era el mismo hace 7 años. La explicación de que un sistema tan impredecible como el cuerpo humano sea tan estable está en que es un atractor extraño y está lleno de atractores extraños. El sistema siempre es atraído hacia un determinado modelo de conducta, si cambiamos algo en el sistema éste vuelve cuanto antes hacia el atractor extraño. Esto no significa que la conducta sea mecánica, todo lo contrario: es impredecible. Sólo sabemos hacia dónde va a tender.

Por ejemplo, en el corazón la conducta atractora es el disparo de una secuencia de neuronas. Conocemos aproximadamente el ritmo que debería tener el corazón, pero éste siempre tiene pequeñas irregularidades. Estas pequeñas alteraciones son una señal de salud del corazón, una muestra del vigor del sistema caótico, que es flexible a los cambios. El caos permite al corazón un abanico de comportamientos (grados de libertad) que le permiten volver a su ritmo normal después de un cambio. A continuación se ven dos gráficos: el primero muestra un comportamiento de un corazón sano, el segundo es de un corazón enfermo, que con el más pequeño cambio se pararía.

Imagen: Corazones [6]

El caos en las religiones

"No es difícil darse cuenta de que los científicos del caos creen en el caos, que es su manera particular de llamar a Dios. Pero generalmente se diferencian de la religión en que estudian el caos desde un punto quizás más objetivo (lo cual también tiene sus inconvenientes) y con la idea de que sólo es una teoría."

Hay muchos puntos en común entre la religión y la teoría del caos. Las siguientes frases son conclusiones de la teoría del caos, pero son ciertas para muchas religiones:

• Para comprender completamente algo, por ejemplo el cuerpo humano, habría que estudiar también todas las bacterias que en él viven, con lo cual habría que estudiar todo el ecosistema, y toda la tierra; para comprender la tierra habría que estudiar a fondo todo el universo. Acerca de eso las escrituras indias dicen que si uno comprende completamente su propio cuerpo y su propio ser, lo habrá comprendido todo, es decir, será Dios. Si se tiene una idea del mundo como un gran fractal, se llega a la misma conclusión, puesto que el fractal es auto semejante a todas las escalas y tiene infinitos detalles. La teoría del caos sugiere que nos unamos con el todo, que no intentemos vivir como elementos separados, dado que formamos parte del caos. Además dice que estamos hechos a su semejanza (la del caos). En estas ideas también se basan las religiones.

• La idea de la teoría del caos acerca de la observación de las cosas, olvidándonos de todos nuestros prejuicios y gustos, también es una idea que se encuentra en la religión. De hecho se dice que "el observador, lo observado, y el proceso de observación se convierten en uno", lo cual traducido en términos del caos sería que el sistema se ha de abrir hasta tal punto que forme parte del gran sistema que lo contiene, con lo cual sujeto y objeto desaparecen, desapareciendo también la necesidad del primer sistema de ejercer control sobre el segundo.

• Acerca de la creatividad Krishnamurti sostuvo que "solamente cuando hay una enorme incertidumbre" se produce una profunda apreciación creativa de la vida, pero vio que esa incertidumbre no sólo existe en las grandes ocasiones de la vida y de la muerte, sino en cada momento de la vida. En cada momento tenemos la oportunidad de morir psicológicamente si somos capaces de abandonar los prejuicios, los hábitos mecánicos, el aislamiento, el ego, las imágenes del yo y del mundo y las concepciones del pasado y del futuro. De este modo ponemos en marcha la posibilidad de una percepción autoorganizada y creativa que nos pone en contacto con la magia que nos alumbró.

• Muchas religiones sostienen que el dualismo es una ilusión, o si no, que hay un mundo (o perspectiva) más real que este mundo dualista. La teoría del caos también apunta más allá de la simple e interminable lucha entre polos opuestos, que muchas veces no existen más que en nuestras ideas. A veces existe cierto miedo (en occidente) a que una teoría se parezca a una religión. Sin embargo la teoría del caos no puede desechar ningún dato que esté a su alcance, puesto que eso iría contra su definición, de que todo influye en todo.


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