Read Incalzirea globala ­ efecte antropice, efecte biogeofizice; privire speciala asupra suprafetei Romaniei text version

tiina Complexitii i dezvoltarea durabil în mileniul III Dr. Ing. Florin Munteanu

Centrul pentru Studii Complexe ­ centru UNESCO

The development of science and technology in the last decades has determined a worldwide exponential acceleration of the entire socio-economical life. However, the attitude of the modern society and the humankind as a whole towards Nature is anything but beneficial. This attitude stems from the consumerist ideology prevalent nowadays and is catalyzed by the exclusive drive towards efficiency, profit and minimal production cost but maximal mass production. The economical, social and ecological consequences of such an attitude led to accute imbalances (widening gap between excessive wealth and poverty) and significant perturbations both in the human communities and in Nature (depletion of both mineral reserves and of biodiversity). These increasingly severe imbalances, coupled with the explosive population growth and the rapid diffusion of the consumerist life-style at the scale of the whole planet, are quickly becoming a major source of instability that will soon reach a critical threshold point. In order to deal with this situation a new paradigm change is required; Planet Earth has to be seen and analyzed beyond separate geo-, socio- and economical sciences. An entirely different and novel point of view has to be adopted, considering a natural-aritificial 'hybrid', an assembly whose evolution can be understood only by assimilating and applying the terms of the Science of Complexity. The paper presents the ways in which such a different approach can be applied practically to change the surrounding context in order to support and promote sustainable development. We show that by defining a new integrating approach, called astro-bio-geodynamics, the relationship between alive and nonliving systems can be better studied while at the same time highlighting the differences in the approaches needed to analyze complicated and complex systems, respectively. The paper also introduces a few of the theoretical and experimental conclusions that result from the fact that actual, reallife, analyzed systems are both complex and implicitly dependent on the context of the present situation, i.e. the current behaviour of such a system is nonlinearly dictated by the 'history' accumulated up to that moment.

" Complexity is not a methodology or a set of tools (although it does provide both). It certenly is not a "management fad". The Science of Complexity provide a conceptual framework, a way of thinking, a way of seeing the World" Eve Mittleton-Kelly, London School of Economics

1. Dezvoltarea durabil în contextul astro-bio-geodinamicii Dezvoltarea fr precedent a tiinei i tehnologiei în ultima sut de ani a determinat o accelerare exponenial a vieii socio-ecoomice la scara întregului glob. Catalizat de o economie bazat exclusiv pe eficien i profit i susinut de ideologia unei societi de consum, atitudinea omului modern fa de Natur i mediu a condus inerent la excese, la perturbaii importante în mediu, perturbaii ce se manifest azi la scara întregului glob. Mai precis, consumul fr discernmânt al resurselor naturale, "foamea" continu pentru energie i piee de desfacere pentru un numr din ce în ce mai mare i divers de produse, utile i mai puin utile omului, a generat un dezechilibru profund al complexului mecanism de auto-stabilitate ecologic al Terrei. Consecinele acestui proces de dereglare a subtilelor interdependee dintre atmosfer, hidrosfer, geosfer, cunoscut sub denumirea de schimbare climatic global, se resimt azi la

scara întregii planete. Dincolo de creterea îngrijortoare a intensitii fenomenelor atmosferice precum uragane, tornade, vijelii sau a frecvenei cutremurelor devastatoare de pmânt, generatoare la rândul lor de valuri seismice (tsunami), precum i a alunecrilor de teren, se manifest la o scar îngrijortoare, un continuu proces de dereglare ecologic. Dispariia unui numr important de specii, dublat de schimbarea habitatului sutelor de specii transportate accidental de comerul mondial, atât terestru, cât mai ales naval, este în msur s modifice echilibrul ecologic al planetei, cu consecine impredictibile pentru însi stabilitatea vieii pe Pmânt în general i a Omului în special. Aceast situaie de fapt, evaluat obiectiv de msurtori fizice i biologice efectuate la scar planetar, contureaz o problem major pe care omenirea trebuie s o înfrunte în etapa imediat urmtoare, printr-un major proces de restructurare a mentalitii tuturor locuitorilor de pe Terra, în lumina aa numitei "dezvoltri durabile". Cea mai cunoscut definiie a dezvoltrii durabile este cea dat de Comisia Mondial pentru Mediu i Dezvoltare (WCED) în raportul "Viitorul nostru comun", cunoscut i sub numele de Raportul Brundtland /1,2/ i care afirma c: "dezvoltarea durabil este dezvoltarea care urmrete satisfacerea nevoilor prezentului, fr a compromite posibilitatea generaiilor viitoare de a-i satisface propriile nevoi". Altfel spus, se accentueaz necesitatea unei corelaii stricte între gradul de utilizare a resurselor naturale de orice fel i capacitatea de regenerare a mediului, pe fondul unei creteri continue a performanelor tehnico-tiinifice a tuturor produselor realizate, a dezvoltrii bazei de cunotine privind noi surse de energie, tehnologii curate, dar mai ales a celor ce privesc dinamica i evoluia fenomenelor geo-biofizice responsabile de ,,homeostazia" mediului la scara întregului Pmânt. Sistemul Pmânt [3,4], aa cum este definit azi, în etapa Societii Informaionale i de germinare a Societii bazate pe Cunoatere [5], este extins dincolo de structurile naturale vii i nevii ce fac obiectul de studiu al Geotinelor sau al Biologiei. Întregul ansamblu de sisteme de producere i distribuie a energiei electrice, sistemul de extracie i rafinare a hidrocarburilor i de distribuie a derivatelor obinute pân la nivel de utilizator individual, întreaga infrastructur rutier, feroviar i aerian, producerea i distribuia bunurilor din industria de construcie, mobilier i electrocasnice i în general a tuturor bunurilor utilizate azi, conform stilului de via impus de civilizaia actual, se constituie într-un ansamblu de artefacte ce se grefeaz pe structura natural a Pmântului, alctuind împreun cu acesta un sistem de o calitate nou. Un amestec de sisteme Naturale i Artificiale, ce se definesc i se influeneaz reciproc, alctuind un hibrid de o natur calitativ diferit caracterizat printr-o dinamic specific. Aceast nou dinamic este parial controlabil, parial nepredictibil, i necesit a fi studiat la nivel interdisciplinar, printr-o reevaluare a metodologiilor i tehnicilor de modelare, de monitorizare i predicie. Se poate spune c ne aflam într-un punct critic, fr întoarcere, în care este de ateptat, fie o destructurare a civilizaiei actuale (o ,,respingere a grefei", o ,,reaecie" a Naturii la agresiunea ansamblului de produse si aciuni capabile s polueze mediul pân la distrugerea capacitii de sustenabilitate a vieii), fie ,,naterea" unui nou sistem, în care naturalul i artefactul fuzioneaz sinergic, generând ceea ce se numete azi

,,singularitate tehnologic". În ambele cazuri îns, este de ateptat o perioad socioeconomic convulsiv a actualei generaii, supuse unei presiuni continue, atât din partea mediului (schimbarea climatic global), cât i din partea transformrilor induse la scar global de criza energetic, respectiv de tranziia ctre o tehnologie cuantic. Din investigaiile efectuate pe plan mondial privind direciile ce merit dezvoltate în vederea structurrii unei paradigme ale acestui hibrid Natural/Artificial, se afirma c, ,,singura metodologie capabil s abordeze integrativ un obiect de o asemenea diversitate este cea oferit de tiina Complexitii" [6]. În aceast nou viziune, Sistemul Pmânt este guvernat atât de complicatele interaciuni dintre crust, atmosfer, hidrosfer i ionosfer, cu o dinamic modulat de dinamica sistemului Solar (exploziile solare, furtunile electomagnetice, vântul solar, cureni ionosferici i cureni telurici, maree etc.), cât i de importante componente sociale ce definesc în evoluia lor, nevoi i oportuniti noi, ce modific, la rândul lor, întreaga lume de artefacte i implicit cuplajul Natural/Artificial al întregului Pmânt. Din aceast perspectiv, studiile de sociologie, economie sau inginerie trebuie reconfigurate i integrate într-o manier transdisciplinar pentru a se sprijini reciproc pe acest cadru conceptual integrat. Într-o prim etap aflat deja în desfurare se vorbete din ce în ce mai des de discipline generate de studii de grani precum: bioeconomie, biogeofizic, geobiofizic, astrobiofizic, dar i de bioelectronic i jurisdinamic. Putem considera ca sunt etape intermediare de integrare ctre un concept global de tip Gaia [7] în care discipline precum economia i sociologia nu se vor mai studia independent, ci interdependent i în contextul co-evoluiei cu planeta Pmânt. Pentru a putea gestiona un asemenea sistem Viu-Neviu, Natural-Artificial este necesar, în afara unei baze conceptuale specifice, preluarea, stocarea i procesarea multiparametric a unui numr extrem de mare de date, provenite din procese astrobio-geofizice i socio-economice ce se desfoar la nivel global. Atât structurarea unei baze de date de o asemenea dimensiune i diversitate, dar mai ales procesarea acesteia în vederea obinerii de informaii coerente i utile diferitelor procese de corecie, prognoz sau control local, regional sau global, constituie o alt provocare major a acestei etape, de desfurarea creia poate depinde, într-un viitor nu foarte îndeprtat, starea de sntate a Planetei. Altfel spus, o dezvoltare durabil a Sistemului planetei Pmânt vzut ca ansamblu dinamic Natural­Artificial ce coevolueaz sub ,,presiunea" intenionalitii definite de nivelul de dezvoltare al umanitii, este condiionat, în primul rând, de o schimbare de viziune asupra planetei Pmânt, de structurarea unei noi paradigme precum cea a Complexitii [8], bazate pe o abordare neliniar a fenomenelor care evolueaz departe de echilibrul termodinamic i nu în ultimul rând de o schimbare major a mentalitii la scara întregii societi umane, de o manier care s permit înelegerea proceselor coevolutive i s asigure prin auto-asumare respectarea, dincolo de nevoia de profit i eficien economic, a legilor eticii i moralei universale, definite dincolo de dogme, în baza înelegerii i respectrii subtilelor interconexiuni dintre individ, grup, societate, mediu local, regional, global.

Din cele de mai sus putem concluziona urmtoarele: - problema dezvoltrii durabile este o problem major în contextul globalizrii, de rezolvarea creia depinde însi supravieuirea speciei umane; - definirea problematicii ce se cere a fi rezolvat este condiionat de structurarea unei viziuni integrative, transdisciplinare asupra evoluiei planetei Pmânt ca ansamblu de sisteme dinamice ierarhizate ce co-evolueaz, viziune capabil s asigure: - înelegerea procesului de co-evoluie Viu-Neviu din perspectiva paradigmei Complexitii i elaborarea unei metodologii de evaluare obiectiv a "strii de sntate" a planetei Pmânt; - redefinirea conceptului de "calitate a vieii" în contextul fenomenului GAIA (in sensul definit de Langton) i a reformulrii eticii economice i a cerinelor unui stil de via sntos (în sensul propus de Georgescu Roegen)

,,Applying the sciences of complexity ... is not a trivial matter. It requires a new mind set, vocabulary, and openness to fundamental change. ....." Eve Mittleton-Kelly, London School of Economics

2. De la Complicat la Complex, un salt de paradigm Este cunoscut faptul c o paradigm se impune atunci când, în urma unui proces dinamic intelectual, de cele mai multe ori conflictual, se ajunge la o concordan între teorie i experiment. Paradigma poate fi considerat a fi omologat atunci când nivelul cunotinelor asigur "închiderea" ciclului metodologiei tiinifice: ipotez, model, validare experimental, implicaii generalizatoare. Dac este s citm legea 20/80 a lui Paretto [9], am putea spune c naterea i asimilarea unei paradigme de ctre o societate dureaz aproximativ 20% din timpul de via al acelei paradigme, urmând ca restul de 80% din timp s fie consumat pentru "explorarea" i "exploatarea" noilor oportuniti oferite individului i societii în ansamblu de noua viziune. "Îmbtrânirea" unei paradigme se manifest prin apariia unor manifestri sociale contradictorii, apariia i exacerbarea unor atitudini distructive, generalizarea unei perioade de "turbulen" conceptual din care vor emerge spontan i nepredictibil, germenii noii paradigme. Acest mecanism specific genereaz un proces evolutiv discontinuu, cu paliere pe care o paradigm este stabil, întrerupte de perioade de tensiuni, cutri, tatonri. Fiecare nou paradigm, generat de o strpungere conceptual, este treptat metabolizat de societate, care se poate astfel manifesta pe un alt palier de civilizaie ce se fixeaz la nivel de individ i grup sub forma unei noi mentaliti, a unei culturi [10]. Înelegerea universalitii acestui mecanism de evoluie a contiinei umane poate fi de o importan strategic azi, când durata de via a unei paradigme se scurteaz exponenial, ajungând a fi comparabil cu durata de via a unui individ. În acest context, nevoia de

permeabilizare a omului la nou i diferit, dezvoltarea capacitii de a stimula factorii creativi pentru a explora direcii cu potenial de strpungere a limitelor care încorseteaz o societate ce triete ,,moartea" unei paradigme, capt dimensiuni cu totul deosebite, fiind poate sinonim cu supravieuirea speciei umane. Germenii unei noi paradigme apar difuz i neateptat în întreg volumul de concepte i preconcepte ce formeaz însui ,,bunul sim" în care individul i societatea evolueaz la un moment dat. Semnificaiile unor cuvinte cunoscute se extind, de cele mai multe ori abuziv, ctre zone noi ale cunoaterii. Tot în aceast perioad se inventeaz concepte i denumiri noi, ce nu au semnificaie decât pentru individul sau micul grup de indivizi ce au strpuns orizontul paradigmei, definind astfel un nou ,,teritoriu" ce urmeaz a se structura în timp. În ambele cazuri, noutatea conceptului este o barier dificil de trecut pentru un profesionist cantonat în rigorile paradigmei în care opereaz, i în acelai timp mult prea uor de ,,asimilat" fr un coninut real, de ctre un ,,entuziast" ce ,,simte" deschiderea, dar nu are baza necesar de a contribui cu adevrat la structurarea noii viziuni. Aceast etap de confuzie generatoare de dispute i dezbateri în jurul unor concepte fundamentale, poate fi considerat a fi un simptom al unei tranziii conceptuale dintre dou paradigme. Putem afirma c ne aflm într-un asemenea moment de transformare conceptual ce ne apropie de punctul critic de maturizare a unei noi paradigme, cu implicaii globale eseniale, pe toate palierele socio-umane, economice, politice. Punctul de bifurcaie între vechi i nou este bornat de semnificaia i, mai ales, de implicaiile aduse de dou cuvinte banale: complicat i complex. Saltul de atitudine, de gândire, de mentalitate în cele din urm, poate începe doar prin înelegerea diferenelor fundamentale dintre aceste dou concepte: complicat i complex . Dintr-o alt perspectiv, aceeai diferen poate fi sesizat din înelegerea diferenelor fundamentale dintre o abordare Liniar i una Neliniar în studiul Realitii. Abordarea liniar - am putea spune o aproximare de ordinul I ­ poate fi îneleas ca fiind acea modelare matematic ce definete o dependen liniar între o cauz (variabil independent x) i un efect (valoarea funciei y). Exprimat matematic, aceast dependen este de forma unei ecuaii de gradul întâi: y=ax+b. Se poate spune c o parte din fenomenele naturale studiate respect, cel puin pe anumite intervale de variaie ale variabilei independente, aceast ecuaie. În anumite cazuri, se cunoate c liniarizarea unui model mai complicat reprezint o aproximare asumat, i aceasta pentru simplu fapt c, pe intervalul în care se valideaz modelul, erorile sunt practic acceptabile. Din dicionarul limbii române aflam despre cuvântul neliniar c este: ceea ce nu este liniar, în linie dreapt; obinut ca rezultat al unor operaii ce nu sunt liniare, coninând o variabil la o putere diferit de unu; în relaie cu un sistem de ecuaii pentru care efectul nu este proporional cu cauza; în legtur cu un sistem, aparat, proces a crui evoluie este descris printr-un set de ecuaii neliniare i la care ieirea nu este proporional cu intrarea. O simpl analiz a sistemelor de ecuaii difereniale care modeleaz comportarea unor sisteme fizice ne poate conduce la concluzia c majoritatea fenomenelor din

realitate sunt neliniare. Dat fiind faptul c rezolvarea analitic a unor asemenea sisteme de ecuaii difereniale este de cele mai multe ori imposibil, se recurge în mod tradiional la aproximri, fie prin liniarizare, fie prin utilizarea unor metode numerice de rezolvare aproximativ. Odat cu aparia calculatorului îns, rezolvrile numerice ale sistemelor de ecuaii difereniale s-au rafinat treptat, fapt ce: - a condus la germinarea unor teorii i modele precum: teoria haosului determinist[11,12,13,14,15], teoria catastrofelor[16,17], teoria bifurcaiilor[18], teoria fractal [19,20] i constructal [21] etc. - a permis revelarea unor procese i fenomene noi: auto-organizare[22,23,24], rezonan haotic [25], rezonan stocastic [26], controlul haosului [27] etc. i evident - a asigurat generarea de noi produse, tehnici de evaluare i control mult mai performante: antena fractal, tehnici de diagnoz precoce a cancerului i metode de bioscaning, controlul bioreactoarelor, comunicarea prin sincronizarea oscilatoarelor haotice etc. Întreg ansamblul de concepte, teorii i modele dezvoltate pornind de la aceast abordare neliniar a realitii s-au aglutinat într-o nou tiin, cunoscut azi sub denumirea de: tiina COMPLEXITII, tiin ce poate fi asimilat doar în msura în care se percep proprietile i specificitatea unui sistem COMPLEX, ce difer fundamental de un sistem COMPLICAT. Pentru aceasta este de dorit a se explora ,,aura semantic" a acestui concept uzual: complex, pentru a structura, din diferene semnificative, noul sens pe care îl capt în exprimri de tipul: sistem complex, studiul Complexitii sau tiina Complexitii. Marea mas de nespecialiti, dar i de specialiti, ce nu au fost implicai direct în etapele de structurare a acestei noi viziuni integrative a Realtii, utilizeaz cuvântul complex asociat unor atribute legate fie de numrul mare de componente ale unui sistem, fie de varietatea lor sau de gradul mai mare sau mai redus de informaii cunoscute despre acel sistem. Sunt frecvent utilizate asemenea exprimri: "Realitatea este prea complex pentru a putea fi descris ..." sau " complexitatea materialelor inteligente necesit tehnologii speciale de elaborare...". Se întâlnesc i astfel de exprimri: "Sistem complex de analiz..." sau "am fost depit de complexitatea problemei ..." sau " integrarea în structura european este un proces deosebit de complex..." Acestea sunt doar câteva din sensurile în care utilizarea cuvântului complex nu aduce precizri concrete, ci semnalizeaz cel mult dimensiunea sau dificultatea unei probleme. Pentru a surprinde procesul de rafinare treptat a semnificaiei acordate unui sistem complex este util trecerea în revist a definiiilor date de diferii cercettori de-a lungul timpului. Astfel, în 1993 Waldrop afirm: "un sistem este complex în sensul în care este alctuit din numeroase pri (blocuri, subsisteme, ageni inteligeni) care pot interaciona în forme foarte diferite", în timp ce Stephen Wolfram spune: "se poate spune ca elementele componente sunt simple, iar legea lor de interaciune este de asemenea simpl. Complexitatea apare datorit numrului mare de asemenea elemente care interacioneaz simultan. Complexitatea apare în organizarea întregului sub presiunea infinitelor combinaii în care acestea pot interaciona". În 1995, Holland afirm c: "sarcina dificil de a defini o teorie a Sistemelor Complexe Adaptative (SCA)

const în faptul c întregul SCA este mai mult decât o simpl sum de pri care evolueaz. SCA abund în interrelaii neliniare". În 1996, Kauffman spune: "un sistem complex poate manifesta proprieti ce nu pot fi cu-adevrat explicate prin studiul oricât de amnunit al elementelor componente. Întregul, într-o manier complet nestatistic poate manifesta proprieti emergente, colective, proprieti care nu au nici o semnificaie în cadrul dinamicii prilor". Altfel spus, întregul are legi proprii ce izvorsc din dinamica prilor i care se manifest atâta timp cât întregul nu este fragmentat. În 1997, Bar-Yam definete: "pentru a înelege comportarea unui sistem complex trebuie s înelegem nu numai evoluia prilor, ci i modul în care acestea, interacionând, genereaz însui întregul". În 1998, Cilliers afirm: "complexitatea nu este localizat undeva la un anumit nivel de structurare al unui sistem. Deoarece complexitatea este o proprietate nscut din interaciunea prilor ce îl compun, complexitatea se manifest doar la nivelul sistemului însui.". S analizm câteva sisteme pentru a sugera mai explicit, diferenele specifice dintre un sistem complicat i unul complex, i a evidenia mai concret direcia ctre care se îndreapt studiul Complexitii. Pentru a studia un sistem este necesar a se identifica frontiera sa, elementele componente {ei}, interaciunile dintre acestea {ri} i condiiile iniiale. Cunoscând legile de interaciune dintre elemente, se poate imagina un sistem de ei ecuaii difereniale care s descrie evoluia în timp a sistemului. Rezolvarea sistemului permite identificarea traiectoriilor pe care fiecare element le va urma, fapt de o utilitate pragmatic esenial, cci în acest fel este asigurat predictibilitatea în evoluia sistemului. Am putea imagina c dorim s formalizm matematic jocul de biliard. Pe suprafaa mesei de biliard, de form i dimensiune cunoscut se afl un numr de bile {ei}, realizate dintr-un material omogen cu proprieti de elasticitate cunoscute. Se poate evalua frecarea de rostogolire dintre bil i suprafaa mesei, se poate alege un material pentru mant, astfel încât coeficientul de restituire s fie cât mai apropiat de cel al bilei. Putem defini i formaliza principala interaciune: ciocnirea elastic dintre bile i dintre bile i mant. Cunoscând poziia iniial a bilelor i impulsul imprimat de tac bilei, putem determina matematic evoluia în timp a acestora. Dac punem mai multe bile în joc, situaia nu se schimb calitativ, ci doar cantitativ, fiind necesare mai multe ecuaii, corespunztoare numrului mai mare de bile. Într-un asemenea sistem putem spune c evoluia traiectoriilor bilelor depinde doar de interaciunile locale, de ciocnirile propriu zise. Altfel spus, nu se va schimba rezultatul unei lovituri dac, într-un experiment filozofic, am lua de pe mas bilele, sau chiar i manta, i le-am introduce în joc doar în momentele ciocnirii. Evoluia ,,jocului" nu depinde de situaia global, de context. Viitorul este definit complet de interaciuni locale, clar definibile într-o relaie cauzal i de legi stabile, aplicabile unor elemente care nu se modific în timp. În acest context putem ,,fragmenta" întreg sistemul în subsisteme, le putem studia local i independent, pentru ca, apoi, s deducem comportarea la scara întregului sistem din însumarea rezultatelor pariale. Numrul bilelor poate fi oricât de mare, fr ca modalitatea de abordare s se schimbe. motiv pentru care aceeai metodologie de calcul este utilizat i în cazul cineticii gazelor, în care bilele de biliard sunt înlocuite de molecule. Putem conchide c asemenea sisteme sunt sisteme complicate

S încercm s aplicm acum aceeai metodologie de studiu unui sistem viu. Bilele sunt în acest caz indivizii ce se pot deplasa i interaciona pe suprafaa de ,,joc" (mediul biogeofizic, landscape). Apare o nou entitate: ,,grupul" vzut ca un ansamblu de indivizi ce au un pattern comportamental specific i care se nate din însi interaciunile dintre indivizi, interaciuni ce au loc într-o anumit zon spaio-temporal. Grupurile interacioneaz între ele structurând o alt entitate: naiunea. A iniia un studiu din perspectiva unei tiine clasice este dificil dac nu imposibil, cel puin din câteva puncte de vedere. Este dificil sau imposibil de delimitat o frontier dincolo de una convenional, frontiera real fiind mult mai difuz, cu un contur ce nu mai poate fi aproximat convenabil printr-o geometrie euclidian. Indivizii, "celule" componente ale sistemului social, se modific continuu (cresc, se maturizeaz, se îmbolnvesc, mor), dar cel mai important, proceseaz informaie i înva (memorie), modificându-i spontan legea de interaciune (oamenii nu sunt simple bile ce interacioneaz dup legi deterministe, pentru a ,,uita" mai apoi interaciunea ­ atenuare, relaxare). Comportarea unui individ are cel puin dou componente: una obiectiv, raional, structural, formalizabil în limita teoremei de incompletitudine a lui Goedel i una subiectiv, iraional, fenomenologic (neformalizabil structural i implicit nedescriptibil printr-o relaie cauzal). Activitatea grupului sau a grupului de grupuri se desfoar în mediul Natural, mediu ce se "consum", se modific odat cu evoluia societii, fapt ce are consecine în modificarea comportamentului individual i de grup. Altfel spus, asemenea sisteme depind de context în evoluia lor i ca urmare, nu mai este posibil aplicarea metodologiei clasice ce implica izolarea unor subsisteme i tratatrea lor în baza principiului superpoziiei i implicit a unei abordri liniare. Pe lâng legturile cauzale (interaciuni fizice i chimice) între indivizii ce formeaz o "populaie" se stabilesc i o seam de legturi informaionale, dificil de evaluat din perspectiva unei viziuni ontologice bazate doar pe diada energie - materie. Aceste legturi informaionale - mediate de mesaje - pot declana o seam de reacii ce se pot propaga (sau nu), din aproape în aproape, în întreg spaiul ocupat. Limbajele specifice la nivelul "comunicrii între celule" au rolul de a sincroniza pri din organism pentru ca acesta, în ansamblu, s poat funciona... Atunci când ne bucuram de o privelite frumoas i simim parfumul ierbii proaspt cosite, i, inspirai de aceste triri compunem o melodie, la nivelul întregului nostru corp se desfoar mii de reacii chimice (mesaje codate în "alte limbi"), se nasc i mor celule din componena organelor din care suntem alctuii... Întreaga noastr "infrastructur" particip activ, pe diferite paliere de organizare i prin diferite "limbaje" la aceast manifestare. Ar fi absurd s studiem oricât de atent o celul în sperana c vom descoperi fie i un cuvânt din poezia creat de individul de la care am prelevat-o. Este deci evident c este necesar o alt abordare, o alt metodologie de studiu pentru aceast clas de sisteme. Putem spune deci c, un sistem Complex este un sistem ce are o structur ierarhizat, manifest comportri diferite pe diferite paliere de organizare, are o evoluie ce depinde de context, de mediu, caracterizat de perioade de ,,calm" i perioade de ,,criz" în care sunt de ateptat tranziii de faz (salturi, discontinuiti) definite ca variaii brute în structura energo-material a subsistemelor componente sau a sistemului însui, salturi prin care se asigur o adecvare continu pe toate palierele de organizare a sistemului i între toate elementele ce definesc ansamblul sistem­mediu. A surprinde

i caracteriza Complexitatea este o provocare adresat minii omeneti care trebuie s îi structureze un cadru ontologic nou, un set de concepte i o metodologie, respectiv o tehnic experimental adecvat, calitativ diferit ce cea cu care s-a obinuit în cadrul abordrii tiinifice tradiionale. Rezumând caracteristicile unui sistem complex putem afirma c : · un sistem complex nu poate fi analizat principial prin fragmentarea sa în pri, este alctuit din elemente ce au sens doar în integritatea sistemului; are evoluie nepredictibil (exceptând cel mult un interval scurt de timp numit orizont temporal); poate suferi transformri brute, oricât de mari, fr cauze exterioare evidente; prezint aspecte diferite în funcie de scara de analiz; · se deosebete principial de un sistem complicat prin faptul c dificultatea de predicie nu se afl în incapacitatea observatorului de a lua în calcul toate variabilele ce ar influena dinamica acestuia, ci în sensibilitatea sistemului la condiiile iniiale (condiii iniiale uor diferite conduc la evoluii extrem de diferite), la care se adaug efectul unui proces de auto-organizare (proces determinat de însi interaciunile dintre subsistemele componente i care are ca efect apariia spontan - nepredictibil principial - a unor relaii de ordine); un sistem complex se poate modela i studia într-un spaiu topologic echivalent, denumit spaiul fazelor, în care se definesc noiuni specifice: atractori i repulsori, bazin de atracie, traiectorii, cicluri limit, etc. În acest context se poate vorbi de o modelare funcional, mult mai abstract i "dezlegat" de constrângerile impuse de o "anatomie" i o "fiziologie" concret. În timp ce modelarea clasic pornete prin a aproxima ceea ce "se vede", modelarea funcional implic identificarea unui sistem dinamic echivalent a crui comportare este analizabil prin metode specifice, cu un grad extrem de ridicat de generalizare; un sistem complex are o evoluie ce nu rezult din analiza rspunsului la un stimul dat (analiz dinamic); altfel spus, dinamica i evoluia unui sistem complex sunt dou probleme distincte, dar interdependente, ce necesit abordri specifice.

·

·

"I think the next century will be the century of complexity". Stephen Hawking

3. Ce este tiina Complexitii i care sunt întrebrile fundamentale la care încearc s rspund

tiina Complexitii poate fi considerat un set de modele i teorii capabile s permit înelegerea raportului: local­global, parte-întreg într-o manier suficient de general ca s poat fi aplicat de la studiul viului, pornind de la gene ctre organisme i ecosisteme, i pân la studiul tranziiilor de la atomi la materiale i produse, de la calculator la reele locale i internet, de la cetean la grup i societate. tiina complexitii poate fi vzut ca o tiin integratoare, capabil s asigure un mod de abordare interdisciplinar, s genereze strpungeri între domenii diferite de cunoatere, s creeze puni de legtur între specialitii diferitelor domenii de studiu i, nu în ultimul rând, s accelereze fluxul de cunotine i informaii ctre societate. Prin capacitatea de a angrena echipe interdisciplinare formate din specialiti provenii din coli i culturi diferite în studii de importan strategic precum cele impuse de implementarea dezvoltrii durabile, aceast tiin a Complexitii este considerat azi pilonul central ce permite restructurarea cunotinelor dobândite pân în prezent de omenire, într-o paradigm coerent, comprehensibil la toate nivelele sociale i generatoare a principalelor activiti impuse de co-evoluia Om-Mediu. tiina Complexitii a devenit un mod de a aborda Realitatea i nu trebuie confundat cu principalele modele, teorii i tehnici de msur pe care le utilizeaz: Teoria Reelelor, Teoria haosului determinist, Teoria Catastrofelor, Geometria Fractal, Teoria Bifurcaiilor, Sinergetica, Morfomatica, etc. tiina Complexitii încearc s rspund la o seam de întrebri considerate fundamentale i ierarhizate de comunitatea tiinific mondial astfel: 1. Cum se poate studia procesul de genez a unui sistem (emergen, auto-poiesis, auto-organizare), dincolo de studiul unui sistem existent i cum se desfoar procesul de autoreglare necesar pstrrii homeostaziei sistemului în contextul unor fluctuaii importante ale mediului în care acesta funcioneaz (fluctuaii intrinsec existente în mediu, peste care se suprapun variaii generate de însi dinamica i evoluia sistemului analizat)? 2. Cum se poate reconstrui dinamica unor sisteme ierarhizate din studiul datelor experimentale? Care este nivelul de detaliere necesar pentru un studiu coerent? Cum trebuie plasai senzorii pentru a surprinde în mod esenial interaciunile ce se desfoar pe ierarhii de subsisteme, (de jos în sus respectiv a celor de corecie: de sus în jos)? 3. Cum se poate evalua obiectiv un sistem complex atunci când însi definirea frontierei este o problem dificil i, în plus se manifest i dependena sistemului fa de istoria cumulat în evoluia sa, respectiv de particulariti ale evoluiei mediului? 4. Cum poate fi utilizat practic experiena dobândit din studiul în spaiul fazelor a sistemelor dinamice neliniare? Cum se pot identifica experimental atractorii i atractorii strni, familia de traiectorii ciclice, periodice sau haotice i cum poate fi

condus un asemenea sistem atunci când spaiul fazelor este cunoscut? Cum poate fi aplicat în practic ideea de ,,control al haosului"? 5. Care ar fi palierele definitorii de organizare în cadrul sistemelor complexe ierarhizate i care sunt caracteristicile spatio-temporale ale acestora? Cum se influeneaz reciproc fenomene desfurate cu viteze de evoluie diferite i cum putem aborda o structur de sisteme complexe ce co-evolueaz? 6. Cum poate fi interpretat în acest context al tiinei Complexitii apariia i dezvoltarea Contiinei, a dezvoltrii continue a civilizaiei speciei umane? Este Contiina rezultatul unui proces de auto-poiesis (proces emergent) în condiiile adaptrii continue i de lung perioad a unei reele auto-generate, la însi funciile generate de aceasta? De remarcat faptul c, pentru a putea rspunde la toate întrebrile de mai sus, este necesar: - adecvarea contextului experimental la cerinele noi impuse de studiul sistemelor complexe (sisteme disipative ce evolueaz departe de echilibrul termodinamic), modificarea corespunztoare a aparaturii de msur i control i adecvarea protocolului experimental de o manier capabil s surprind aspecte eseniale ale sistemelor complexe, pregtirea specialitilor pentru a putea opera creativ în acest "univers conceptual nou", formarea abilitilor de a lucra în echipe multiculturale, inter i transdisciplinare.

-

4. Câteva observaii i precizri în contextul unei abordri din perspectiva Complexitii a) conceptul de evoluie în cazul sistemelor complexe se refer la fenomene de sinergie, de auto-organizare, de transformare prin modificri spontane ale structurii material-radiative, fiind diferit de sensul comun utilizat pentru a descrie traiectoria unui sistem dinamic. Studiul proceselor de autoorganizare, al fenomenelor de sincronizare a oscilatoarelor haotice sau a fenomenelor de rezonan stocastic au determinat accentuarea diferenelor specifice dintre obiectul de studiu al tiinei clasice i cel al tiinei complexitii. În acest sens, se poate accentua diferena semantic asociat cuvintelor: dinamic i evoluie. Se poate spune c tiina clasic studiaz dinamica sistemelor, utilizând în acest scop sisteme de ecuaii difereniale, liniare sau neliniare. Prin aceste studii se poate defini obiectiv rspunsul sistemului la un stimul exterior, la o for perturbatoare. Evoluia în timp astfel determinat nu are aceeai încrctur

semantic cu cuvântul evoluie utilizat în studiul sistemelor complexe. În acest ultim caz, studiul evoluiei sistemului presupune înelegerea modului i mecanismelor prin care are loc integrarea evenimentelor locale (dinamicilor locale) într-un comportament general, dificil sau imposibil de surprins de ctre teoria general a sistemelor dinamice i asta datorit a cel puin dou proprieti eseniale ale sistemelor complexe: dependena de context i implicit sensibilitatea la condiiile iniiale [27,28,29] respectiv salturile calitative ce se manifest spontan prin procese de tip autoorganizare [30,31]. Altfel spus, istoria (contextul) nu poate fi reprodus i implicit o legtur cauzal poate fi definit doar sub orizontul temporal specific fiecrui caz în parte. Dezvoltarea tiinei computaionale, apariia agenilor inteligeni i a modelelor de tip automat celular a permis studiul sistemelor ierarhizate [32,33] ce evolueaz departe de echilibrul termodinamic i care evideniaz un comportament de auto-organizare. Din aceast perspectiv se poate afirma c tiina complexitii i instrumentele teoretice ce se dezvolt din aceasta sunt capabile s defineasc un nou domeniu al cunoaterii i anume cel al studiului evoluiei sistemelor complexe, în care cuvântul evoluie are sensul accentuat mai sus. (cu aplicabilitate imediat la mecanica ruperilor, germinarea fisurilor i percolaii, uzura sistemelor fizice, comportamentul unor biomateriale i a materialelor inteligente etc. în sociologie, economie, mediu.) b) În geneza i evoluia sistemelor complexe, regimul tranzitoriu este predominant, starea critic este robust, sistemul suferind permanente restructurri în raport cu fluxurile de informaie i energie care-l strbat; acest fapt impune utilizarea de metode adecvate de analiz i studiu. Dat fiind importana regimurilor tranzitorii în studiul sistemelor complexe, care principial nu ajung la echilibru termodinamic, fapt pentru care evoluia acestora poate fi vzut ca o succesiune de regimuri tranzitorii. Remarcabil în acest sens este abordarea propus de Prigogine asupra sistemelor disipative care evolueaz departe de echilibrul termodinamic [34], respectiv conceptul de ,,local activity,, [35] formulat de Chua, inventatorul oscilatorului haotic. Din aceast perspectiv, întreaga metodologie de abordare precum i întreg ansamblul de tehnici i echipamente de msur trebuie reevaluat i adaptat în consecin. Este evident limita unor metode clasice de evaluare a fluctuaiilor neperiodice, precum analiza Fourier (des utilizat în evaluarea comportamentului dinamic al unor sisteme fizice i evident în diagnoz i conducerea unor procese industriale, dar inadecvat în domeniul biologiei, ecologiei, sociologiei i a crei limit principial o constituie "tergerea" amprentei distribuiei în timp a energiei pe durata T a analizei, transformata Fourier ofer utilizatorului doar valorile medii pe intervalul de analiz). Pentru a surprinde structura variaiei în timp a energiei radiate sau absorbite de un sistem, s-au elaborat metode noi de evaluare, special concepute pentru a evidenia concentrri de energie în domeniul timp ­ frecven. Astfel, transformata Wavelet [36,37], respectiv clasa de transformri Wigner-Ville [38,39], sunt câteva metode moderne, capabile s surprind amprente ale regimurilor dinamice asociate evoluiei unui sistem. Prin aceste metode, o serie temporal este transpus într-o imagine (patern) ce conine informaii legate de dinamica timp - frecven a unor evenimente scurte, ce pot fi la rândul lor precusoare ale unor transformri critice. Aplicaia practic este imediat în diagnoza i controlul automat al sistemelor

tehnologice i evident în studiile ce urmresc o mai bun înelegere a cuplajelor dintre diferite sisteme . c) Evoluia unui fenomen "dens" într-un spaiu de dimensiune fractal, observat dintr-un spaiu euclidian superior, apare observatorului ca fiind discontinuu. Se pune astfel problema definirii unor metode specifice pentru identificarea unitii evenimentului observat. Studiul poceselor ce manifest criticalitate autoorganizat au sugerat c pentru anumite sisteme, cauze minore pot avea efecte de orice mrime. Altfel spus, nu exist o legtur strict cauzal i asta datorit iniializrii unui proces de tip avalan în cadrul unui sistem ce a cumulat într-o manier unic i nereproductibil o energie intern pân la un prag critic. În aceste sisteme, o catastrof (eveniment major) poate fi generat atât de cauze externe majore, cât i de instalarea unei stri critice la care micile perturbaii pot determina efecte majore. Se remarc dificultatea de a evalua unitatea unui eveniment definit de o dimensiune fractal i care se desfoar într-un spaiu Euclidian. În acest caz, evenimentul apare observatorului ca fiind discontinuu, fragmentat, dei fiecare parte analizat aparine aceluiai eveniment (o avalan are o structur discontinu dei este un singur eveniment). Se impune o cretere a interesului pentru studii pe modele de tip Bak pentru a identifica modaliti de abordare, de identificare a strilor critice, a precursorilor pentru evenimente majore precum i a modului în care se pot efectua msurtori cantitative, respectiv a modului în care trebuie plasai senzorii (numrul lor i poziia de amplasare) pentru o caracterizare obiectiv, cantitativ a dinamicii i evoluiei unui asemenea sistem. În acest context este de mare importan elaborarea de studii capabile s identifice amprenta unui eveniment pentru a-l deosebi de amprenta unei însumri de observaii provenite de la multe evenimente, a cror dependen de context, le-a afectat într-o anumit msur. d) Pentru a modela instabilitatea sistemelor fizice nu trebuie introdus un termen stohastic într-o ecuaie determinist, ci trebuie studiat corespunztor i complet ecuaia diferenial respectiv. Teoria Haosului determinist definit în principal de ctre Feigenbaum prin descoperirea constantei haosului i implicit a comportamentului de pierdere a stabilitii prin dublarea perioadei (scenariul de tranziie la Haos a lui Feigenbaum) este considerat dup cuantic a doua mare strpungere teoretic a secolului trecut. Rezolvarea propus de Feigenbaum, i mai ales identificarea de ctre Chua a aplicaiei practice a scenariului de tranziie la haos în cadrul oscilatoarelor haotice i a sincronizrii circuitelor haotice, sugereaz faptul c: abordarea analitic a ecuaiilor difereniale este echivalent cu abordarea unui sistem fizic pentru care timpul de rspuns pe bucla de feedback este infinit mic (dt) i implicit, orice fluctuaie este corectat instantaneu. Din acest motiv atât sistemul, cât i soluia sunt principial stabile. Altfel spus, abordarea modelrii dinamicii unor sisteme fizice prin utilizarea sistemelor de ecuaii difereniale este limitat principial, iar introducerea unor termeni stohastic nu face decât s adapteze, mai mult sau mai puin formal, modelul teoretic analitic la realitatea observabil. În cazul parabolei lui Feigenbaum se obine un comportament ce

conine implicit, în aceeai structur formal, atât stabilitatea, cât i instabilitatea, i asta dependent de un parametru de control. e) tiina Computaional a permis o nou form de simulare, complementar celei analitice (automatele celulare). Acest mod de simulare se poate urmri emergena unor proprieti manifestate la scar global i care nu au fost definite de axiomatica utilizat la scar local, dând astfel expresie fenomenului de sinergie i emergen. Utilizarea calculatorului în simularea proceselor de agregare (structurare) respectiv fragmentare (rupere, disociere) prin modele de tip automat celular sau al particulei cltoare, a reprezentat în acelai timp i o strpungere conceptual. Astfel, a fost posibil o alt abordare, principial diferit de cea clasic i anume, reconstrucia într-un mediu abstract (cel numeric) a dinamicii i evoluiei unui sistem (geneza unui sistem definit local, dar observat global). Definirea unor subsisteme (celule) cu anumite proprieti i a unor legi de interaciune dintre acestea (legi fixe sau modificabile dup anumite condiii prestabilite) urmat de determinarea i vizualizarea permanent a strii fiecrui subsitem în urma tuturor interaciunilor manifestate, a generat un mod nou de modelare i a dat un nou sens conceptului de simulare [40]. De la simularea clasic, bazat practic pe vizualizarea variaiei în timp a soluiilor ecuaiilor difereniale - modelul matematic, simularea computaional specific studiului sistemelor complexe reface într-o mare msur geneza sistemului, fr a avea un model matematic în sensul unor ecuaii sau sisteme de ecuaii, ci doar în baza unui set de legi locale i de condiii de interaciune. Acest mod de abordare are mare aplicabilitate în simularea proceselor de solidificare a materialelor cu compoziii complicate, în simularea proceselor de fragmentare fiind eseniale pentru dezvoltarea domeniului biomaterialelor i al materialelor inteligente. f) Evaluarea structurilor neregulate prin metode fractale este complementar abordrii statistice, motiv pentru care se recomand aplicarea simultan a acestor metode în scopul îmbuntirii capacitii de recunoatere (discriminare / clasificare) i structurare a unei teorii adecvate. Evaluarea cantitativ a neregularitilor, atât a celor spaiale (rugoziti, structuri arborescente etc.), cât i a celor temporale (fluctuaii a unor parametrii fizici: serii temporale neperiodice) este, în general, realizat prin metode statistice. Valorile astfel obinute, dei au o mare importan practic, nu sunt în msur s caracterizeze cantitativ structura neregularitii. Este cunoscut faptul c orice evaluare statistic presupune utilizarea unui operator de tip sum (integral). Se tie, îns, c adunarea este o operaie comutativ, motiv pentru care orice permutare a aceluiai volum de date va conduce la aceleai valori pentru sum dei, ordinea termenilor poate avea semnificaie (poate descrie un patern) fiind semnificativ i determinant în cazul unei interaciuni informaionale. Putem afirma astfel, c de multe ori, metodele clasice aplicate pentru a valida o nou ipotez, pot conduce la rezultate negative, nu din cauza faptului c ipoteza este neadevrat, ci c ea este verificat prin intermediul unei proceduri, a unui algoritm inadecvat, incapabil s surprind esena postulat de ipotez.

Utilizarea acestei observaii în cazul procesului de fragmentare a unui solid evideniaz o serie de proprieti universale, respectiv identificarea unor invariani caracteristici ai procesului de rupere ce nu depind de mrimea sau de natura materialelor i nici de tehnica de fragmentare. Aceast "amprent" specific este evideniat doar în cazul studiului statistic al fragmentelor obinute pornind de la o masa unitar (un bloc, o unitate) i nu este evideniabil dac se amestec fragmente provenite din spargerea mai multor blocuri. Studii speciale de mecanica ruperilor au artat c distribuia fragmentelor dup dimensiune (mas), obinute printr-un mecanism oarecare de rupere (lent sau exploziv) urmrete o curb polimodal, cu maxime situate dup o lege putere. Modul de reprezentare clasic (funcia de repartiie) i mai ales amestecul fragmentelor provenite de la blocuri sau "întregi" diferii au fost în msur s tearg aceast amprent a fragmentrii unui întreg. Se poate afirma deci, c exist o amprent specific fragmentrii unui întreg, dar în acelai timp semnificaia statistic a acestei amprente, deduse din numrul mic de fragmente obinute în urma ruperii, este slab. Observaia este util în expertiza unor accidente (explozii) în care se poate stabili dac o anumit colecie de fragmente au provenit de la un singur obiect, dar i în imaginarea de noi experimente astfel structurate încât s permit identificarea de noi proprieti de material, mascate de modul de investigare i evaluare a proprietilor fizice i mecanice utilizat. Pe lâng aceste aspecte pragmatice putem formula o observaie cu caracter epistemic. g) În spatele conceptului de armonie definit de estetic i teoria artei se ascund o seam de proprieti speciale asociate Formei, Dac tiina clasic a urmrit determinarea unor invariani (legi, legturi cauzale stabile) într-un Univers guvernat de fluctuaii, se poate afirma c tiina Complexitii în ansamblu studiaz rolul fluctuaiei în geneza i stabilitatea unui sistem complex. Din aceast perspectiv, rolul fluctuaiilor neperiodice, considerat clasic a fi "zgomot" devine un rol central, el fiind surs de stabilitate sau surs de informaii pentru diagnoza sistemului. Din acest motiv, se pune accent pe metodologia de evaluare a fluctuaiilor, a regimurilor nestaionare, pe identificarea de patern-uri cu aspect aparent neregulat. O observaie esenial o reprezint apariia în cadrul optimizrii conducerii unui proces eminamente instabil a unui cuplaj între elemente analogice i elemente discrete ale buclelor de reglare, definite de constante de timp diferite dar legate între ele printr-o constant în care apare numrul de aur (un numr cu puternice rezonane filozofice, dar care se evideniaz din ce în ce mai des în cadrul studiilor de matematic i biomatematic ca fiind un exponent al construciilor naturale, autosimilare). Studiile realizate au condus la formularea explicit a unei tematici de cercetare fundamental în jurul genezei formei i rolul formei în stabilitatea unui sistem complex, scufundat într-un mediu natural cu care sistemul este obligat s co-evolueze.

5. Concluzii tiina Complexitii poate fi considerat o nou paradigm, atât prin baza conceptual în care opereaz, principial diferit de cea clasic, cât mai ales prin metodologia specific de evaluare, inventat special pentru a acoperi noi cerine impuse de teoriile si modelele structurate. tiina Complexitii s-a nscut în 1987, prin structurarea institutului de la Santa Fe, ca urmare a sintezei integrative a unor teorii i modele ce au valorificat creativ tranziia de la o abordare liniar în modelarea Realitii la una neliniar, tranziie sprijinit conceptual i logistic de apariia i dezvoltarea calculatorului electronic i a inteligenei artificiale. tiina Complexitii modific o seam de prejudeci , concepte, valori i credine care spun c: · Ceva se întâmpl pentru c ceva acioneaz (cauz i efect), · Universul este ordonat, se supune unor legi naturale i funcioneaz aidoma unei maini foarte complicate. · Putem înelege ce se întâmpl în Realitate prin fragmentarea Realitii în pri, urmat de analiza amnunit a prilor (atitudine reducionist). · În vederea unui studiu, un sistem se poate izola, descompune în pri, studia separat, fiecare în parte (analiz), întregul fiind astfel cunoscut din însumarea efectelor prilor componente (sintez - principiul superpoziiei). · Fluctuaiile neperiodice ale unor parametri termodinamici sunt o expresie a imperfeciunii sistemelor i nu au o relevan în studiul acestora, cci au tendina natural de a se atenua în timp. Cele de mai sus, consecine directe ale modului de abordare linear a Realitii au fost definite de modele i teorii furnizate de fizica secolelor XVII i XVIII i care afirm c: · Un fenomen fizic poate fi izolat de mediul în care se desfoar (se poate face abstracie de context), · Interaciunile dintre diferite fenomene fizice izolate se desfoar astfel încât se obine o descriere apropiat de realitate prin însumarea efectelor pariale (principiul superpoziiei), · Fenomenele sunt principial reproductibile i independente de subiect (de observator) Acest mod de abordare, generalizat ca atitudine reducionist, s-a "metabolizat" la nivelul societii actuale, devenind principala paradigm activ azi datorit succesului reportat în predicia unei importante clase de procese i fenomene fizice care a permis structurarea societii industriale i germinarea societii informaionale. tiina secolului XX pune îns în discuie limita abordrii liniare, reducioniste. Astfel, în domeniul particulelor elementare (la micro scar), enunarea principiului de incertitudine a lui Heisenberg evideniaz natura profund a hazardului ca fenomen intrinsec desfurrii proceselor în natur i subliniaz existena unei relaii speciale între observator i fenomenul observat (definete o limit de observabilitate, incapacitatea observatorului de a determina experimental, simultan i cu precizie absolut, poziia i viteza unei particule de exemplu). La limita opus, cea a Universului

(macroscar), relativitatea generalizat a lui Einstein aduce în discuie relaia complex dintre spaiu i timp. Studiile efectuate la scara umanului (mezoscar) au condus la formularea Teoriei Sistemelor Disipative a lui Prigogine, a Teoriei Catastrofelor i în mod special a Teoriei Haosului Determinist care evideniaz o proprietate esenial i anume sensibilitatea la condiii iniiale a sistemelor neliniare. Printre consecinele ce decurg din aceste teorii, care se adun într-un set de principii, observaii, modele i metode de evaluare, se structureaz o nou paradigm i se definete o nou tiin, cea a Complexitii putem aminti: · Lipsa de predictibilitate a unor sisteme neliniare nu este datorat imperfeciunilor sistemului, a existenei unor fluctuaii aleatoare ce se manifest la scara microscopic, ci este datorat însi naturii acestor sisteme pentru care, mici variaii ale condiiei iniiale pot conduce la rezultate complet diferite, prin aceleai mecanisme implicate (sensibilitate la condiii iniiale; haos determinist, rezonan stochastic, rezonan haotic, sincronizarea oscilatoarelor haotice); · Sistemele cu comportare neliniar sunt dificil sau imposibil de abordat din perspectiva unei legturi cauzale i asta pentru c, evoluia lor fiind dependent de context, nu poate fi principial reproductibil. Altfel spus, sistemele complexe nu satisfac una din cerinele paradigmei clasice i anume de a fi reproductibile i implicit descrise cauzal. Se poate spune c, în evoluia lor exist un interval limitat de timp în care sistemele se comport asemntor (orizont temporal) i în care predictibilitatea este satisfctoare i metodologia clasic utilizabil. În afara acestei limite este necesar utilizarea unor metode i tehnici noi, specifice, · Sistemele complexe manifest criticalitate auto-organizat (modelul movilei de nisip a lui Per Bak) sau altfel spus, un sistem complex evolueaz în jurul unor stri critice (starea critic este starea normal, robust fa de variaii exterioare; sistemele complexe nu evolueaz ctre o stare de echilibru, ci sunt meninute departe de echilibrul termodinamic prin intermediul consumului de energie ­ sisteme negentropice, sisteme disipative); · Sistemele complexe nu pot fi analizate nici prin fragmentarea lor în subsisteme mai simple i nici independent de context. Complexitatea i implicit natura intim a acestora rezid tocmai în adaptarea continu (co-evoluia) a subsistemelor la dinamica mediului; · Sistemele complexe prezint de cele mai multe ori un comportament haotic, generând în evoluia lor o mare varietate de pattern-uri, ce rezult ca proprietate intrinsec sistemului i nu ca rezultat al unor evenimente exterioare; · Atenia în studiul sistemelor complexe nu mai este concentrat în jurul strii de echilibru ci în studiul dezechilibrelor, a punctelor critice, a bifurcaiilor potenial posibile. · Studiul proceselor neliniare, complexe definete o alt faet a timpului: un timp intrinsec legat de sistem, ireversibil, istoric, marcat de evoluia sa, care prezint alternane între perioade de structurare i destructurare, de apariia i dispariia unor relaii i structuri. O asemenea abordare este mult mai adecvat pentru studiul fenomenelor astro-biogeofizice, a celor ecologice, sociale, economice i politice i implicit ofer soluii, modele

i tehnici de evaluare cantitativ pentru anumite observaii i legi empirice evideniate pân în prezent doar calitativ. Este evident c principalii beneficiari ai acestei noi abordri vor fi biologii, psihologii, sociologii, economitii, managerii, politologii, ecologii, iar rezultatul final al acestui demers poate fi dezvoltarea sustenabil a umanitii.

Bibliografie

[1]. Our Common Future (Paperback), World Commission on Environment and Development, (1987) [2]. Our Common Future, Our Progress: Content Analysis of Focus Groups and Public Meetings, Cambridge, (1999) [3] Kump, Lee R., Kasting J. F., Crane R.G., The Earth System. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, (2000) [4] Lovelock J.E., Gaia: A New Look at Life on Earth, New York: Oxford University Press, (2000) [5] Knowledge societies. Information technology for sustainable development, Robin Mansell and Uta Wehn (Editors) published for and on behalf of the United Nations, Commission on Science and Technology for Development, Oxford University Press, New York, (1998). [6] Living Roadmap for Complex Systems Science, Edited by Paul Bourgine (1) and Jeffrey Johnson, (ONCE_CS_RoadMap_V22.pdf), (2006) [7] Lovelock J. E., Healing Gaia: Practical Medicine for the Planet, Diane Pub Co, (1991) [8] http://www.complexity.ecs.soton.ac.uk/ [9] http://en.wikipedia.org/wiki/Pareto_distribution [10] http://pespmc1.vub.ac.be/SINGULAR.html [11] Prigogine, I., Stengers, I., Order Out of Chaos: Man's New Dialogue with Nature, London: Heinemann, (1984) [12] Cramer, F., Chaos and Order: The Complex Structure of Living Things, New York: VCH, (1993) [13] Kaye, B., Chaos & Complexity, New York: VCH, (1993) [14] Ott, E., Chaos in Dynamical Systems, Cambridge University Press, (1993) 15] Chaos Theory, The Columbia Encyclopedia, Sixth Edition (2007) [16] Thom R., Structural Stability and Morphogenesis, Westview press, (1971) [17] Haken, H., Mikhailov, A., Interdisciplinary Approaches to Nonlinear Complex Systems, London: Springer-Verlag , 1993 [18] Tian Ma, Shouhong W., Bifurcation theory and applications, World Scientific Series on Nonlinear Science, Series A - Vol. 53, (2005) [19] Mandelbrot, B., The Fractal Geometry of Nature, San Francisco: W. H. Freeman,(1977) [20] Vicsek T., Fractal Growth Phenomena, World Scientific, Singapore, (1992) [21] Bejan A., Shape and structure, from engineering to Nature, Cambridge University Press, (2000) [22] Abraham, R.H., Dynamics and Self-Organization in Self-Organizing Systems: The Emergence of Order, F. Eugene Yates [Ed.], NY: Plenum Press, 1987 [23] Kauffman, S., Origins of Order: Self-Organisation and Selection in Evolution, Oxford: Oxford University Press, (1993) [24] Bak, P., How Nature Works, New York: Copernicus, (1996)

[25] Radu Dogaru, Murgan A.T., Chaotic Resonance Theory, a New Approach for Pattern Storage and Retrieval in Neural Networks, Proceedings ICNN'95, Vol. 6, pp. 3048, (1995) [26] Zozor, S., Amblard, P.O., Stochastic resonance in discrete time nonlinear models, IEEE Transactions on Signal Processing, 47, pp. 108-122, (1999) [27] Pikovsky A., Rosenblum M., Kurths J., Synchronization: A Universal Concept in Nonlinear Sciences, Cambridge University Press, (2001) [28] Lewin, R., Complexity: Life on the Edge of Chaos, London: Phoenix, (1999) [29] Bar-Yam, Y., Dynamics of Complex Systems, Reading, Mass: Addison-Wesley, (1997) [30] Holland, J., Emergence: From Chaos to Order, Reading, Mass: Addison-Wesley, (1998) [31] Maturana, H.R., Varela F., Autopoiesis and Cognition: The Realization of the Living, Dordrecht/Boston: Reidel, (1980) [32] Constantinescu, P., Sinergetica, Teoria generala a sistemelor ierarhizate, Ed. Tehnica si Stiintifica, (1990) [33] McKelvey, B., Self-organization, Complexity, Catastrophe, and Microstate Models at the Edge of Chaos, Baum and McKelvey, (1999) [34] Prigogine I. From Being to Becoming: Time and Complexity in the Physical Sciences, W. H. Freeman, San Francisco, (1980) [35] Chua L., Local Activity Is The Origin Of Complexity, Complexity Digest 08, (2006) [36] Daubechies Ingrid, 10 lectures on wavelets. SIAM, Philadelphia, 1992. [37] Muzy J. F., Bacry E., Arneodo A., The multifractal formalism revisited with wavelets.

Intl. J. Bifurcation and Chaos vol. 4, pp. 245_302 (1994)

[38] Classen, T., Mecklenbräuker W.F.G., The Wigner Distribution - A Tool for Time-Frequency Signal Analysis: Part I - Continuous-time Signals, Philips J. Res., 35(3), pp. 217-250, (1980) [39] Cohen, L., Time-frequency analysis, Prentice Hall, Englewood Cliffs, (1995) [40] Wolfram, S. A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, (2002).

Information

Incalzirea globala ­ efecte antropice, efecte biogeofizice; privire speciala asupra suprafetei Romaniei

19 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

128108


Notice: fwrite(): send of 203 bytes failed with errno=104 Connection reset by peer in /home/readbag.com/web/sphinxapi.php on line 531