Comportamento emergente: differenze tra le versioni

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L''''Emergenza''' è un principio che descrive il comportamento dei [[sistemi complessi]]. Può essere definita come il processo di formazione di schemi complessi a partire da regole più semplici. PuòSi può trattarsitrattare di un processo dinamico, come l'evoluzione del [[cervello]] umano attraverso migliaia di generazioni successive, oppure l'''emergenza'' può avvenire trascendendo livelli di grandezza diversi, come nel caso di una quantità macroscopica di [[neuroni]] che costituisce un cervello umano capace di pensiero (nonostante i neuroni non siano di per sè coscienti).

Un fenomeno, per essere definito ''emergente'', deve essere inaspettato e imprevedibile da un livello di osservazione più basso. Spesso nei livelli più bassi il fenomeno non sussiste o è presente solo in tracce.

Un fenomeno chiaro, come ad esempio la probabilità crescente di trovare un candito in una fetta di torta al crescere della dimensione della fetta, non richiede il ricorso al principio di emergenza per essere spiegato. Si potrebbe invece considerare l'''emergenza'' della consistenza della torta come un fenomeno complesso risultante dal processo di lievitazione e dalla combinazione degli ingredienti.

Non esiste consenso tra gli scienziati su quanto bisogna considerare il principio di emergenza come spiegazione. E'difficile riuscire a classificare senza ambiguità un fenomeno come ''emergente'', e anche quando ciò è possibile, raramente aiuta a spiegare il fenomeno in maniera approfondita. Spesso, si usa definire un fenomeno emergente in assenza di una spiegazione più soddisfacente.

==Proprietà emergenti==

Un '''comportamento emergente''' o '''proprietà emergente''' può comparire quando un numero di entità semplici (agenti) operano in un ambiente, dando origine a comportamenti più complessi in quanto collettività. La proprietà stessa non è predicibile e non ha precedenti, e rappresenta un nuovo livello di evoluzione del sistema. I comportamenti complessi non sono proprietà delle singole entità e non possono essere facilmente riconosciuti o dedotti dal comportamento di entità del livello più basso. La forma e il comportamento di uno stormo di uccelli o di un branco di pesci sono buoni esempi.

Una delle ragioni per cui un comportamento emergente si verifica è che il numero di interazioni tra le componenti di un sistema aumenta combinatoriamente con il numero delle conponenti, consentendo l'emergenza potenziale di nuovi e più impercettibili tipi di comportamento. Ad esempio, le possibili interazioni tra gruppi di molecole si accrescono enormemente con il numero delle molecole,tanto che per un computer è impossibile persino contare il numero di combinazioni di un sistema di sole 20 molecole.

D'altro canto,il grande numero di interazioni non è di per sè sufficiente a determinare un comportamento emergente, poichè molte interazioni potrebbero essere irrilevanti, oppure annullarsi a vicenda. In alcuni casi,un grosso numero di interazioni può in effetti contrastare l'emergenza di comportamenti interessanti, creando un forte "rumore di fondo" che può "zittire" ogni segnale di emergenza; il comportamento emergente potrebbe in questo caso aver bisogno di essere temporaneamente isolato dalle altre interazioni mentre raggiunge una massa critica tale da autosostenersi.

Per cui non è solo il numero di connessioni tra le componenti a incoraggiare l'emergenza, ma anche l'organizzazione di queste connessioni. Un'organizzazione gerarchica è un esempio che può generare un comportamento emergente(una burocrazia può avere un comportamento diverso da quello degli individui umani al suo interno); ma forse in maniera più interessante, un comportamento emergente può nascere da strutture organizzative più decentralizzate, come ad esempio un mercato. In alcuni casi, il sistema deve raggiungere una certa soglia di combinazione di diversità, organizzazione e connettività prima che il comportamento emergente si presenti.

Apparentemente i sistemi con proprietà emergenti o strutture emergenti sembrano superare il [[entropia|principio entropico]] e sconfiggere la seconda legge della [[termodinamica]],in quanto creano e aumentano l'ordine nonostante la mancanza di un controllo centrale. Questo è possibile perchè i sistemi aperti possono estrarre informazione e ordine dall'ambiente.

L'emergenza contribuisce a spiegare perchè la [[fallacia della divisione]] è una fallacia. Secondo una prospettiva emergente l'intelligenza ''emerge'' dalle connessioni tra i neuroni, senza la necessità di ipotizzare un'anima per giustificare che un cervello può essere intelligente, mentre i singoli neuroni di cui esso è costituito non lo sono.

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==Strutture emergenti in natura==

Le strutture emergenti sono schemi non creati da un singolo evento o da una regola. Non c'è niente che comanda al sistemadisistema di formare uno schema, ma le interazioni di ogni parte con il suo intorno causa un complesso processo che porta all'ordine. Si potrebbe concludere che le strutture emergenti sono più della somma delle loro parti, poichè l'ordine emergente non si formerà se le varie parti coesistono solamente: è necessario che interagiscano.

Un esempio biologico è una colonia di formiche. La regina non dà ordini nè dice alle formiche cosa fare. Ogni singola formica reagisce a stimoli,nella forma di odori chimici provenienti dalle larve,dalle altre formiche, da intrusi, cibo e immondizia, e si lascia dietro una traccia chimica che, a sua volta,servirà da stimolo alle altre. Ogni formica è un'unità autonoma che reagisce solamente in relazione all'ambiente e alle regole genetiche della sua specie. Nonostanze la mancanza di un ordine centralizzato,le colonie di formiche esibiscono un comportamento complesso e hanno dimostrato la capacità di affrontare problemi geometrici. Ad esempio, localizzano un punto alla distanza massima da tutte le entrate della colonia per disporvi i corpi morti.

Questo fenomeno è simile ad altre strutture emergenti riscontrate negli insetti sociali, basate principalmente su feromoni e odori chimici. Strutture emergenti si possono osservare per molti animali che vivono in gruppo (sciami di api, stormi di uccelli, branchi di pesci o di lupi, greggi e mandrie di mammiferi,...)

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==Sistemi emergenti nella Cultura e nell'Ingegneria==

I processi o comportamenti emergenti possono essere osservati ovunque,dagli organismi biologici multicellulari all'andamento del traffico, nelle città o nelle simulazioni informatiche e negli [[automi cellulari]]. Il mercato del cambio è un esempio di emergenza su larga scala. Complessivamente regola i prezzi relativi delle compagnie del mondo, ma non ha leader,non esiste cioè un'entità che controlla il funzionamento dell'intero mercato. Gli agenti o gli investitori conoscono solo un limitato numero di compagnie nell'ambito del loro portafoglio,e devono seguire le regole del mercato. Attraverso le interazioni dei singoli investitori emerge la complessità del mercato del cambio nel suo insieme.

Altri esempi conosciuti sono [[Linux]] e altri progetti [[open source]], il [[World Wide Web]] e l'enciclpedia online [[Wikipedia]]. L'emergenza è, al di là dei meriti dei fondatori di Wikipedia Jim Wales e Larry Sanger, la maggior ragione del successo di Wikipedia. Questi progetti decentralizzati e distribuiti non sono possibili senza un grosso numero di partecipanti, di cui nessuno conosce da solo l'intera struttura. Ognuno edita e conosce solo una parte, ma tutti hanno la sensazione di partecipare a qualcosa di più grande di loro. Il [[feedback]] dall'alto aumenta motivazione e unità, mentre il contributo dal basso incrementa la varietà. Questa unità nella diversità causa la complessità delle strutture emergenti.

Le strutture emergenti appaiono a diversi livelli di organizzazione. L'autoorganizzazione emergente appare spesso nelle città in cui non c'è una pianificazione che predetermina quello che sarà l'aspetto della città.

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*[[Meccanica statistica]]. La meccanica statistica nasce dal concetto di utilizzare insiemi grandi abbastanza da poter ignorare le fluttuazioni rispetto alla distribuzione più verosimile. Di conseguenza, è stato necessario modifcare o abbandonare alcuni concetti in relazione ai sistemi microscopici, in cui le fluttuazioni diventano (relativamente) importanti per una descrizione realistica del sistema. Ad esempio, piccole masse non mostrano evidenti cambiamenti di fase di primo ordine, come la fusione, e al limite non è possibile categorizzare chiaramente la massa come liquida o solida, poichè questi concetti si possono applicare solo ai sistemi macroscopici.

*La [[temperatura]] è spesso usata come esempio di comportamento emergente macroscopico. Nella dinamica classica,il momento istantaneo di un numero abbastanza grande di particelle all'equilibrio è sufficiente a calcolare l'energia cinetica media per grado di libertà, che è proporzionale alla temperatura. Per un piccolo numero di particelle i momenti istantanei non sono statisticamente sufficienti a determinare la temperatura del sistema. Tuttavia, utilizzando l'[[ipotesi ergodica]], è possibile ottenere la temperatura normalizzando i momenti per un periodo sufficientemente lungo di tempo.

In alcune teorie di fisica delle particelle, anche le grandezze di base come [[massa]],[[spazio]],[[tempo]], sono considerate fenomeni emergenti, che nascono da concetti fondamentali quali il [[bosone di Higgs] o le [[teoria delle stringhe|stringhe]]. In alcune interpretazioni della [[meccanica quantistica]],la percezione di una realtà deterministica, in cui ogni oggetto ha una definita posizione, momento,ecc.,è in realtà un fenomeno emergente, mentre il vero stato della materia viene descritto come una [[funzione d'onda]] che non ha bisogno di avere posizione o momento definiti.