Sistema complesso
Un sistema complesso è un insieme in cui gli elementi subiscono continue modifiche singolarmente prevedibili, ma di cui non è possibile, o è molto difficile, prevedere uno stato futuro.
Alcuni esempi di sistemi complessi sono:
- gli automi cellulari
- la crosta terrestre, quando ad esempio si considerano le interazioni che provocano i terremoti
- gli ecosistemi (anche i più semplici)
- i sistemi economici
Proprietà
Complessità
Più alto è il numero e la diversità delle relazioni fra gli elementi di un sistema e più grande è la sua complessità. Le relazioni sono di regola con influssi non lineari.
Un sistema è tanto complesso quanti più parametri sono necessari per la sua descrizione.
Dunque la complessità di un sistema non è una proprietà intrinseca, ma si riferisce sempre ad una sua descrizione, e dipende quindi dal modello utilizzato nella descrizione e dalle variabili che si ritengono rilevanti.
I sistemi caotici sono considerati complessi, sebbene abbiano pochi gradi di libertà.
Comportamento emergente
I sistemi complessi sono sistemi il cui comportamento non può essere compreso in maniera semplice a partire dal comportamento dei singoli elementi che lo compongono, ovvero la cooperazione degli elementi determina il comportamento dei sistemi globali e fornisce ad essi delle proprietà che possono essere completamente estranee agli elementi che costituiscono il sistema.
Questa proprietà è chiamata comportamento emergente, nel senso che dai comportamenti semplici e ben definiti dei singoli componenti del sistema, emerge un comportamento globale non previsto dalle singole parti.
Ne sono un esempio alcuni programmi per computer che simulano parte del comportamento delle termiti: la singola termite (simulata) compie azioni come muoversi e spostare oggetti in modo quasi casuale; globalmente le termiti creano dei mucchi di oggetti, senza che questo sia codificato nel loro comportamento.
Auto-organizzazione
I sistemi complessi sono sistemi dinamici con capacità di auto-organizzazione composti da un numero elevato di parti interagenti in modo non lineare che danno luogo a comportamenti globali che non possono essere spiegati da una singola legge fisica. Alcuni esempi: comunità di persone interagenti, il traffico, il cervello umano. Il campo della scienza che si occupa di studiare e modellare questi sistemi è detto scienza della complessità. Questa proprietà è sfruttata in varie applicazioni pratiche, come ad esempio le reti radio militari e i sistemi anti-intrusione delle reti informatiche.