vrijdag 18 januari 2013

Complex Adaptief Systeem - CAS

Waldrop 1993, Kauffman 1993, Holland 1995

De catastrofe- en chaostheorie zijn macroscopische theorieën. Zij beschrijven de veranderingen van "het systeem " als één geheel. De zelfordeningtheorie beschrijft niet alleen het groter geheel, echter ook het gedrag op microscopisch niveau, met name met betrekking tot voorkeursfluctuaties. Deze drie theorieën spelen zich af in de turbulente stromen van Materie (M), Energie (E) en Informatie (I), met een mooi woord Panta Rhei. Het CAS werd primair voorgesteld vanuit de informatica. Echter levende wezens nemen ook materie en energie (voedsel) tot zich, en zijn minstens net zo belangrijk. Dit blog is terug te lezen in "Van bovenkamer naar onderbuik".

Zo'n CAS gedraagt zich als dissipatieve structuur, die zichzelf kan aanpassen aan veranderende omstandigheden. Zo’n dissipatieve structuur kunt u zich voorstellen middels een draaikolk of een onweersbui. Belangrijke aspecten zijn catastrofes, afgrenzingen, zelfordening en de theorie van feedback. Pratende over actoren, verbindingen en daarmee weer clusters (gebonden actoren) is het zo aldus Kauffman, dat er een netwerkcatastrofe optreedt, wanneer het aantal verbindingen de helft van het aantal actoren overschrijdt. Op dat moment blijken ineens de meeste wellicht alle actoren al dan niet middels clusters met elkaar in verbinding te staan.  Bijvoorbeeld twee clusters van vier levert bij één extra verbinding een cluster van acht op. Zodoende kunnen steeds grotere en complexere netwerken ontstaan, die zelf alle onderdelen kunnen produceren en combineren voor het netwerk zelf (auto katalyse of closure). Tezamen met materie en energie (voedsel etc.) kan men spreken over "levende" netwerken, het begin van de biosfeer. Volgens Kauffman is dat de biosfeer één groot netwerk vormt, dat superkritische of explosief toenemende verscheidenheid teweeg gebracht heeft. Belangrijk is dat door de levende wezens een scherp onderscheid wordt gemaakt tussen "giftige", xenobiotische en nuttige bouwstenen. Dat vergt van de levende organisatie een fractale begrenzing, waar het ene wel en het andere niet doorheen komt. Het ontstaan van deze begrenzingen is nog onvoldoende onderzocht. Hoe ontstaat orde na het ontstaan en afgrenzen van netwerken ? (microscopisch niveau) 
~~~~~~~~~~~~~
Het gaat hier om “herhalingen” van processen en onder welke condities. Een netwerk van honderd één-input-actoren (bijvoorbeeld schakelaar met lampje), die in meer of mindere mate met elkaar zijn verbonden, levert in een toestandsruimte qua twee tot de macht honderd (2 EXP 100) toestanden op. Dat is onrealistisch lang, één-input-actoren vertonen aan de begrenzing al gauw verstarring. Dit zijn de op zich zelf staande organisaties, stug en star. Zo zijn er wel dynamische processen, waar zich wel cycli voordoen. Doordat er enkele aantrekkers aanwezig zijn, wordt er vanaf een stabiele aantrekker overgesprongen naar een andere aantrekker. Dit gaat gepaard met chaos.  De meeste actoren hebben minimaal twee, drie of meer inputs. Hierdoor werd de “herhaling” minder snel verstoord dan bij een één-input-actor (feedback). Zelfordening kan worden gedefinieerd als : “Het in een enorme toestandsruimte van een gering verknoopt netwerk, via grote fluctuaties, onder druk van een potentiaal, verlaten van een structureel stabiele bassin van een aantrekker. Gevolgd door het zoeken en vinden van een ander, wanneer die druk van het potentiaal wel verwerkt kan worden en die ook weer robuust blijkt voor normale fluctuaties”. Het zoeken tussen het een en het vinden van de ander gaat met chaos gepaard.

John Holland ontdekte de dat in de alle situaties, waar de netwerken betrekking op hadden, er altijd sprake is van een terugkoppeling of feedback, het gaat hier uiteraard om positieve feedback. Daarmee nemen de aanpassingssnelheid en herkenbaarheid van deze netwerken snel toe. Daarmee is CAS compleet. Hoe staat het met de menselijke varianten, gaat het simpelweg om dupliceergedragingen of wel lerend vermogen ?

Geen opmerkingen:

Een reactie posten