Siguiendo la tradición de los últimos años, en particular desde el año 2005, el Departamento de Física de la Universidad Rey Juan Carlos organiza  durante los próximos dias 20 y 21 de Noviembre de 2008 y dentro de las actividades científicas que viene realizando en torno a la Física de los Sistemas Complejos, Complejidad 2008: III Encuentro sobre Modelización de Sistemas Complejos en el campus de Móstoles de la Universidad Rey Juan Carlos.

El encuentro que organiza el Departamento de Física de la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid, constituye una apuesta de futuro por un campo de desarrollo científico innovador, e interdisciplinar, cuyo influjo viene manifestandose en la ciencia de los últimos años y con una gran proyeción de futuro. Con la celebración de Complejidad 2008: III Encuentro sobre Modelización de Sistemas Complejos se pretende dar continuidad a las ediciones anteriores. Intentando de nuevo fomentar un ambiente estimulante para la discusión y el debate científicos de diversos temas sobre modelización de sistemas complejos ,  sobre temas que van desde la descripción de métodos numéricos de integración en sistemas hamiltonianos, el análisis de nuevas técnicas y métodos matemáticos con aplicaciones en la biología, como la busqueda del orden en los fractales, así como el caos cuántico, pasando por asuntos complejos en astrofísica planetaria o en modelización de redes genéticas o nuevos métodos de control del caos, como también aspectos de carácter más fundamental.

Miguel A. F. Sanjuán

Como se ha comentado en numerosas ocasiones, no resulta sencillo definir lo que se entiende por complejidad, aunque si se puedan aportar muchas de sus características. Es cierto que en los últimos años esta disciplina se está desarrollando mucho y que sus principios abarcan numerosas disciplinas. Pero como también se ha comentado en otras ocasiones, esto no es nuevo.

 

Entre los diferentes científicos que han destacado en esta aventura intelectual, cabe mencionar al matemático norteamericano Norbert Wiener (1894-1964). Entre sus contribuciones a la ciencia, destaca la creación de la cibernética, cuyas ideas principales las expuso en su libro Cybernetics: Or the Control and Communication in the Animal and the Machine. Cambridge, MA: MIT Press, que editó por primera vez en 1948 y por segunda vez en 1961, tan solo unos años antes de su fallecimiento en 1964. Es de destacar que uno de los autores pioneros en las ideas de la cibernética es  el físico escoces James Clerk Maxwell, (1831-1879) también de intereses multifacéticos. Entre los intereses de Wiener pueden mencionarse diversos campos de la ingeniería, entre los que se incluye la teoría del control y de las comunicaciones, la computación, la mecánica estadística, los procesos estocásticos, la biología celular, las neurociencias, la psiquiatria, la economía y otras ciencias sociales. En este sentido se adelantó mucho a su epoca y se interesó por muchos temas de los que ahora podrían enmarcarse dentro de la ciencia de los sistemas complejos. Se trata sin duda de un personaje muy interesante que hace más de cincuenta años ya pensaba en muchos de los problemas que ocupan a muchos científicos en la actualidad, algunos de ellos dentro del mundo de la complejidad.

Entre los muchos intentos de explicar lo que se entiende por Complejidad, se encuentra el libro de Peter Erdi Complexity Explained.

 

El libro explica básicamente en qué consiste la investigación en sistemas complejos, su importancia en el contexto general de la ciencia y como su estudio contribuye a un mejor conocimiento de la función, la estructura y la dinámica de muchos sistemas complejos de la naturaleza, así como fenómenos sociales. Se muestra asimismo como muchos fenómenos naturales de suficiente complejidad se pueden analizar por los métodos de la dinámica no lineal y además se muestran las semejanzas existentes entre diferentes campos del conocimiento que poseen en común estructuras y arquitecturas similares. El libro presenta muchas de las principales ideas de modo descriptivo, y si bien se trata de un libro científico, no contiene demasiado formalismo, de modo que facilita su lectura para los lectores interesados en esta temática que no necesariamente posean unas herramientas formales avanzadas.

Miguel AF Sanjuan

Científicos de la Universidad Rey Juan Carlos y de la Universidad de Maryland proponen un nuevo método para controlar el caos transitorio.

Cuando hablamos de sistemas caóticos, donde la predicción no está asegurada, parece sorprendente que este comportamiento pueda ser susceptible de controlarse. Y de hecho esto es así, y ha habido una amplia literatura sobre el tema desde el trabajo pionero de los científicos de la Universidad de Maryland Edward Ott, Celso Grebogi y James A. Yorke, "Controlling Chaos", Phys. Rev. Lett. 64, 1196, 1990.

En Física se dan situaciones en las cuales cuando se pretende describir el comportamiento de un sistema, éste está abocado a escaparse de una determinada región, a la que llamamos el espacio de fases. Eso se da precisamente para un tipo de comportamiento caótico que recibe el nombre de caos transitorio, que no es otra cosa que un comportamiento errático que se produce en un intervalo finito de tiempo. En dicha región del espacio de fases, existen unas estructuras que se llaman conjuntos caóticos no atractivos, ya que comportan un comportamiento caótico, de naturaleza no atractiva, de modo que una partícula en dicha región está conminada a salirse fuera de dicha región al cabo de un cierto tiempo. Un buen ejemplo de este caos transitorio es la órbita que aparece en la figura, realizada por un satélite de la NASA con fines científicos en 1985. En dicha figura podemos apreciar cómo el satélite sigue una trayectoria muy complicada- caótica- en la cercanía del sistema Tierra-Sol, para luego abandonarlo rápidamente.

De todos modos existen puntos dentro de esta región que permiten que una determinada partícula se quede en la región, pero no obstante todos estos puntos son altamente inestables, de modo que pequeñas perturbaciones provocarían que la permanencia dentro de la región fuera una tarea virtualmente imposible. Más aún si tenemos en cuenta una perturbación aleatoria, en forma de pequeña fluctuación o ruido actuando en dicha región. El objetivo de poder mantener las partículas en dicha región se convierte entonces en una tarea imposible. ¿Sería posible poder ejercer un pequeño control a fin de poder lograr el objetivo deseado, es decir, de mantener las partículas en una determinada región sin posibilidad de escapar? Podría pensarse que siempre que el control fuera mayor que el ruido que provocara el escape, podría lograrse el objetivo, pero ¿Qué pasaría si realmente únicamente podemos ejercer un pequeño control siempre menor que la acción del ruido? A priori, podría pensarse que nada puede hacerse y que jamás lograríamos mantener dichas partículas en la región determinada.

Sin embargo, ha habido una respuesta afirmativa a este dilema fruto de los trabajos realizados por los físicos Samuel Zambrano y Miguel A. F. Sanjuán del Departamento de Física de la Universidad Rey Juan Carlos y de James A. Yorke de la Universidad de Maryland. El trabajo "Partial Control of Chaotic Systems" acaba de publicarse en la revista Physical Review E 77, 055201(R), 2008, y en él demuestran cómo es posible llevar a cabo dicha tarea, debido a las especiales características geométricas que presenta dicha región.

Esta nueva técnica, de carácter fundamentalmente básico, es susceptible de poder ser implementada en multitud de sistemas físicos, donde otros métodos de control del caos han podido ser aplicados y en otros más apropiados a las características propias del método.

Miguel A. F. Sanjuán

Dentro de las muchas actividades que se vienen realizando en torno a la complejidad, proximamente se celebrará el Congreso Internacional Pensamiento Complejo que se llevará a cabo en Hermosillo, Sonora, México del 21 al 24 de Octubre de 2008, bajo el tema central "Las aportaciones del pensamiento complejo a la cognición, la comprensión humana y la educación". El Congreso ha sido convocado personalmente por Edgar Morin, y entre las personalidades invitadas a participar se encuentran el Dr. Basarab Nicolescu (CIRET), Mr. Georges Haddad (UNESCO) y Dr. Humberto Maturana (Instituto Matríztico). La información detallada de temáticas y modalidades de participación las podrá encontrar en la página web: http://www.congresoedgarmorin.org/

Miguel AF Sanjuan

Un grupo de científicos de los laboratorios de Hewlett Packard han encontrado el cuarto elemento básico de la teoría de circuitos: el memristor. Los otros tres: el condensador, la resistencia y el inductor o bobina.

 

El descubrimiento acaba de ser publicado en el último número de la revista Nature bajo el titulo The missing memristor found, cuyos autores son: Dmitri B. Strukov, Gregory S. Snider, Duncan R. Stewart & R. Stanley Williams (Nature 453, 80–83 (2008)). Se trata de un dispositivo electrónico no lineal que había sido predicho por razones de simetría por el ingeniero electrónico y conocido en la comunidad de Dinámica No Lineal y Teoría del Caos Leon Chua, profesor de la Universidad de California en Berkeley en el año 1971. Aunque se acaba de descubrir su existencia, las aplicaciones que se preveen abarcan el mundo de las nanociencias así como aplicaciones en modelización en neurociencias. Más informaciones se pueden encontrar en HP, Spectrum, Nature News, New York Times, Washington Post, y Wired. Informaciones adicionales también se encuentran en memristor. Por último, unas declaraciones del Prof. Williams se encuentran en el video clip de la página de la BBC News.

Miguel A. F. Sanjuán

Eduardo Punset, conocido divulgador científico,  también realizó una entrevista a Benoit Mandelbrot con motivo de discutir con él acerca de los fractales y su influjo en la ciencia y en la sociedad.

 

La entrevista aparece en la página Benoit Mandelbrot, padre de la geometría fractal que aparece en la web de Eduardo Punset. El videoclip de la entrevista puede verse en you tube. También se encuentra otro videoclip sobre fractales en la naturaleza.

Miguel A.F. Sanjuán

Benoit Mandelbrot ha sido quien acuñó el término fractal, y teniendo en cuenta toda una tradición anterior a él, con científicos como Helge von Koch, Gaston Julia, Felix Hausdorff, entre otros, se dió lugar a la geometría fractal.

 

Hace unos años el periodista Max Seitz realizó una interesante entrevista aparecida en BBCmundo.com titulada Mandelbrot y la belleza del caos, en la que además se puede encontrar un enlace para escuchar la entrevista. En ella se muestra no solamente el impacto que las ideas de los fractales han tenido en las disitintas disciplinas, sino asímismo y de nuevo el carácter interdisciplinar de unas ideas que han contribuido a renovar la imagen de la ciencia en los últimos años.

Miguel A. F. Sanjuán

Bajo los auspicios de los Cursos de Verano que organiza la Universidad Complutense de Madrid en El Escorial, se celebrará durante los días 21 al 25 de julio el curso "Tendencias Actuales de la Matemática Interdisciplinar".

Dicho curso está dirigido por el Prof. Jesús Ildefonso Díaz, Catedrático de Matemática Aplicada de la UCM, Académico numerario de la Real Academia de Ciencias de España y  Director del Instituto de Matematica Interdisciplinar de la UCM, y por el Prof. Juan Tejada, Decano de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la UCM.

Dentro del contexto de la interdisciplinariedad que en tantas ocasiones hemos hablado en estas páginas, se enmarca el presente curso, que principalmente dirigido a estudiantes, pretende presentar a un nivel de divulgación, una buena parte de las matemáticas que se inspiran en un enfoque interdisciplinar que va desde la consideración de temas de la Biomatemática, como puede ser la coagulación sanguínea, aspectos de la competición económica y del tratamiento de datos, de la computación cuántica, hasta temas de permanente actualidad como los que se consideran en este Año de la Tierra, así como aspectos básicos de la Dinámica No Lineal y la Teoría del Caos.

 El curso se ha estructurado mediante la concentración de las conferencias de divulgación sobre algunas de las tendencias actuales de la matemática que ilustran este enfoque interdisciplinar e intertemático, analizando algunos de sus muchos retos en diferentes mesas redondas, al final de cada una de las jornadas. Cada jornada responde, a su vez, a una de las cinco grandes líneas temáticas que constituyen el campo de acción del recientemente creado Instituto de Matemática Interdisciplinar de la UCM.

Miguel A. F. Sanjuán

Las arrítmias cardíacas consituyen desordenes en los rítmos cardíacos y aunque en muchos casos las consecuencias no son graves, en otros pueden ser fatales. En los últimos años se han venido desarrollando técnicas de la Dinámica No Lineal fin de

 

poderse aplicar en el estudio y análisis de los ECG y los rítmos del corazón con la finalidad de poder controlar las arrítmias.

Muchas de estas técnicas se describen en el artículo Nonlinear Dynamics of Heart Rhythm Disorders, publicado en el número de marzo de 2007 de la revista americana Physics Today. Los autores de este trabajo son Alain Karma, profesor de Física y Director del Center for Interdisciplinary Research on Complex Systems en la Northeastern University en Boston,  y Robert Gilmour es profesor del Departamento de Ciencias Biomédicas de Cornell University. El artículo ofrece una visión panorámica actualizada de los métodos que aporta la dinámica no lineal para comprender mejor cómo aparece la fenomenología de las arrítmias cardiacas, así como métodos para prevenirlas y controlarlas.

Miguel A. F. Sanjuán

Desde hace más de un cuarto de siglo se viene celebrando una serie de escuelas de verano en Sitges, Barcelona, España, bajo el nombre de SITGES CONFERENCE on STATISTICAL MECHANICS, que dirige actualmente José Miguel Rubí, Catedrático de Física de la Universidad de Barcelona, sobre diversos temas relacionados con la ciencia de los sistemas complejos.

La presente edición, que será la XXI, se celebrará durante los dias 2 al 6 de junio de 2008 y versará sobre la temática general de "Statistical Mechanics of Molecular Biophysics".

 

Como en años anteriores, se trata de una magnifica oportunidad de interacción entre físicos, y biólogos en aras de buscar puntos de encuentro, tanto metodológicos como de análisis en temas de un indudable interés como pueden ser los mecanismos de la vida y de la actividad biológica de los seres vivos.

Miguel A.F. Sanjuán

Acaba de fallecer a los 90 años en su residencia en Cambridge, Massachussets, Edward Norton Lorenz, autor del ahora famoso artículo Deterministic Nonperiodic Flow, que fue publicado en la revista Journal of Atmospheric Sciences. Vol.20 : 130—141 en 1963, y que constituyó uno de los catalizadores de la teoría del caos.

 

Sus trabajos consituyeron un empujón fortísimo en el desarrollo e impulso de la Dinámica No Lineal y la Teoría del Caos. El sistema de Lorenz, constituye uno de los paradigmas e iconos de la teoría, así como la noción popularizada del efecto mariposa, que refleja de una manera intuitiva y visual una de las nociones básicas de la teoría del caos. La noción de que pequeños efectos tienen consecuencias notables en un sistema con dinámica caótica. Otra forma de expresar la noción de la dependencia sensible a las condiciones iniciales. Un video-clip de una de sus conferencias puede encontrarse aquí.

 

He tenido la ocasión de coincidir con él en varias ocasiones con motivo de seminarios y conferencias en los Estados Unidos y puedo dar testimonio de su sencillez e integridad, así como de una gran lucidez. Descanse en paz.

Miguel A. F. Sanjuán

El experimento que se conoce como FPU, acronimos de los científicos Enrico Fermi, John R. Pasta y Stanislaw Ulam, y que fue realizado en los años cincuenta del siglo pasado en el Laboratorio Nacional de los Alamos supuso uno de los primeros experimentos computacionales y un hito para la física no lineal.

En el número de Enero de 2008 de la revista Physics Today, que edita la American Physical Society, aparece un bonito e interesante artículo Fermi, Pasta, Ulam, and a mysterious lady, escrito por el físico francés Thierry Dauxois, donde se describe la aportación a dicho experimento de la matemática Mary Tsingou, quien fue realmente quien diseñó el codigo computacional. El artículo será de gran interés para aquellos interesados en aspectos históricos de la física no lineal y de los primeros arbores de la complejidad.

Miguel A. F. Sanjuán

Dentro del marco de los Cursos de Verano de El Escorial, que organiza la Universidad Complutense de Madrid, se celebrará durante los dias 4 al 8 de agosto el curso "NON-LINEAR DYNAMICS AND ROBOTS: FROM NEURONS TO COGNITION".

El curso está dirigido por el Prof. Manuel García Velarde, Catedrático de Física del Instituto Plurisdisciplinar de la Universidad Complutense de Madrid y consta de una serie de lecciones por expertos del tema, así como de clases tutoriales de introducción para estudiantes. Una ocasión para conocer mejor el mundo complejo del cerebro desde el punto de vista de la física y de la dinámica no lineal.

Miguel A. F. Sanjuán

La Escuela de Verano Mathematics and Life Sciences: Tumor Dynamics, Pattern Formation, Signalling Pathways, que como en años anteriores organiza la Universidad de Granada, tendrá lugar durante los días 9 al 13 de junio de 2008. El curso está dirigido por Miguel A. Herrero, Catedrático de Matemática Aplicada de la Universidad Complutense de Madrid y por Juan Soler, Catedrático de Matemática Aplicada de la Universidad de Granada. La temática de las ponencias de este año se centra en Tumor Dynamics, Pattern Formation, Signalling Pathways, donde se tratarán temas tales como la dinámica evolutiva del cancer, la biología del desarrollo en plantas y otros cuestiones de modelización matemática de sistemas biológicos. Constituye una una de las muchas oportunidades para profundizar en el mundo de la modelización de los sistemas complejos biológicos, que puede ser de interés para físicos, matemáticos o biólogos.