sábado, 28 de junio de 2008
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
lunes, 02 de junio de 2008
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
lunes, 26 de mayo de 2008
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
sábado, 03 de mayo de 2008
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
jueves, 01 de mayo de 2008
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.
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
jueves, 24 de abril de 2008
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
viernes, 18 de abril de 2008
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
jueves, 17 de abril de 2008
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
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
miércoles, 16 de abril de 2008
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
martes, 15 de abril de 2008
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
viernes, 11 de abril de 2008
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.
Miguel A. F. Sanjuán
domingo, 09 de marzo de 2008
Hablando de libros, quisiera mencionar otro libro interesante en el contexto de una propiedad fundamental de los sistemas complejos, que es la emergencia, y que fue publicado hace unos años, en 2001, en los Estados Unidos de America por Steven Johnson llevando por titulo
Emergence: The Connected Lives of Ants, Brains, Cities, and Software.
Este libro ha sido traducido al español y lleva por título
Sistemas emergentes. O qué tienen en común hormigas, neuronas, ciudades y software. Turner/Fondo de Cultura Económica, Madrid, 2004, cuya introducción puede leerse
aquí. Sobre emergencia se ha hablado mucho en este blog y diversas informaciones pueden encontrarse en
Física, Emergencia y Complejidad, aunque tal vez convenga destacar lo dicho con respecto a
More is different que cristalizó el físico y premio Nobel Philip W. Anderson. Como ya se ha comentado existen numerosos ejemplos de sistemas dentro del contexto de la física y también en otras ciencias de la naturaleza,
donde las propiedades emergentes son muy claras y manifiestas. En física cabe hablar de los casos de la superconductividad y la superfluidez, pero existen otros muchos ejemplos como algunos de los descritos por Steve Johnson. Tal vez sea interesante remarcar de nuevo la idea de que existe toda una investigación de carácter fundamental, que pretende investigar
los fenómenos complejos, donde en lugar de acudir al reduccionismo, la
propiedad fundamental es la emergencia, donde además estos fenómenos
complejos emergentes no se derivan de las leyes microscópicas.
Miguel A. F. Sanjuán
sábado, 08 de marzo de 2008
Dentro de la actividad creciente en el ambiente de la complejidad y las ciencias de la vida, ha aparecido un nuevo libro sobre Física de Sistemas Complejos y Ciencias de la Vida.
las ciencias de la vida, donde se usan diferentes metodologías provenientes del mundo de la ciencia de los sistemas complejos. Entre los temas tratados se incluyen la modelización de las celulas beta del pancreas, modelización de neuronas, el ciclo del sueño, radiaciones, genómica, transporte celular, redes genéticas, así como caos en biología.
Miguel A. F. Sanjuán