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COMPLEJIDAD Y CAOS. CAOS = Uno de los comportamientos posibles de los sistemas complejos. CAOS= Disciplina parte de las ciencias de la comple- jidad que.

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1 COMPLEJIDAD Y CAOS. CAOS = Uno de los comportamientos posibles de los sistemas complejos. CAOS= Disciplina parte de las ciencias de la comple- jidad que estudia los patrones subyacentes de regu - laridades en el seno de fluctuaciones aparentemente erráticas. ANTICAOS= Ciertos sistemas complejos muy desor- denados cristalizan espontaneamente en estructuras ordenadas en un proceso evolutivo de auto-organiza- ción. (auto-poiesis). Dr. M. López-Llera M.

2 COMPLEJIDAD Y DETERMINISMO Determinista = proceso sujeto a reglas claras que permiten su reproducción exacta. Caos = Evoca procesos de comportamiento irregular que escapa a toda previsión. Caos Determinista = Existencia de sistemas dinámicos que aún cuando desordenados en apariencia, en el fondo se rigen por leyes estrictas. Caos Débil= las previsiones a largo plazo son posibles, pero la precisión se va reduciendo con el tiempo. Caos Total = los sistemas se caracterizan por una escala de tiempo dado, más allá de la que es imposible realizar toda previsión. Dr. M. López-Llera M.

3 COMPLEJIDAD Y LINEARIDAD Comportamiento lineal = varía regularmente en fun- ción de las condiciones externas, es predecible. Comportamiento No-lineal = no varía regularmente en función de las condiciones externas; es imprede- cible y muestra sensible dependencia de las condi - ciones iniciales. Dr. M. López-Llera M.

4 ATRACTORES Y CAOS Atractor = punto hacia donde converge naturalmente la evolución de una función para alcanzar un estado estable. Atractor Extraño = todo atractor que no es un punto ni una línea. Es una visualización matemática (gráfica) de un orden en el seno de un sistema caótico. Es la superposición infinita de comportamientos periódicos inestables. Dr. M. López-Llera M.

5 COMPLEJIDAD Y FRACTALES FRACTAL. Formas de dos o de tres dimensiones que adoptan pa- trones similares de complejidad a dife- rentes escalas. Ejemplos: Arboles. Copos de Nieve. Bronquios. Sistema Vascular Dr. M. López-Llera M.

6 COMPLEJIDAD, CAOS Y FLUJOS. FLUJO LAMINAR = Las partículas siguen una misma vía y se acercan o se alejan lentamente proporcionalmente a las diferen- cias de las velocidades, linealmente. FLUJO TURBULENTO = Las corrientes se separan o se mezclan según fuerzas irregulares y cambiantes. Las partículas se disper- san rápidamente en trayectos divergentes y la separación inicial entre partículas vecinas puede crecer exponencialmente, no lineal- mente. TURBULENCIA = Movimiento muy irregular de las partículas fluídas de manera que prácticamente ninguna partícula tiene un curso similar a otra (Turbulencia Espiral = Sectores de turbulencia rodeados de áreas tranquilas) Dr.. M. López-Llera M.

7 REGLAS DE LA COMPLEJIDAD Los procesos muestran sensible dependencia de las condiciones Iniciales En procesos con turbulencias aparecen y se definen atractores extraños. La simulación experimental del proceso complejo con modelos de menor complejidad que el proceso mismo resulta imposible El comportamiento de un sistema caótico es una superposición de numerosos modos ordenados, en los que ninguno predomina en las circunstancias ordinarias. Un proceso complejo puede provocar una condición emergente que resulta mas que la simple suma de las partes. Dr. M. López-Llera M.

8 CONFIGURACION DE LA COMPLEJIDAD Proceso evolutivo auto-adaptativo ANTECEDENTES CONSECUENTES SIMPLES COMPLEJOS CONDICION EMERGENTE SUI GENERIS Dr. M. López-Llera M. EL TODO RESULTA MAS QUE LA SUMA DE LAS PARTES

9 COMPLEJIDAD, HISTORIA Y CIENCIA. HISTORIA CIENCIA PEQUEÑOS PEQUEÑOS ACCIDENTES ACCIDENTES GRANDES PEQUEÑAS CONSECUENCIAS CONSECUENCIAS linearidad conservadaNo-linearidad evidente ( complejidad) PROCESOS MIXTOS (EVOLUCION BIOLOGICA) Dr. M. López-Llera M.

10 PROBLEMAS PROPIOS DE LAS CIENCIAS DE LA COMPLEJIDAD Equilibrio ecológico. Equilibrios demográficos. Relación eco-genética. Teoría y procesos evolutivos. Plagas, epidémias, catástrofes. Crisis económicas y políticas. Calidad de vida, planificación rural + ciudad Conflictos de toda índole. Procesos de enseñanza y aprendizaje. Patología social. Patología médica. Teoria y organización de sistemas Computación, vida + inteligencia artificial. Información, comunicación, asimilación. Dr. M. López-Llera M.

11 DE OSCILANTE A AMPLIFICANTE Inicialmente una condición de hipóxia-isquémia uteroplacentaria con compromiso de la interface feto-materna genera una res- puesta reguladora para mejorar el flujo y la perfusión del espa- cio intervelloso mediante un ascenso de la presión arterial regional y sistémica. Re-alimentación Negativa Oscilante. Pasado un punto crítico variable, la respuesta reguladora ( aumento de la presión de perfusión ) desencadena respuestas secundarias que incrementan el compromiso de las estructuras y elementos de la interface feto-materna, asi como las consecuencias sistémicas a distanc ia. Re-alimentación Positiva Amplificante. Condición compensada (estable) Condición inestable (descompensada) Dr. M. López-Llera M.

12 COMPLEJIDAD Criticalidad Auto-organizada Sistemas dinámicos grandes evolucionan naturalmente ( se auto-organizan ) en un estado crítico altamente inter-activo, donde una pequeña perturbación puede conducir a eventos desproporcionados de todos ta- maños, llamados catástrofes o avalanchas. Bak & Paczuski. Proc.Nat.Acad.Sci. 1995;92:6689. Dr. M. López-Llera M.

13 COMPLEJIDAD Equilibrio Intermitente. Dinámica de un sistema en el que períodos de estásis son interrumpidos intermitente- mente por descargas de actividad, como las llamadas catástrofes o avalanchas. ( en Inglés = punctuated equilibrium y es un mecanismo involucrado en múltiples procesos complejos, como la evolución biológica, los procesos ecológicos, etc.) Bak & Paczuski. Proc.Nat.Acad.Sci. 1995;92:6689. Dr. M. López-Llera M.

14 La Solucion Fractal en Biología Dr. Mario López-Llera M. El transporte de materiales por un organismo es el punto clave para su funcionamiento y es el factor limitante de su existencia (metabolismo, crecimiento, reproducción, etc.) La red capaz de garantizar ese transporte requiere: 1. Llegar a todos los sitios de la estructura tridimensional. 2. Sus ramas terminales deben tener la misma dimensión (capilares). 3. Cumplir con el principio de ahorro energético máximo en el transporte por un medio líquido (resistencia hidro-dinámica). EL SISTEMA QUE MEJOR LLENA ESTOS REQUISITOS ES UNA RED DISTRIBUTIVA ESPACIAL DE RAMIFICACION FRACTAL. West, G.B. et al. Science 1997;276:122-6.


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