Com saber si un sistema està a punt de col·lapsar

La forma de pensament que tenim els humans és lineal. Creiem que la realitat reacciona proporcionalment als canvis. Així per exemple, creiem que l'augment de preu del producte que venem en un 10% farà que només hi hagi un 10% menys de compradors. Creiem que portar una mala dieta, fumar una mica o fer menys exercici farà que la nostra salut només se'n ressenti una mica. Creiem que podem alterar una mica el clima o els ecosistemes i que les conseqüències no seran greus ...

La realitat és que la major part dels fenòmens que es donen a la natura o a la societat no són lineals. Pot ocórrer que aquest augment de preu faci que no venguem nostre producte, que l'hàbit de fumar ens mati i que les nostres accions sobre el clima o els ecosistemes ens portin a una extinció massiva.
Els científics saben tot això i intenten modelitzar i estudiar aquests sistemes no lineals per evitar problemes. Així per exemple, ens podem plantejar durant quant de temps ens podem permetre el luxe de perdre abelles i altres pol·linitzadors abans que aquests col·lapsin i ens quedem sense fruites i verdures. El col·lapse d'un sistema pot donar lloc a conseqüències serioses.

Molts d'aquests sistemes tenen un punt de no retorn o llindar a partir del qual el sistema col·lapsa. Però aquest punt no és fàcil de predir i, fins al moment, no hi havia molts marcs teòrics que permetessin predir-ho. La idea és saber què determina la resistència o elasticitat d'un sistema i conèixer l'habilitat que té d'ajustar, sense trencar, les alteracions que puguin aparèixer, tant externes com internes.
Ara Albert-László Barabási, Jianxi Gao i Baruch Barzel han aconseguit desenvolupar una eina basada en la Física Estadística que permet precisament la identificació de punts de no retorn per a sistemes ecològics, com pot ser el cas de les abelles, però que també és aplicable a sistemes com la xarxa d'alta tensió d'un país. Això permetrà prendre mesures preventives abans que sigui tard i sorgeixi un problema o bé, preparar-se millor per a la recuperació després del desastre, si és possible.

Segons Barabasi, fins ara no hi havia una teoria que considerés la complexitat de la xarxa oculta subjacent en aquests sistemes, que té molts paràmetres i components. Aquest aspecte fa que sigui molt difícil o gairebé impossible, predir la resistència o elasticitat d'un sistema per afrontar les alteracions sobre aquests paràmetres i components. Segons aquest investigador, l'eina que ha desenvolupat al costat dels seus companys permet, per primera vegada, aquesta predicció.
La Física Estadística pot ajudar en tot això i l'ideal és fixar-se en un anàleg per veure-ho. Suposem que tenim un recipient amb aigua al que li apliquem calor. Hi ha una multitud de molècules en moviment, de fet cadascuna té el seu propi moviment i, a més, interaccionen entre elles. A mesura que el sistema s'escalfa, s'arriba a un punt donat en el qual es produeix una transició de fase i l'aigua comença a bullir ja transformar-se en vapor. No obstant això, es poden ignorar tots els detalls moleculars interns i fixar-se en la temperatura, que és un indicador mitjana per, un cop assolit el llindar dels 99 graus, deixar d'escalfar per així evitar que l'aigua bulli (tot a pressió normal, és clar), si és el que ens interessa.

La Física Estadística permet reduir l'anàlisi d'un sistema com un gas, que té milions de paràmetres i components, a l'estudi d'uns pocs factors emergents (pressió i temperatura) que es dedueixen del comportament col·lectiu.
Aquests investigadors van prendre aquestes idees de la Física Estadística i les van aplicar a altres sistemes com els ecològics per així tenir un indicador equivalent a la temperatura d'abans, però relatiu a aquests sistemes. Òbviament les interaccions entre abelles i plantes són molt diferents de les que hi ha entre molècules d'aigua, però les eines matemàtiques a utilitzar poden ser les mateixes o similars.
En el cas de l'aigua que comença bullir és fàcil veure que s'ha creuat el llindar quan comencen a aparèixer bombolles de vapor d'aigua. No hi ha equivalent en l'exemple de les abelles. No obstant això, es poden fer servir les tècniques de la Física Estadística tant per a la detecció primerenca del problema com per a la seva recuperació en el cas que el sistema hagi creuat ja el llindar.

Per això recullen totes les dades i obtenen una corba de resistència universal, que és l'únic nombre que necessiten per quantificar si el sistema està en la part desitjable o indesitjable del punt llindar, o si està massa a prop d'aquest.
"Una vegada identifiques el paràmetre rellevant que controla la resistència del sistema, podem començar a abordar com manipular aquesta resistència. Aquestes no són qüestions senzilles, però la nostra teoria, en donar-nos un marc per al sistema en el seu conjunt, aplana el camí per trobar les respostes", diu Jianxi Gao.


Font: NeoFronteras