O que são Sistemas Complexos?

Renato VicenteComplex Systems EACH USP jan/10

I. Problemas Contemporâneos

Problemas e PerguntasContemporâneos

Tráfego urbano

Problemas e PerguntasContemporâneos

Crescimento urbano e energia

Problemas e PerguntasContemporâneos

Estabilidade política e econômica

Problemas e PerguntasContemporâneos

Impactos climáticos

Problemas e PerguntasContemporâneos

Controle de epidemias

Problemas e PerguntasContemporâneos

Preservação de ecossistemas

Problemas e Perguntas Contemporâneos

É possível evitar o colapso de uma civilização?

II. Sistemas Complexos: Idéias/Características Centrais

Dinâmica Evolucionária

Complexidade resulta de replicação/imitação, mutação/tweaking e seleção.

Caos

Mapa logístico

1 (1 )t t tx rx x

r = 2.8

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 5 10 15 20 25

n

x(n

)

x(0)=0.1

x(0)=0.2

x(0)=0.3

Caos

A população final pode ser imprevisível

Emergência

Estorninhos: sem coordenação central

Emergência

Cardume de sardinhas

Emergência

Ola

Emergência

Congestionamento fantasma

Emergência

Segregação Racial: Micromotivos conhecidos gerando macrocomportamentos inesperados.

Transição de Fase

Incêndios em florestas

Transição de Fase

Predador-presa

Auto-similaridade

Estruturas fractais

Auto-similaridade

Batimentos cardíacos

http://www.physionet.org/tutorials/ndc/

Auto-similaridade

Batimentos cardíacos

http://www.physionet.org/tutorials/ndc/

Auto-similaridade

Leis de potência

Tamanho de assentamos maias

Mortes em ataques insurgentes

Auto-similaridade

Auto-similaridade

Redes Complexas

Cadeia alimentar

Redes Complexas

10000 neurônios em uma coluna neocortical

proteoma

Redes Complexas

internet

Redes Complexas

Espaço de produtos

Redes Complexas

Padrões de votação no senado americano

Redes Complexas

Relacionamentos em uma high-school

Redes Complexas

Facebook

Redes Complexas

http://www.nytimes.com/interactive/2008/05/05/science/20080506_DISEASE.html

Outras características:

1. Capacidade adaptativa2. Auto-referência3. Dependência com relação ao

caminho/história4. Competição e cooperação

Tentativa de definição

Sistema Complexo = Sistema composto por agentes adaptativos em interação.

III. Metáforas Científicas

Metáforas

Isaac Newton (Sécs. 17 -18)

Metáforas

Sadi Carnot (Sécs. 18 -19)

Metáforas

James Clerk Maxwell (Sécs. 19, segunda metade)

Metáforas

John von Neumann Séc. 20

Metáforas