Em um novo artigo publicado em uma edição especial da Transações filosóficas da Royal Society A , SFI Professora Jessica Flack oferece uma resposta prática a uma das mais significativas, e as questões mais confusas em biologia evolutiva - os níveis mais elevados de organização podem conduzir o comportamento dos componentes de nível inferior?

Chamada de causação descendente, um exemplo dessa ideia seria um sistema social humano de alto nível, como um governo, fazendo leis que mais ou menos forçam os indivíduos em um nível inferior a agir de certas maneiras - parando em um sinal de pare, por exemplo. Existem muitos exemplos coloquiais semelhantes encontrados nas ciências biológicas e sociais, das células às sociedades. Contudo, assim que alguém gasta um pouco de tempo considerando como essa causalidade funciona, problemas surgem.

Para resumir um longo e complicado debate, a causação descendente sofre da crítica de que os níveis mais elevados de organização são "apenas" padrões temporais e espaciais que são o resultado da dinâmica em um nível inferior. Como padrões, eles não têm agência e, portanto, não podem ser considerados causas.

No novo jornal, Flack sugere que, para obter tração sobre esse problema, precisamos dar um passo atrás e considerar o que torna os sistemas adaptativos diferentes dos sistemas físicos.

A física é dominada por conceitos como pressão, temperatura, e entropia. Estes surgem por meio de interações coletivas simples e fornecem percepções profundas sobre o comportamento do universo físico.

Biologia e ciências sociais, que lidam com sistemas adaptativos, fazer uso de conceitos coletivos comparáveis, incluindo metabolismo, conflito de gestão, e robustez, mas em contraste com a física, essas são propriedades "funcionais". Onde a física produz ordem através da minimização da energia, os sistemas adaptativos produzem ordem e novas funções por meio da adição de processamento de informações.

"Por que os sistemas adaptativos têm essa etapa extra e se isso os torna fundamentalmente subjetivos são grandes, questões abertas, "Flack explica. Ela diz que a subjetividade fundamental pode significar que os sistemas adaptativos seriam intratáveis ​​para tentativas científicas de prever seu comportamento, ou caracterizá-lo por meio de leis universais.

Para progredir nessas questões, Flack argumenta que devemos primeiro entender como os sistemas adaptativos encontram soluções viáveis ​​para os desafios colocados pelo ambiente, o que exigiria que superassem a subjetividade.

"Considere que cada corpo individual, cada cérebro, é composto de vários componentes ruidosos - células, neurônios, etc, processando dados ruidosos, "diz ela." Quando vemos o mundo desta maneira, de baixo para cima, a questão é como todas as decisões de componentes se combinam para produzir uma saída funcional, ou solução para um problema. Podemos pensar neste processo como uma computação coletiva. "

Flack, David Krakauer, e seus colegas descobriram em seu trabalho com sistemas neurais e sociais que a computação coletiva pode produzir "camadas" ou níveis que emergem por meio de um processo de granulação grossa coletiva pelos componentes do sistema, em que informações não essenciais são descartadas de uma camada para a próxima. A variação comportamental no nível microscópico ou no ambiente é comprimida ou granulada para produzir o próximo nível acima, e então essas regularidades "retroalimentam" a camada abaixo para reduzir a variância ou informar a tomada de decisão no nível inferior. A consolidação ou fortalecimento das camadas cria essencialmente o que Flack chama no artigo de Phil Trans de "causação descendente efetiva" - fazendo parecer que a solução de nível superior é a causa do comportamento de nível inferior, quando na verdade o que está acontecendo é que os componentes de nível inferior são usando as variáveis ​​grosseiras que constituem o nível superior para orientar a tomada de decisão.

"Essa granulação grossa iterativa e a redução da variância parecem permitir que os componentes do sistema convirjam coletivamente ou concordem sobre quais são as regularidades no mundo, que reduz a incerteza e permite que eles se adaptem melhor e extraiam melhor a energia para fazer o trabalho, "escreve Flack." Às vezes, esse processo captura uma verdade fundamental sobre o mundo e às vezes resulta na computação coletiva dos componentes - essencialmente criando - seus mundos macroscópicos. Os impactos mais amplos dessa forma de pensar têm o potencial de ser enorme. Se essa visão estiver correta, as leis que operam em quantidades universais derivadas de processos microscópicos também podem governar os sistemas biológicos. Mas, em contraste com os sistemas físicos, a identificação dessas leis em sistemas vivos exigirá uma teoria de computação coletiva - uma compreensão dos algoritmos que os sistemas adaptativos usam para calcular e como o erro e a informação imperfeita podem ser superados por meio de granulação grossa e compressão para produzir mudanças lentas, preditivo, e portanto, funcionalmente útil, propriedades de nível agregado. "