Sistemas Complejos Una ciencia emergente para la innovación del siglo XXI Angel Sánchez Grupo...
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Sistemas Complejos Una ciencia emergente para la innovación
del siglo XXI Angel Sánchez
Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos / SIMUMATDepartamento de Matemáticas – Universidad Carlos III
Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI)Universidad de Zaragoza
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Sistemas complejos 2
http://www.gisc.es
¿Qué son los sistemas complejos? Muchos componentes/agentes en interacción Comportamiento colectivo emergente Ejemplos:
Agua (moléculas vs fases) Proteínas (aminoácidos vs molécula / estructura) Cerebro (neuronas vs inteligencia) Sociedad (personas vs instituciones/normas) Biosfera (especies vs ecosistema)
Frontera entre ciencias o disciplinas
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Sistemas complejos 3
http://www.gisc.es
Santa Fe Institute for Complex Systems“... a private, non-profit, multidisciplinary research and education center ... transcending the usual boundaries of science to explore the frontiers of knowledge”
Global Systems • Robustness • Markets • Communication • Scaling Laws • Human
Language • Theory • Social Dynamics • Human
Behavior • Network Dynamics • Cognitive Neuroscience •
Biological Computation • Adaptive Computation
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Sistemas complejos 4
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Complex Materials and Fundamental Physics Computing and Supercomputing Complex Networks and Society Physics of Biological Systems Protein-Ligand Interaction Protein-Protein Interaction And Electron Transfer Protein Folding and Stability Molecular Biology and Crystallography
Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos
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Sistemas complejos 5
http://www.gisc.es
Programas de financiación Programa NEST VI PM (ERC en VII PM)
Iniciativa “Tackling Complexity”Acción de coordinación GIACSRed de Excelencia ONCE-CS (antes
Exystence) ERA-NET sobre Complejidad Plan Nacional de Matemáticas
Matemática Aplicada Dinámica no lineal, caos y complejidad
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Sistemas complejos 6
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Plan Nacional de Investigación, 2004-2007Vol. II, Áreas Prioritarias, p. 201
Programas de financiación
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Sistemas complejos 7
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Fundamentos
Mecánica Estadística (Boltzmann, Gibbs, 1900) Ciencia No Lineal
Caos (Lorenz, 1963)Estructuras Coherentes (Fermi, Pasta y Ulam, 1955)Patrones (Bénard, 1900; Belusov, 1951; Winfree,
1967)Dinámica evolutiva (Maynard-Smith, 1974)
Computación (1990)
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Sistemas complejos 8
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Ciencia interdisciplinar
FísicaFísica Estadística y No LinealNanotecnología, computación cuántica, astronomía,
…
J. Muñoz, R. Cuerno y M. Castro (2006)
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Sistemas complejos 9
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Ciencia interdisciplinar
EconomíaMicro vs macro, mercados
financieros, gestión, …
E. Moro (2006) P. Richmond, Dublin (2006)
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Sistemas complejos 10
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A. Arenas, Tarragona (2002)
Ciencia interdisciplinar
SociologíaNormas e instituciones, dinámica cultural,
cooperación,…
M. San Miguel, Palma de Mallorca (2005)
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Ciencia interdisciplinar
Biología Ecología, sistema inmunológico, redes genéticas,
biofilms, …
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Sistemas complejos 12
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Ciencia interdisciplinar
BiologíaEcología, sistema inmunológico, redes
genéticas, biofilms, …
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Sistemas complejos 13
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Innovación entre la Ciencia y la Ingeniería Aproximación bottom-up Sistemas robustos auto-organizados Control de sistemas complejos
Internet Software basado en agentes Diseño de organizaciones Riesgos: spam, SIDA/SARS/Gripe aviar Nuevos medicamentos / terapias génicas
Base de nuevas tecnologías (TIC, transporte, …) ¿Un cambio de paradigma?
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Matemáticas Teoría de grafos (Redes complejas) Procesos estocásticos y estadística (Desorden,
ruido) Análisis funcional (Transiciones de fase) Teoría de control y teoría de la señal Dinámica evolutiva y teoría de juegos Un “análisis discreto” Nuevas técnicas de simulación (Agentes, OOP) Complejidad computacional Data mining, análisis de datos
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A modo de conclusión
La ciencia de la Complejidad está aquí para quedarse
Concepto clave: Emergencia Involucra muchas ciencias, pero su
base última es una combinación de Matemáticas y Computación
Exige trabajar y pensar en la frontera Clave para la I+D+i del futuro
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Sistemas Complejos Una ciencia emergente para la innovación
del siglo XXI Angel Sánchez
Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos / SIMUMATDepartamento de Matemáticas – Universidad Carlos III
Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI)Universidad de Zaragoza