Pensamento sistemico e funcionalista



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Algumas Idéias sobre o Pensamento Sistêmico e
Auto-organizacional.

A adoção da reflexão sistêmica provêm da limitação da explicação reducionista. Obrigado a reduzir o objeto a ser estudado em partes elementares relacionadas de maneira linear, o pesquisador tem, algumas vezes, a impressão de que as propriedades importantes de seu objeto de estudo não são descritas.

Na abordagem sistêmica, o problema está em buscar como uma propriedade complexa pode emergir do funcionamento combinado dos componentes mais simples1.

O pensamento sistêmico é usado em situações onde os elementos são inter-conectados de maneira funcional e repetitiva, contudo, sem que o resultado das interações envolvidas, i.e., o fenômeno emergente, seja pré-determinado.



Trata-se de uma certa concepção de mundo ou de vida. É uma tentativa para compreender a relação funcional das partes com o todo do sistema. Ainda, é uma tentativa de explicar como um conjunto pode efetivamente apresentar propriedades que não são encontradas em seus componentes individuais. Um exemplo clássico para demonstrar tal fato é o da fotografia de jornal, a qual é constituída por inúmeros pontinhos. Ora, nenhum dos pontinhos, quando isolados, revela o que quer que seja acerca da figura representada pelo conjunto desses pontinhos. Somente quando nos afastamos dos componentes, temos uma idéia do nível emergente. A figura não é a resultante das propriedades dos pontinhos, mas, sim, a resultante do padrão do todo formado tanto pelos pontinhos quanto pelo espaço entre eles.
Os componentes elementares básicos de um sistema biológico qualquer são formados por átomos perfeitamente comuns, encontrados em toda parte. Qualquer que seja o átomo que se encontre dentro da célula viva (quer seja um átomo de carbono, de hidrogênio ou de qualquer outro elemento), não apresentará diferença alguma em relação aos átomos do mesmo elemento que se encontrem no meio inanimado externo.  Aliás, há uma corrente ininterrupta de trocas de componentes internos da célula com o meio externo e, apesar disso, a célula continua a ser e a se desenvolver como um organismo independente, de onde se deduz que a vida não pode ser reduzida a uma propriedade de mera junção ou união das suas partes constituintes (como na abordagem reducionista da biologia molecular, por exemplo).  Estas partes constituintes estão em constante transformação.  Seus átomos estão sempre sendo trocados, mas o padrão do conjunto se mantém (ver a definição de estrutura e organização no programa do curso sobre a autonomia).  É este padrão (organização) que é responsável pela existência do conjunto, não a estrutura que, por sua parte, é plástica (exemplo da H2O).
A vida não é um fenômeno cumulativo, mas organizacional e sistêmico que possui características bem mais específicas que as suas partes constituintes. Entre a carne e a rocha não há distinção fundamental. O que faz com que uma célula seja viva, não são as moléculas, mas o modelo segundo o qual essas moléculas se agrupam. Da mesma maneira, o que provoca o comportamento específico de um conjunto de neurônios não provêm dos neurônios individualizados, mas do modelo segundo o qual eles agrupam-se. Não são os componentes mas o modelo de conexão entre os componentes quem produz uma nova propriedade. Um sistema, como todo sistema vivo, é uma propriedade emergente (resultante) de uma organização particular entre componentes (entre moléculas, no caso da vida). Uma molécula viva não existe sozinha; um ser humano social não existe sozinho; uma família existe somente quando um tipo de organização caracteriza as relações entre os componentes da família; uma sociedade existe somente se existem regras especificando as relações entre os membros desta sociedade. São as organizações particulares entre componentes (as relações comandando as regras de funcionamento) que produzem propriedades emergentes ao nível do sistema.

O que é mais relevante é a organização, não os componentes. Podemos tomar o exemplo de nossos próprios corpos: todas as nossas moléculas são regularmente trocadas no espaço de alguns dias. Se eu coloro um átomo de uma molécula de uma parte de meu corpo de maneira a poder segui-la, posso verificar os seguintes fatos: 1- este átomo simplesmente migra para uma outra região de meu corpo; 2- este átomo transforma-se numa outra coisa; ou, 3- este átomo integra-se a uma molécula maior. Essas observações valem também para todo o sistema nervoso. O que devemos compreender a partir dessas observações é que nossa própria base substancial, nosso querido corpo, ou o que quer que constitua o que conhecemos como corpo, não é uma molécula ou um conjunto de moléculas, mas um sistema organizacional de moléculas que são continuamente renovadas.


O pensamento sistêmico é um modelo epistemológico. Além da definição comum que faz do sistema um conjunto de componentes em interação, produtor de propriedades emergentes (i.e., propriedades novas), sempre em busca de equilíbrio, o sistema pode também ser definido como um conjunto de procedimentos coerentes, interativos, que estabilizam momentaneamente uma estrutura (Jantsch, 1980). Apreender o fenômeno do vivo a partir de uma ótica sistêmica, é enfocar a abordagem sobre a análise das interações, das (inter)relações, das mudanças que ocorrem durante a vida. É também, por um esforço de síntese, deslocar o olhar em direção de uma perspectiva que não separe o campo do conhecimento em pequenos mundos fragmentados: você não pode nunca mais falar de um só neurônio, uma única molécula, um ser social solitário ...
Ao lado dos sistemas artificiais, máquinas construídas pelo ser humano para realizarem determinadas tarefas, existem os sistemas vivos, os quais são dispositivos naturais complexos sem um objetivo final e pré-determinado.  Porém, existe a tentação em interpretar a dinâmica dos sistemas vivos através da ótica teleonômica (finalista), a qual pressupõe um fim último para as coisas. Esta inclinação foi combatida por vários pensadores, os quais acusaram os adeptos da teleonomia de esquecerem que é na condição de observadores externos do funcionamento do sistema que identificamos uma lógica "conduzindo" a um fim determinado. Esta distinção essencial constitui o fundamento das teorias de auto-organização e de autonomia.
No início dos anos 70, Ilya Prigogine introduziu na pesquisa sobre os sistemas um novo paradigma, o qual revolucionou a compreensão dos fenômenos biológicos. Enquanto o segundo princípio da termodinâmica autoriza os sistemas isolados (aqueles que não trocam nem matéria nem energia com o meio ambiente) a evoluírem espontaneamente na direção do equilíbrio, Prigogine descobriu que os sistemas abertos (como os sistemas biológicos), aqueles que trocam matéria e energia com o meio ambiente, organizam-se também em estruturas ordenadas. Essas estruturas, às quais o prêmio Nobel de química deu o nome de dissipativas, são o resultado da dinâmica da turbulência, chamado por alguns de "caos": elas nascem num meio com flutuações de amplitudes crescentes, as quais serão por elas (estruturas) estabilizadas (Prigogine e Stengers, 1979). É assim que certas colônias de amebas (acrasias) proliferam até um certo limiar, quando então se agregam para formar um corpo multicelular. O sentido profundo desta descoberta esclareceu alguns aspectos da origem da vida: ela seria resultante de uma sucessão de instabilidades fazendo nascer a ordem na desordem. Por exemplo, a emergência da complexidade dos polímeros capazes de reproduzirem-se, seria conseqüência da proliferação desordenadas de monômeros. A noção de complexidade e de suas conseqüências conceituais, como "irreversibilidade", "acaso" e "não-linearidade", influenciaram toda uma corrente de pensamento evolucionista. Nesta abordagem, o surgimento das espécies não é mais condicionado por um ou dois fatores, mas por “ruídos e acasos” que geram organização, no limiar do caos nos sistemas vivos. Esta idéia é descrita por Henri Atlan em um livro de 1979 (“Entre o cristal e a fumaça”, uma reunião de artigos e ensaios que mostra o vivente como algo oscilante entre rigidez e imprecisão   daí a metáfora “cristal” e “fumaça”).
Prigogine demonstrou, juntamente com outros biólogos sistêmicos, que um organismo biológico é um sistema aberto, cuja saga evolutiva o torna apto a assegurar a vida em regimes dinâmicos de trocas com o meio. Eles são sistemas complexos, auto-transcendentes e auto-organizadores   coisa que falta às máquinas convencionais, as quais são sistemas complicados e fechados. A teoria da auto-organização atribui à vida (ao vivo) a propriedade de auto-organizar-se, isto é, a capacidade de utilizar fenômenos aleatórios e integrá-los ao sistema e os fazer funcionar como fatores positivos, criadores de ordem, de estruturas e de funções (Atlan, 1972). Os sistemas vivos teriam assim a possibilidade de fazer das turbulências aleatórias do meio ambiente uma fonte de organização. Enquanto na teoria cibernética clássica o “ruído” é considerado como um fator parasita, no quadro conceitual da auto-organização, ele torna-se a causa principal do funcionamento de uma estruturação dinâmica, fonte de criação e de novidade. Os sistemas vivos teriam a possibilidade de criar significações novas, a partir de uma perturbação tendo o valor de um ruído. O paradigma da auto-organização permite a elaboração de uma visão da realidade viva baseada sobre a interconexão de dinâmicas naturais ao nível dos microsistemas e macrosistemas.
Os sistemas auto-organizados entrariam em atividade sob o impacto de uma estimulação, de um ruído, não de uma informação. É unicamente o observador do sistema que pode dar a esta perturbação o valor de uma informação. Assim, num sistema auto-organizado, a noção de informação tem valor metafórico, tem um sentido pragmático mas não semântico: a propriedade de produzir um efeito. A noção de auto-organização consiste em permitir ao acaso adquirir, a posteriori e num contexto de observação particular, uma significação.

Um outro passo decisivo (que iremos estudar amplamente neste curso) na compreensão dos sistemas vivos, foi quando os biólogos chilenos Humberto Maturana e Francisco Varela introduziram as noções de autopoiese e de autonomia.


Bibliografia

Atlan, H. 1972. L´organisation biologique et la théorie de l´information. Hermann, Paris.

Atlan, H. 1979. Entre le cristal et la fumée: essai sur l´organisation du vivant. Seuil, Paris.

Jantsch, E. 1980. The self-organizing universe. Pergamon Press, New York.

Prigogine, I.lya & Stengers, I. 1979. La nouvelle alliance. Métamorphose de la science. Gallimard, Paris.

Alguns exemplos de auto-organização


Fenômenos coletivos nos insetos.
Quando estamos interessados nos fenômenos coletivos nos animais, agrupamentos complexos (frente de migração), construções de ninhos, formação de grupos.... e procuramos compreender os mecanismos que permitem aos animais produzí-los, descobrimos que as primeiras hipóteses explicativas que foram formuladas, sublinhavam o papel do conhecimento que os indivíduos poderiam ter da estrutura global a produzir. Em outras palavras, estas hipóteses postulavam uma certa forma de inteligência individual (i.e., a complexidade do fenômeno tinha a sua origem na complexidade dos indivíduos, os quais gozavam da capacidade de centralizar as informações extraídas do meio ambiente para planejar e decidir as ações necessárias: para explorar uma fonte de alimentação de maneira otimizada, para se proteger de predadores etc.).

Mas, há pouco mais de uma década, vários pesquisadores têm enfatizado que a complexidade dos fenômenos produzidos não implica necessariamente procedimentos comportamentais complexos para realizá-los.


Podemos tomar o exemplo das sociedades de insetos   que, dentre os demais animais, criam estruturas coletivas as mais complexas   para ilustrar o fato de que a complexidade pode emergir de elementos simples. O funcionamento das sociedades de insetos se baseia em uma lógica descentralizada, isto é, sobre a cooperação entre unidades distribuídas no meio ambiente que possuem somente informações locais.

Cada inseto possui um equipamento sensorial e de comunicação simples, o qual lhe permite somente responder aos sinais emitidos pelo meio social e não-social. Apesar disso, seus repertórios comportamentais e cognitivos são limitados. Entretanto, tais características simples podem atuar coletivamente e podem ser a origem de mecanismos complexos que têm capacidade organizadora.


Os sistemas coletivos, como as sociedades de insetos, possuem conjuntos de propriedades advindas das suas capacidades para auto-organizarem-se. Esses sistemas são capazes de cumprir tarefas difíceis, complexas, em ambientes variados (tarefas que nenhum indivíduo tomado isoladamente seria capaz de realizar), sem representação externa, sem instruções externas e sem coordenação central (i.e, sem "contra-mestre" indicando o que deve ser feito).

É graças às interações diretas ou indiretas entre os componentes que a sociedade se auto-organiza. Quando ela é afetada por uma perturbação (problema), acha uma “solução” coletiva, cuja complexidade ultrapassa de longe a complexidade individual.

O que deixa estes tipos de sistemas muito interessantes, é que eles constituem um modelo natural de resolução coletiva de problema, cuja lógica funcional se baseia na cooperação de unidades simples, móveis e individualmente pouco performantes. Essas capacidades de auto-organização são produzidas por meio de múltiplas interações simultâneas ou sucessivas entre os componentes, ou entre os componentes e o meio ambiente.

Vários autores têm estudado esta inteligência descentralizada, distribuída e coletiva dos insetos (Watmough & Camazine, 1995 - nas abelhas; Deneubourg & Goss, 1989 - formigas; Theraulaz & Bonabeau, 1995 - vespas).


De todas as atividades produzidas pelas sociedades de insetos, a atividade de construção é, certamente, uma das mais espetaculares, onde a diferença entre os níveis individual e coletivo é o mais notável. A capacidade de construir edifícios tão complexos sempre fascinou os naturalistas, tendo a significação e as causas desta complexidade permanecido muito tempo um enigma. A questão é saber como agentes (insetos) tão simples, possuindo cada um somente uma informação local sobre o meio ambiente, conseguem coordenar suas ações e realizar arquiteturas complexas como ninhos de cupins, vespas etc.

O processo responsável: a Auto-organização

Uma chave para compreender esses fenômenos de coordenação coletiva nos insetos é a auto-organização. Ela caracteriza todo o processo durante o qual estruturas espaciais e/ou temporais espontâneas (ou sob o efeito de uma perturbação exterior) emergem ao nível coletivo. Alguns destes fenômenos são estudados na física sob o nome de estruturas dissipativas. Um exemplo de auto-organização é o das células de Bénard. Ao submetermos um líquido viscoso a um gradiente de temperatura, se o gradiente ultrapassar um certo limiar (valor crítico), aparece uma estrutura espaço-temporal notável em rolos. Esta aparição espontânea de ordem, a partir de um fluxo de desordem (um aquecimento), é o arquétipo das estruturas dissipativas que encontramos nos fenômenos físicos, sociológicos, biológicos.

Devido sua capacidade para criar formas, a auto-organização é fortemente relacionada com a criação de morfologia homeostática (morfogênese). Os processos envolvidos permitem passar de um estado inicial uniforme (não diferenciado, não ordenado, algumas vezes caótico), a um estado final possuindo uma estrutura particular que não pode ser corretamente relacionada de maneira linear com o estado inicial.

Além do surgimento ou criação de formas notáveis, a noção de auto-organização contém a idéia de processos espontâneos, isto é, de uma organização provinda do interior, sem que seja imposta uma força instrutiva e organizadora externa. Os fatores exteriores com os quais as organizações se relacionam, não são os elementos organizadores no processo de auto-organização. Eles podem, no máximo, ser considerados como acionando mudanças ou limitando alguns padrões ou orientações tomadas pelo processo auto-organizador.

A fim de dar uma definição operacional do conceito de auto-organização no quadro dos comportamentos coletivos, vamos chamar de auto-organização a todo processo durante o qual estruturas emergem ao nível coletivo, a partir de um conjunto muito importante de interações entre indivíduos/componentes, sem que esta emergência seja de alguma forma codificada ao nível individual (ou, mais freqüentemente, aparecimento de uma estrutura na escala N+1, a partir de uma dinâmica definida na escala N).
Uma das identidades da auto-organização é a retroação positiva (processo de amplificação). O exemplo mais simples deste processo, é certamente aquele do comportamento de agregação: um animal é tanto mais atraído por um grupo quanto maior for o grupo. É fácil entender que este processo se auto-amplifica, conduzindo a formação de grupos cada vez maiores. Um outro exemplo pode ser tirado da biologia das populações: os indivíduos reproduzem-se, dando surgimento a mais indivíduos, os quais, eles mesmos, vão dar nascimento a mais indivíduos ...  Um outro exemplo é aquele do allelomimetismo (comportamento que consiste em reproduzir o comportamento do vizinho), o qual pode ser verificado na partida súbita e coordenada das aves, ou mesmo no comportamento de vigilância dos animais selvagens. Na ausência de fatores limitantes (escassez de forrageio, redução de espaço...), este processo de retroação positiva é “explosivo”, o que quer dizer que ele não pára ...

Entretanto, não devemos esquecer os efeitos da retroação negativa, a qual sempre traz de volta o sistema na direção de um estado estável (homeostasia). Tais efeitos tentam limitar a ação das perturbações. É o caso, por exemplo, quando a fonte de comida é limitada: no caso das formigas, a descoberta aleatória de uma fonte alimentar conduz, por um processo de comunicação indireto (marcação feromonal), ao recrutamento de outras formigas que irão forragear sobre a fonte, reforçando assim a marcação e recrutando ainda mais formigas, até que a fonte seja totalmente consumida. É somente neste momento que o processo de retroação negativa contrabalança o efeito explosivo da retroação positiva.



Vale a pena salientar a noção extremamente importante de flutuação, a qual é fonte de plasticidade. De um ponto de vista macroscópico, um sistema apresenta-se em uma composição média. Entretanto, o sistema não fica neste estado ao longo do tempo, mas evolui a partir deste estado médio (são os diferentes atratores que um sistema pode adotar sem perder a organização, sobre os quais já tratei). Quando o estado do sistema é estável, as flutuações vão estar limitadas. Mas se o sistema vive um estado não-estável, as flutuações aleatórias podem amplificarem-se e o sistema vai afastar-se do estado inicial até atingir um novo estado estruturado ou um novo atrator. Devemos lembrar que o conceito de flutuação é intimamente ligado às idéias de estabilidade e instabilidade de um sistema.
Deneubourg, J.L. & Goss, S. 1989. Collective patterns and decision making. Ethol. Ecol. Evol., 1: 295-311.

Theraulaz, G. & Bonabeau, E. 1995. Coordination in distributed building. Science, 269: 686-688.

Watmough, J. & Camazine, S. 1995. Self-organized thermoregulation of honeybee clusters. J. Theor. Biol., 176: 391-402.


Comportamentos coletivos nas comunidades animais

Encontramos na natureza numerosos grupos animais que expressam fenômenos coletivos, os quais implicam uma coordenação muito precisa das atividades individuais. Tivemos, talvez todos, a ocasião de observar as estruturas em "V" tão características encontradas nas formações de vôo dos patos selvagens, por exemplo. Tais fenômenos de estruturação espontânea podem ser achados em todo o mundo vivo, animal ou vegetal.

Na etologia, as estruturas e organizações produzidas pelos grupos animais (como toda estrutura biológica) foram estudadas segundo dois pontos de vista complementares. O primeiro, que é o mais desenvolvido, estuda o valor adaptativo e a funcionalidade das estruturas. Neste caso, os pesquisadores priorizam as causas últimas relativa à aparição e conservação (as vantagens atuais) dos fenômenos estudados. Quando os pesquisadores adotam este ponto de vista funcional, no qual as preocupações principais são as causas últimas da aparição de alguns padrões de comportamentos coletivos, surge uma tendência para superestimar a complexidade dos processos que são produzidos ao nível individual.

O segundo ponto de vista, “imediatista”, sublinha a importância das causas proximais, isto é, dos processos imediatos implicados na formação daquelas estruturas. Se é legítimo, dentro de um certo paradigma, questionar a eficiência e a adaptação dos sistemas vivos, é também primordial pesquisar os processos ou procedimentos usados para chegar a esta eficiência. O ponto de vista proximal enfatiza uma abordagem de causas imediatas, a qual procura fazer a ligação explicativa entre as regras que caracterizam os comportamentos individuais, por um lado, e por outro, as estruturas e fenômenos coletivos que emergem ao nível do grupo ou da sociedade, no caso dos insetos eusociais.


O comportamento de um organismo, ou de um grupo de indivíduos, é considerado como um processo emergente que nasce do grande número de interações que existem entre os componentes do sistema e entre esses componentes e o meio ambiente local imediato.

Esta abordagem nova no âmbito do estudo do comportamento animal, é fortemente motivada pelos avanços científicos recentes no domínio dos sistemas complexos (termodinâmica, física, processos químicos etc...), os quais têm levado à poderosa idéia de emergência, isto é, à idéia segundo a qual é possível fazer emergir estruturas em um nível de organização superior, definindo somente regras locais a um nível inferior (Nicolis & Prigogine, 1977). Assim, desde o momento em que as regras locais que especificam o comportamento dos elementos que constituem um dado sistema são conhecidas (por exemplo, o comportamento individual de forragear de uma formiga, ou o comportamento individual de construção de uma vespa...), é possível, a partir das interações individuais locais, analisar os tipos de estrutura e comportamentos que emergem ao nível coletivo (por exemplo, a organização espaço-temporal das atividades individuais numa colônia de formigas, ou os diferentes tipos de arquitetura dos ninhos produzidos nas populações de vespas). O que torna esta abordagem particularmente interessante, é o fato de ela poder ser aplicada a diferentes níveis de organização (indivíduos, grupos, populações), e o fato de ela permitir, a cada momento, mostrar que um comportamento extremamente complexo pode emergir a partir de um conjunto de componentes muito simples.


A auto-organização tem essencialmente como característica a produção, ao nível macroscópico, de uma estrutura que não é em nada codificada ao nível das ações individuais. Este fenômeno de organização resulta de uma dinâmica caracterizada por acontecimentos variados, bem como por tipos de interações entre indivíduos ou parâmetros que caracterizam a intensidade ou a forma destas interações.

Assim, vários fenômenos no mundo animal, como a formação de “creche”, a regulação do comportamento de vigilância, a formação dos grupos ou de liderança, são simples conseqüências da dinâmica das interações entre tipos de indivíduos que seguem regras, algumas vezes, autônomas.




Bibliografia


Nicolis, G. & Prigogine, Ilya. 1977. Self-organization in non-equilibrium systems. Wiley, Nova York.

1  O todo é maior que a soma de suas partes   princípio enunciado no séc. II DC pelo filosofo chinês Mao Tse.






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