Predecir puntos de inflexión en los humanos y los ecosistemas
Un grupo internacional de científicos ha revisado varios estudios sobre umbrales críticos en diferentes sistemas complejos como los seres humanos, ecosistemas y mercados financieros y ha concluido que, pese a sus características particulares, sus dinámicas presentan propiedades genéricas comunes cuando se aproximan a un punto de inflexión. Su informe sobre la modelación de estos indicios previos, publicado en la revista Nature, abre nuevas oportunidades para relacionar los trabajos realizados en distintas disciplinas sobre el tema de los fenómenos caracterizados por un punto de inflexión. Este trabajo fue cofinanciado por un Premio Europeo para Jóvenes Investigadores, una iniciativa creada en el Sexto Programa Marco (6PM) para atraer a científicos jóvenes destacados de todos los campos de investigación y de cualquier país del mundo para que pudieran crear sus propios equipos de investigación en instituciones científicas europeas. Estos premios se han reemplazado por las subvenciones de inicio (Starting Grants) del Consejo Europeo de Investigación (CEI). Es difícil predecir cuándo un sistema va a cambiar de forma repentina, provocando, por ejemplo, un ataque de asma o un derrumbamiento de la bolsa. La elaboración de modelos precisos es una tarea aún incipiente en relación a la mayoría de sistemas complejos, ya que en casi todos los casos los científicos no comprenden a la perfección sus mecanismos relevantes y los efectos derivados. En el estudio referido, investigadores de Alemania, Países Bajos, España y Estados Unidos analizaron los indicios tempranos de una gran variedad de sistemas para averiguar si poseían características similares. El equipo de investigación buscó similitudes entre los ataques epilépticos y la etapa final de los periodos glaciales, la desertización y los ataques de asma, y las transiciones climáticas y los ecosistemas. «Cada vez está más claro que muchos sistemas complejos presentan umbrales críticos o "puntos de inflexión" en los que el sistema cambia bruscamente de un estado a otro», se lee en el estudio. Los científicos observaron que algunos indicios tempranos tienen un carácter genérico y, en su opinión, esto sugiere que las transiciones podrían estar relacionadas de alguna manera con «bifurcaciones» en las que las leyes universales de los sistemas dinámicos determinan el patrón a seguir. Por consiguiente, tales indicios podrían advertir de que está aumentando la probabilidad de que se produzca un cambio importante. Los indicios tempranos de transiciones repentinas en el organismo humano presentan patrones similares a los que se observan, por ejemplo, en la naturaleza. «En el caso del asma, se ha demostrado que los pulmones de las personas pueden presentar un patrón autoorganizado de broncoconstricción [cuando las vías respiratorias se estrechan] que podría ser el preludio de una insuficiencia respiratoria grave y que se parece al patrón que se observa cuando comienza un proceso de desertización», se lee en el estudio. Captar indicios tempranos en sistemas naturales complejos entraña una gran dificultad. Sin embargo, los resultados de estudios recientes relativos a ocho episodios de cambio climático brusco (por ejemplo, la transición de un efecto invernadero a periodos de glaciaciones hace aproximadamente 34 millones de años) muestran una correlación significativa entre la dinámica climática reconstruida y las transiciones críticas del clima. La inclusión de los mercados financieros en esta investigación resulta difícil, ya que, según explican los autores, el hipotético descubrimiento de patrones predecibles conduciría a su desaparición. La predictibilidad puede servir para sacar beneficios, por lo que los patrones se eliminan rápidamente. Sin embargo, sí se pueden detectar indicios tempranos recurriendo a instrumentos como el «índice del miedo» (que mide la volatilidad) o analizando, por ejemplo, los patrones que se dan en la variación de los precios de las opciones. «Nos encontramos ante datos convincentes sobre las transiciones que se producen en el organismo humano y otros sistemas naturales», afirmó Henry Gholz, director de programas en la División de Biología Medioambiental de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) de Estados Unidos. «Esta información llega en un momento crítico [...] cuando se ha puesto de relieve la fragilidad de la Tierra (y la nuestra) a raíz de la crisis financiera mundial, los debates sobre la reforma de la asistencia sanitaria y la preocupación por el rápido cambio del clima y de los sistemas ecológicos.» «En aquellos sistemas en los que podemos observar transiciones reiteradas, como lagos, praderas o campos, así como la psicología humana, podríamos descubrir dónde se encuentran los umbrales», afirman los autores. Una cuestión clave para lograrlo en la práctica, concluye el estudio, «es si se puede detectar un indicio con la antelación suficiente para tomar medidas y, así, impedir la transición o prepararse para la misma». Es necesario realizar más estudios, afirman los científicos, para esclarecer la consistencia de estas señales en diversos modelos matemáticos.
Países
Alemania, España, Países Bajos, Estados Unidos