J.M. DÍAZ NAFRÍA: Información y complejidad en estudios medioambientales

4. März 2011

Informationsphilosophie. Information und urbanes Systeme 1

Programa PROMETEO - SenescytFLACSO, Quito| UPSE, Santa Elena - 2014

José María Díaz Nafría (UPSE; León; Munich)

Información y complejidad(La comprensión general de la información como instrumento para la articulación científ ica en la confrontación de problemas medioambientales)

Información y complejidad

Contenido

1. El problema del estudio de sistemas complejos

2. Sobre el concepto de información (un campo de estudio interdisciplinar)• Shannon y la perspectiva física• El problema de la verdad• Vida, evolución y relevancia• Hacia una metateoría de la

información3. Recorriendo la escalera de la

complejidad

2Jul. 2014 Información y complejidad, en estudios ambientales

1. El problema del estudio de la complejidad

¿Qué es un sistema complejo?¿Ciencia como mecanismo de reducción de la complejidad?¿Qué es complejidad?• Complejidad real vs aparente• Complejidad de Kolmogorov o Información algorítmica• El estudio de las redes. ¿Qué es una red?• Compejidad ordinaria vs reflexiva (Funtowicz y de Marchi, 2000)

¿Sujetos de conocimiento?• Interéses, propósitos, puntos de vista• Analizamos la realidad con categorías que subsumen intereses

(Habermas, Ortega)

¿Cómo vincular la antropología y la ecología?

¿Qué es naturaleza?


2. Sobre el concepto de la información (un campo de estudio interdisciplinar)


2. Sobre el concepto de la informacións.XX - Teoría Matemática de la Comunicación

(Shannon)

5

EmisorEmisor CodificadorCodificador ReceptorReceptorDecodificadorDecodificador

Mensaje Original Mensaje

Codificado

Mensaje Decodificado

Ruido

Canal

Canal sin ruido (mágico - transparente)

La TMC (Teoría de la Información) se propone resolver el problema técnico 1. ¿Cómo eliminar el ruido?2. ¿Qué medios usar para transmitir una cierta cantidad de información?3. ¿Cómo sacar máximo rendimiento informacional a unos recursos limitados?

Para ello:4. Busca una definición cuantitativa de la información (descontextualizada)5. Evita inmiscuirse en las cuestiones semánticas y pragmáticas

Jul. 2014 Información y complejidad, en estudios ambientales

2. Sobre el concepto de la informaciónMultidimensionalidad de la Información

• Semiótica: Teoría de signos y símbolos (Morris, 1938 concepción tridimensional signo de C. S. Peirce)a) A la Sintaxis concierne la ocurrencia de unidades

individuales de información y sus relaciones mutuas.b) A la Semántica concierne el significado de las

unidades de información y sus relaciones mutuas.c) A la Pragmática conciernen los efectos de las

unidades de información y sus relaciones mutuas.

Una comprensión completa de la información se desenvuelve en las dimensiones: Sintáctica, Semántica y Pragmática


2. Sobre el concepto de la informaciónConcepto de Información: ¿objetivo o subjetivo?


8

Sintáctico¿Cómo se expresa?

TMC (Shannon, Weaver)

TMC (Shannon, Weaver)

Semántico¿Qué representa? ¿Es verdad?

Pragmático¿Qué valor/efecto tienen?

Tª de la Información Cuántica

y de la Medida (Lyre,

Mahler…)

Tª de la Información Cuántica

y de la Medida (Lyre,

Mahler…)

Universo holográfico (Bekenstein)

Universo holográfico (Bekenstein)

Sintáctico¿Cómo se expresa?

Empirismo lógico (Bar-Hillel, Carnap)

Empirismo lógico (Bar-Hillel, Carnap)

Constructivismo cognitivo(Dretske)

Constructivismo cognitivo(Dretske)

Semántica de situaciones (Barwise, Perry, Seligman…)

Semántica de situaciones (Barwise, Perry, Seligman…)

Tª Algorítmica de la Información (Solomonoff, Kolmogorof, Chaitin)

Tª Algorítmica de la Información (Solomonoff, Kolmogorof, Chaitin)

Cibersemiosis (S. Brier) Info-computacionalismo (Dodig-Crnkovic)

Cibernética 2º orden (Foerster…) Dinámica de lógicas de información (van Benthem)

Teoría Unificada de la Información (Hoffkirchner,…) Teoría General de la Información (Burgin)

Cibersemiosis (S. Brier) Info-computacionalismo (Dodig-Crnkovic)

Cibernética 2º orden (Foerster…) Dinámica de lógicas de información (van Benthem)

Teoría Unificada de la Información (Hoffkirchner,…) Teoría General de la Información (Burgin)

Fuzzy semantics (Zadeh, Pérez-Amat…)

Fuzzy semantics (Zadeh, Pérez-Amat…)

Tª de los sistemas Auto-referenciales (Luhmann)

Tª de los sistemas Auto-referenciales (Luhmann)

Teoría estética de la Información (Bense, Moles)

Teoría estética de la Información (Bense, Moles)

Teoría de la acción orientada a propósitos (Janich)

Teoría de la acción orientada a propósitos (Janich)

Tª de la Actividad (Karpatschof)

Tª de la Actividad (Karpatschof)

Cibernética clásica (Wiener, Ashby, …)

Cibernética clásica (Wiener, Ashby, …)

2. Sobre el concepto de la informaciónInformación en las ciencias vs dimensiones de la información


2. Sobre el concepto de la informaciónAcuerdos para un enfoque interdisciplinar

• En la “era de la información” debiéramos ser capaces de entender qué significa “realmente” información (Comparación con la edad de hierro)

• La naturaleza de la información no está resuelta

• Puede considerarse la información como algo que “realmente” media entre objetos y sujetos, o lo que articula la evolución del ser

• Relatividad del concepto de objeto y sujeto; absolutidad del proceso evolutivo.


2. Sobre el concepto de la informaciónInformación Tangible (Informatio-Corporaliter)

10

Tiempo

t1 t2 t3

Información

Sujeto del cambio

Objeto: En oposición al “sujeto” del cambio


2. Sobre el concepto de la informaciónInformación Intangible (Informatio-Incorporaliter)

11

Tiempo

Información

t1 t2 t3

Sujeto del cambio(en la percepción)

Objeto: En oposición al sujeto del cambio (percepción)


2. Sobre el concepto de la informacióna) Shannon y la perspectiva física

I = - ld p = - log2 p

Se trata de una medida extensiva: Contenidoinform. de un sistema dual: I(cont) = I(1) + I(2)

• Probabilidad e información potencial sintáctica son conceptos equivalentes para la cuantificación de las posibilidades.

• El concepto de probabilidad puede considerarse como un sub-concepto de un concepto general de información (p=2-I)


13

32 Cartas: 8 cartas / palo (tréboles, picas, corazones y diamantes)

1-8 de Tréboles 1-8 de Picas 1-8 de Corazones

1-8 de Diamantes

Mínimo nº de preguntas (promedio) con respuestas Sí/NoP1: Negro?

R1: NoP2: Corazón?

R2: NoP3: > 4?

R3: NoP4: > 2?

R4: SiP5: 4?

R5: Si



• Primicia/Novedad en la TMC“La palabra información, en esta teoría, está usada en un sentido especial que no debe confundirse con su sentido ordinario. En particular, información no debe confundirse con significado… De hecho, 2 mensajes, uno de los cuales está muy cargado de sentido y el otro carece por completo de sentido, pueden ser exactamente equivalentes desde este punto de vista en lo que respecta a la “información”… En la teoría de la comunicación, la información se refiere no tanto a lo que se dice sino a lo que podría decirse. Información es una medida del grado de libertad de elección del comunicador a la hora de elegir un mensaje.” (Weaver)

La teoría de la información en telecomunicaciones trata la información bajo aspectos meramente sintácticos 14



• Entropía y 2º Principio de termodinámica– Principios (1º, 2º, 3º) máquinas-situaciones

límitedS = Qrev/T, dS 0 Qirr Procesos irreversibles

– BOLTZMANN, MAXWELL, GIBBS: Tª fenomenológica microscópica-mecánica

– BOLTZMANN (1896): Entropía como concepto

cuantitativo: S = –k B lnp S = –k Bpilnpi = –k B’ I

La entropía informacional y termodinámica son formalmente idénticas. Ambas cantidades son equivalentes si se considera entropía como información potencial, relativa a la cantidad de micro-estados que corresponden a un mismo macro-estado conocido.

15



• Demonio de Maxwell

16

Las moléculas tienen la mismaVelocidad promedio

Diferente velocidad promedio



• Aspectos temporales de la información (Weizsäcker):– Actual: información presente y con efectos ya surtidos– Potencial: posibilidad de obtener información actual.

Esto es, la diferencia entre presente y futuro queda así reflejada en el concepto de información.

La información actual existe de hecho, mientras que la información potencial solo existe en relación a las posibilidades

Por tanto, Iact puede considerarse ontológicamente mientras que la Ipot es intrínsecamente relacional.

17



18

Generalized 2nd principle of thermodynamics:

entropy/information of a closed system increases

(Potential) information: what the observer ignores about a situation(Boltzmann) Entropy: what the observer ignores about the

microscopic constitution of a system

Example: steam engine this is a non-self-organizing systems working for itself, but for another system

INFORMATION as potentiality for building constraints and affordances that enable propagating work.

• Increasing the probability of the macrolevel• Quasi-ergodic: lasting

The Dynamics of Becoming: Information and Matter

2. Sobre el concepto de la informaciónb) Generalización del concepto de información

termodinámico

19The Dynamics of Becoming: Information and Matter

E Waste

E Waste

Natural evolution:

Cultural evolution:

Naturally stabilised

Culturallystabilised

2. Sobre el concepto de la informaciónb) Generalización del concepto de información

termodinámico

• El contenido de información algorítmico es una medida de la diversidad sintáctica o complejidad

• La descripción más breve: Ialg(s)=L(pmins)• Diferencias con el concepto shannoniano:

1. Meramente sintáctivo vs. Mínima complejidad como uso de una semántica que permite un esfuerzo sintáctico mínimo.

2. Información potencia vs. Actual3. Concepto objetivo vs. cuantitativo-relativo: complejidad

respecto a las regularidades legibles en un espacio semántico determinado.

• El contenido de información algorítmica mide Iactual bajo aspectos a la vez sintácticos y semánticos. No representa una medida absoluta sino relativa.

• No es computable, depende del sujeto (recursos semánticos)

20

2. Sobre el concepto de la informaciónc) Vida, evolución y relevancia

Información algorítmica o la generación de las estructuras


2. Sobre el concepto de la informaciónc) Vida, evolución y relevancia - Genética y Evolución

• Dogma central de la biología molecular– 4 Bases: (A) Adenina, (G) Guanina, (T) Thymina, (C)

Cytosina– Reglas de Chargaff: {A & T}, {G & C} cantidades molares

equival.• La molécula-hereditaria ADN representa en su

estructura nucleótida un código genético (i.e. información sintáctico-semántica para la producción de RNA y proteínas)

21

DNA RNA PolipeptidosTranscripción Traducción

Desde el descubrimiento de los retrovirusReplicación


2. Sobre el concepto de la informaciónd) Hacia una meta-teoría de la información

• Teoría Unificada de la Información (UTI RG, W. Horfkirchner et al.) Ta Evolución

• Teoría General de la Información (GTI, M. Burgin) Teoría algorítmica de la I.

• Info-computacionalismo (G. Dodig-Crnkovic) Teoría algorítmica de la I.

• Ta Metasemántica (R. Zimmermann, J.M. Díaz Nafría) Ta Evolución (emergencia)


3. Recorriendo la escalera de la complejidad

23

Perspectiva Progresiva (naturaleza)“La fuerza por la que ocurre el desarrollo de los individuos es la misma fuerza por la que diferentes organizaciones sobre la tierra llegan a la existencia” (Kielmayer, c. 1790)

Perspectiva Regresiva (interpretación)“Lo que llamamos naturaleza es una poesía encerrada en una escritura secreta y enigmática. Si desveláramos el enigma, reconoceríamos la Odisea del espíritu” (Schelling, STI, 1800)

Agentes generalizados ( concepto de S. Kauffman de agencia autónoma):

sistemas que pueden realizar ciclos termodinámicos completos (desde la pre-geometría, a la física, a la química, a la biología, a la vida consciente, y a la vida social)Jul. 2014 Información y complejidad, en estudios ambientales


24

• Se requiere re-definir los conceptos filosóficos de elección (desde un conjunto (in)determinado de posibilidades), significado (relacionado con los sentidos del ser, las disposiciones ontológicas del ser real) y normalización (como efecto combinado de una masa crítica de partes interactuantes) a través de las jerquías de complejidad.

• Los atributos fundamentales de: Energía, Materia e Información, Estructura requieren revisión en cuanto a componentes básicos para la constitución y la evolución de los sistemas.

Potencialidad

ENERGÍA: para realizar trabajo

INFORMACIÓN: para seleccionar/utilizar trabajo en

beneficio de la organización dels sistema

Actualidad

MATERIA: energía actualizada (estabilizada)

ESTRUCTURA: actualización de la organización potencial


25

1. Level: Spin-Network


Der Organismus als Prinzip der Vereinheitlichung

26The Organism as Unification Principle


27

2. Particles are made and some of them are durable and able to combine as to constitute Atoms



28

3. Its combination made possible the formation of heavenly bodies



29

4. An specific combination of chemical elements, energy availability, protection… make the emergence of life possible, which “aus der Kern der Materie sprosst”. Example: Proton-channels



30


a) Objective response

flagellum

nucleolus

nucleus

photoreceptor chloroplast

contractile vacuole

eyespot

paramylon

pellicle

flagellar swelling

Euglenoid cell


31


b) Cognitive response

Light

Pho

tore

cept

ors

Pho

tore

cept

ors

Neu

rona

l net

wor

k

Light

Neu

rona

l ne

twor

k

a) Retina structure of vertebrates b) Retina structure of octopus


32


c) Respuesta reflexiva


• Creciente carácter abierto• Mediado por el aprendizaje (almacenado en la memoria) • Abierto a futura revisión, profundización, corrección… • Los tipos (a) - (b) están presente en gran medida. • La realidad aprendida puede ser sentida como realidad en sí misma y no solo

como estimulo. • La manifestación de la realidad es esencialmente ambigua en dos sentidos:

(i) Con respecto al objeto mismo como algo que debe ser desentrañada, (ii) Respecto a su conexión con su entorno al cual puede estar relacionado por

diferentes disfuncionalidades. Este caso particular de sentir objetos en contextos culturales (incluido las mediaciones técnicas, sociales, políticas y económicas)

• Funcionalismo perceptivo; Gestaltpsychologie • La interpretación opera como la naturaleza: busca los medios más simple (esto

es lo más efectivo con respecto a los recursos usados) para definir la agencia en la cual la realidad puede ser observada

• Materialismo cultural (vacas y terneros –M. Harris); Estructuralismo (estructura de la familia, Saga de Ausdrubal –C. Lévi-Strauss)

33


c) Cognitive response


s N

, Ψ1N

... ΨNN

Initial hypothesis

G2-1 G1

-1

G2 G1

Ob{ k1Ψ }

},{ 1kkd ss

K{ ks }

Ob{ k2Ψ } Ob{ k

3Ψ } Ob{ kNΨ }

G3-1

G 3

GN-1

G N

● ● ●

Application of observations (corresponding to manifestation of modality 1, 2,.. )

Gi : allows to derive the manifestation of modality i from an interpretation of the object, s.

Gi -1: allows to make an interpretation of the object s consistent with observation i

Truthfulness criterion

Iteration Interpretation output

Is information a sufficient basis for cognition?34

Nota LegalEsta obra está sujeta a Licencia Creative Commons Attribution-Noncommercial-NoDerivativeWorks 3.0 Spain.

Debe proveerse crédito del autor original : Díaz Nafría, J.M. (2014). Información y complejidad en estudios medioambientales. Santa Elena: UPSE.

La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/deed.es

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/deed.es

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/deed.es

J.M. DÍAZ NAFRÍA: Información y complejidad en estudios medioambientales

Science

Transcript of J.M. DÍAZ NAFRÍA: Información y complejidad en estudios medioambientales