Modularity, Antimodularity and Explanation in Complex Systems

Questo lavoro riguarda principalmente il concetto di modularità gerarchica e il suo impiego nello spiegare la struttura e il comportamento dinamico di sistemi complessi mediante modelli modulari gerarchici, nonché un concetto di mia proposta, l'antimodularità, legato alla possibilità di rilevamento algoritmico di modularità gerarchica. Nello specifico, evidenzio la portata pragmatica della modularità gerarchica sulla possibilità di spiegazione scientifica dei sistemi complessi, cioè sistemi che, secondo una descrizione di base scelta dall'osservatore, possono essere considerati come composti da parti elementari discrete interrelate. Sottolineo che la modularità gerarchica è essenziale anche nel corso della sperimentazione volta a scoprire la struttura di tali sistemi. Il rilevamento algoritmico della modularità gerarchica si rivela essere un compito affetto dalla dimostrata intrattabilità computazionale della ricerca della migliore descrizione modulare gerarchica, e affetto dal comunque elevato costo computazionale anche dei metodi di rilevamento approssimati. L'antimodularità consiste nella mancanza di una descrizione modulare adatta alle esigenze dell'osservatore, dovuta o all'assenza di modularità nella descrizione di base del sistema scelta dall'osservatore, o all'impossibilità di produrre algoritmicamente una descrizione gerarchica valida, per le dimensioni eccessive del sistema da valutare in rapporto al costo computazionale dei metodi algoritmici. Sottolineo che modularità e antimodularità dipendono dalla scelta pragmatica di una certa descrizione di base del sistema, scelta fatta dall'osservatore sulla base di obiettivi esplicativi. Mostro poi come l'antimodularità ostacoli la possibilità di applicare almeno tre tipi noti di spiegazione: meccanicistica, deduttivo-nomologica e computazionale. Un quarto tipo di spiegazione, la spiegazione topologica, rimane sostanzialmente immune dalle conseguenze dell'antimodulairità. Valuto quindi la presenza di modularità nei sistemi biologici, e le possibili conseguenze, nonché l'eventualità di incorrere nell'antimodularità in biologia e nelle neuroscienze, concludendo che questa eventualità è abbastanza probabile, almeno in biologia dei sistemi. Infine, mi permetto qualche speculazione metafisica e storica. Dal punto di vista metafisico, l'antimodularità sembra suggerire una posizione possibile, secondo cui i generi naturali sono moduli che sono stati rilevati, e in quanto tali, a causa dell'intrattabilità computazionale del rilevamento della migliore descrizione modulare gerarchica, è improbabile che essi siano il miglior modo possibile per descrivere il mondo, perché la modularità dei generi naturali molto probabilmente non rispecchia la migliore modularità possibile del mondo. Da un punto di vista storico, il crescente utilizzo di metodi computazionali per il rilevamento della modularità o per la simulazione di sistemi complessi, in particolare in alcuni settori della ricerca scientifica, suggerisce la possibilità di immaginare una molteplicità di discipline scientifiche emergenti, guidate dalla produzione di spiegazioni potenzialmente inintelligibili dal punto di vista cognitivo umano, produzione che potrebbe iniziare ad autoalimentarsi, portando potenzialmente ad una crescita inarrestabile. Suggerisco che questo scenario costituirebbe un cambiamento epocale nel campo della scienza, che, se non è già avvenuto, potrebbe benissimo essere sul punto di realizzarsi.