İmmünoloji ve ekolojiden ekonomiye ve termodinamiğe kadar değişen alanlarda, çok ölçekli karmaşık sistemler her yerde bulunur. Ayrıca modellenmesi de zordur. Geleneksel yaklaşımlar bir aşağıdan yukarıya veya Yukarıdan aşağıya yaklaşım. Ancak yangın sonrası bir orman ekosistemi veya bir pandemideki bir toplum gibi rahatsız sistemlerde, bu tek yönlü modeller küçük ölçekli davranışlar ve sistem düzeyinde özellikler arasındaki etkileşimleri yakalayamaz. SFI dış profesör John Harte (UC Berkeley) ve işbirlikçileri, aşağıdan yukarıya davranışları ve yukarıdan aşağıya nedenselliği tek bir teoride bağlayan hibrit bir yöntem oluşturarak bu zorluğu çözmek için çalıştılar.
Harte ve arkadaşlarının gazetesi Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri6 Aralık’ta yayınlanan yaklaşımlarını özetliyor ve uygulanabileceği dört ayrışmış örnek sunuyor.
Harte, “Son 14 yılda, ekolojide bu yukarıdan aşağıya yaklaşımın çok güçlü olduğunu ve ekosistemlerde kalıpları ortaya çıkardığını gösteren bir dizi makale yazdık” diyor. “Tür-alan ilişkisi (çeşitliliğin arsa alanı ile nasıl artar) ve türlerin bolluk ve vücut boyutlarının dağılımı gibi ekolojik modelleri doğru bir şekilde öngörüyor. Ancak altı yıl önce, bir ekosistem yoğun bir şekilde rahatsız edildiğinde ve bir Sonuç olarak, sistem düzeyindeki özellikler akı içindedir-yukarıdan aşağıya yaklaşım sefil bir şekilde başarısız olur. ” Ve böylece, Harte ve meslektaşları hem sistem düzeyinde dinamikleri hem de akıdaki karmaşık sistemler için sistem bileşenlerini karakterize eden olasılık dağılımlarını tanımlayabilecek bir teori geliştirmeye başladılar.
Bozukluklar ve iki yönlü geri bildirim, birçok sistem türünde görünmeye neden olabilir. Pandemik, geleneksel aşağıdan yukarıya duyarlı enfekte olmuş (SIR) denklemler durumunda, bir bireyin enfekte olmuş bir kişiye yakınlık yoluyla hastalanma olasılığını ölçmeye yardımcı olur. Bununla birlikte, bu yaklaşımın yakalanmadığı şey, mikro ve makro ölçekler arasındaki etkileşimdir. Makro düzeyde hastalık vakaları arttıkça, bireyler davranışlarını dikkate alabilir ve değiştirebilir ve vaka seviyelerinin düşmesine neden olabilir.
Benzer şekilde, bir ekonomide, bireylerin bir iş alıp almayacağına veya satın alma işlemi yapmadıkları kararları, GSMH büyümesi ve enflasyon oranları gibi sistem düzeyinde mülklerden etkilenir. Bu arada, tüketici harcamaları ekonomide itici bir faktördür ve ekonomik büyümeyi veya düşüşü etkileyebilir.
2021’de Harte ve meslektaşları ilk kez yeni yaklaşımlarını dergide sundular Ekoloji Mektupları “Diname: Hibrit Maxent-Plus-Mekanizm Dinamik Makroekoloji Teorisi” makaleleriyle. Teorilerini Panama’daki çok rahatsız bir ormandan elde edilen verilere karşı test eden ekip, hibrit modellerinin tür dağılımındaki değişiklikleri açıklayabileceğini gösterdi. Şimdi, yazarlar diğer senaryolarda olası uygulama için modellerini genelleştiriyorlar.
Harte, “Bu model daha önce hesaplanamayan şeyleri hesaplamamıza izin veriyor” diyor. “Bu iki seviyeli sistemlerde, hem yukarıdan aşağıya hem de aşağıdan yukarıya etki olduğunda, sistem bozulduğunda nasıl hesaplanırsınız, sistem nasıl Ve Bireyler zamanla cevap verecek mi? Daha önce yeterli bir teori yoktu. Bu teori, sistem düzeyinde değişkenlerin yörüngesini ve bu sistemdeki tek tek parçaların olasılık dağılımını tahmin etmemizi sağlar. “
Harte, bir yanma tankında – basit bir termodinamik sistem – teorinin testini önerir ve diğer testlere ihtiyaç olduğunu söyler. “Buradaki en büyük içgörü sorunun önemini fark etmekti. Bu teorinin iyi olduğunu düşünüyoruz, ancak doğru olmayabilir. Yine de birçok sistem türünde test edilmesi gerekiyor.”
Önerilen yanma tankı deneyi gibi dengesizlik termodinamiklerde, moleküler kinetik enerjilerin olasılık dağılımını tahmin etmek bir sınır sorunu olmuştur. “Hesaplamaya direndi,” diyor Harte.
Hibrit teori, kontrollü laboratuvar ortamlarında veya insanlığın karşılaştığı en cezbedici ve kritik sorunlardan bazılarında, iklim değişikliğinden ve pandemiklerden ekonomik oynaklığa kadar dinamikleri incelemek için yeni bir yol sunar.
