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Topi, epidemie e incendi: con gli emoji si possono studiare fenomeni complessi attraverso la simulazione al computer (con o senza big data)

La sperimentazione tramite simulazione sui sistemi complessi si può fare giocando e chissà vincere un Nobel

Sono un sociologo appassionato di internet e culture digitali, per questo ho sempre cercato di unire i miei due interessi. Insegno Sociologia dei media digitali al Dipartimento di Scienze Umanistiche all’Università di Catania, faccio ricerca su comportamenti collettivi tecnologicamente mediati, etica dei social media e modelli di comunicazione della scienza sul web usando big data e computational social science. Ho un blog che uso come quaderno degli appunti dei miei interessi e delle mie ossessioni: Tecnoetica.it. Se in libreria passi nel reparto scienze sociali mi trovi con due libri Sociologia dei media digitali (Laterza, 2011) e Il computer come macroscopio (Franco Angeli, 2015).

Le scienze sociali del XXI secolo saranno ricordate per l’utilizzo del computer come strumento indispensabile per affrontare specifici ambiti di ricerca.

Un esempio ormai comune nella vulgata su studi sociali e computer science sono i big data, quella enorme quantità di dati che senza gli strumenti informatici non solo non potrebbero essere raccolti, ma non potrebbero essere neanche analizzati, né tantomeno studiati. L’importanza del computer è diventata tale che secondo molti la sua presenza nelle scienze sociali è paragonabile all’uso del telescopio in astronomia o il microscopio in biologia. Tanto che in alcuni ambienti – prendendo spunto dalla possibilità di analizzare fenomeni estesi nel tempo e nello spazio – si comincia a parlare di computer come macroscopio.

Ma i big data sono solo uno dei modi con cui gli strumenti informatici possono essere utilizzati nella ricerca sui fenomeni sociali: un altro approccio molto interessante è la possibilità di effettuare delle simulazioni.

L’importanza delle simulazioni è presto detta. È praticamente impossibile studiare sistemi sociali molto complessi attraverso la tecnica dell’esperimento per tutta una serie di motivi che vanno dalla difficoltà di manipolare variabili fortemente interconnesse tra loro, fino alle conseguenze etiche di questi approcci.

Pensiamo ad esempio ad un sistema economico: nessuno vorrebbe far parte di esperimento sociale fatto dal vivo in cui la conseguenza potrebbe essere un aumento della disoccupazione, e non solo per motivi etici.

Per questo si usano le simulazioni, ovvero mediante uno specifico software si replicano le proprietà principali e le dinamiche di un sistema sociale all’interno di un computer e attraverso la manipolazione controllata di alcuni parametri di riferimento si fanno degli esperimenti.

Ritornando all’esempio della simulazione di un sistema economico: cosa succederebbe se aumentassero gli stipendi? Oppure se si cominciano a dare sussidi di disoccupazione? Oppure se diminuiscono le tasse? Modificando alcune variabili del sistema si potrebbero osservare queste conseguenze sulla simulazione e trarre alcune conclusioni.

Il problema della simulazione come tecnica di ricerca è che richiede competenze sia nella capacità di fare modelli di sistemi complessi, ma anche competenze informatiche per trasformare questi modelli in programmi informatici che funzionano dentro un computer.

Netlogo-model-Random-Graph

Ultimamente nella comunità degli esperti di simulazione sociale si è fatto strada Netlogo, un framework che consente di costruire e modificare modelli di sistemi complessi ed effettuare esperimenti. Ovviamente ha bisogno di un periodo di apprendimento come per tutti i software professionali. Ma se invece qualcuno volesse solo provare a fare qualche simulazione semplice per prendere contatto con questo approccio? In questo caso c’è Simulating the world in emoji.

Simulating the world

Simulating the world in emoji è un progetto a metà tra il gioco e il design sviluppato da Nicky Case che non è nuovo a questi progetti che traggono ispirazione dagli studi sulla complessità dei sistemi, area di ricerca che fa un uso sistematico della simulazione al computer. Il gioco consiste per prima cosa nel prendere dimestichezza con i concetti chiave della scienza della complessità prendendo come modello di riferimento la simulazione di una foresta.

Attraverso una manipolazione guidata dei principali parametri che sono alla base dello sviluppo di una foresta – crescita degli alberi, crescita degli arbusti e lo scoppio di incendi – i giocatori entrano in confidenza con concetti come emergenza, comportamenti complessi che nascono da regole semplici, feedback loop (ciclo retroattivo) ovvero la sequenza azione-reazione che plasma alcuni comportamenti del sistema, o auto-organizzazione, quando l’ordine emerge da un comportamento spontaneo del sistema.

Quello che rende tutto molto divertente è che è possibile modificare ogni elemento della simulazione, dalle regole di comportamento dei singoli fino al numero degli elementi – alberi, arbusti e fiamme – che fanno parte della simulazione.

Tra l’altro anche la simulazione è molto vicina a quelle usate in scienza della complessità. Infatti la foresta è rappresentata come una scacchiera in cui ogni cella può essere occupata da un elemento oppure può essere vuota. In questo modo è possibile osservare comportamenti complessi come le caratteristiche della propagazione degli incendi o l’equilibrio fra alberi e arbusti all’interno di una foresta. In questo progetto il ruolo delle emoji è semplicemente simbolico: ovvero io interpreto la simulazione come una foresta perché in ogni cella del mondo –come viene chiamata questa scacchiera nella simulazione dei sistemi – è presente un emoji a forma di albero.

Ma potrebbero esserci smileys allegri e tristi per indicare soggetti malati o soggetti sani e vedere come si evolve un’epidemia, oppure roditori dalle orecchie grandi o piccole che si muovono per cercare i propri simili e che aiutano a rivelare le dinamiche della segregazione razziale, oppure un mondo fatto di cani e gatti per vedere in che modo scoppiano i conflitti. In pratica è possibile prendere confidenza con una delle tecniche di simulazione più sofisticate, ovvero la simulazione ad agenti,  attualmente in uso nella comunità scientifica degli studiosi di complessità.

Simulare il conflitto e la cooperazione

Un caso emblematico è il modello alla base della simulazione che vede protagonisti i roditori, detto modello di segregazione e che valse al suo ideatore – Thomas Schelling – il Nobel nel 2005 per lo studio del conflitto e della cooperazione . Nicky Case ha una particolare predilezione per questo modello, in quanto il suo primo progetto ispirato ai sistemi complessi Parable of the Polygons progetto in cui in un mondo bidimensionale abitato da quadrati e triangoli, semplici regole di convivenza si trasformano in dinamiche di segregazione razziale, faceva riferimento proprio al modello di segregazione di Schelling.

Parable-of-the-Polygons

Bisogna dire che la predilezione per questo modello non è casuale, dato che non solo è il modello che ha dato vita alla sperimentazione tramite simulazione sui sistemi complessi, ma che per la sua semplicità e la sua capacità esplicativa è spesso usato per scopi didattici. Insomma, se si vogliono capire i sistemi complessi, di solito si studia il modello di segregazione di Schelling.

La simulazione al computer è uno strumento piuttosto potente per effettuare esperimenti con i sistemi complessi siano essi naturali, artificiali o sociali e i progetti di Nicky Case sono un ottimo strumento per giocare con le simulazioni e capire non solo l’importanza del computer come strumento di ricerca, ma anche per dare concretezza al concetto di complessità.

Il gioco ha sempre avuto la capacità di semplificare dei processi, e in questo caso il paradosso è che questa semplificazione è capace di rendere accessibile la bellezza dei sistemi complessi.

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