Criticalidad autorganizada

En el reloj de arena se forma una pila de arena cónica autorganizada críticamente cuando la arena cae poco a poco.

Criticalidad autorganizada es un término usado en física para describir (clases de) sistemas dinámicos que tienen puntos críticos como un atractor en su evolución temporal.

El comportamiento macroscópico de los sistemas con criticalidad autorganizada exhibe invariancias de escala espaciales y temporales típicas de una transición de fase, por ejemplo ruido 1/f. A diferencia de un punto crítico común al cual se llega por un ajuste externo del parámetro de orden, los sistemas que exhiben criticalidad autorganizada espontáneamente se mantienen cerca del punto crítico, de ahí su nombre. El concepto fue concebido originalmente por Per Bak, Chao Tang y Kurt Wiesenfeld ("BTW") en un artículo publicado en Physical Review Letters en 1987[1]​ y es considerado uno de los mecanismos que generan la complejidad [2]​ que nos rodea. El concepto ha sido aplicado en campos muy diversos incluyendo geofísica, cosmología, evolución y ecología, economía, gravedad cuántica, sociología, física solar, física de plasma, neurobiología [3]​ [4]​ [5]​ [6]​ [7]​ [8]​ [9]​ [10]​ [11]​ [12]​ y otros campos.

Los fenómenos críticos autorganizados pueden observarse en sistemas en desequilibrio con muchos grados de libertad extendidos y con algún grado de no linealidad. Muchos ejemplos validando este concepto han sido identificados desde el artículo original, pero aún no hay acuerdo sobre las condiciones necesarias y suficientes para que un sistema exhiba criticalidad autorganizada.

Referencias

  1. ↑ Bak, P., Tang, C. and Wiesenfeld, K. (1987). «Self-organized criticality: an explanation of 1 / f {\displaystyle 1/f} noise». Physical Review Letters 59: 381-384. doi:10.1103/PhysRevLett.59.381. 
  2. ↑ Bak, P., and M. Paczuski (1995). «Complexity, contingency and criticality». Proc Natl Acad Sci U S A. 92 (15): 6689-6696. PMC 41396. PMID 11607561. doi:10.1073/pnas.92.15.6689. 
  3. ↑ K. Linkenkaer-Hansen, V. V. Nikouline, J. M. Palva, and R. J. Ilmoniemi. (2001). «Long-Range Temporal Correlations and Scaling Behavior in Human Brain Oscillations». J. Neurosci. 21 (4): 1370-1377. PMID 11160408. 
  4. ↑ J. M. Beggs and D. Plenz (2006). «Neuronal Avalanches in Neocortical Circuits». J. Neurosci 23. 
  5. ↑ Chialvo, D. R. (2004). «Critical brain networks». Physica A 340: 756-765. doi:10.1016/j.physa.2004.05.064. 
  6. ↑ D. Fraiman, P. Balenzuela, J. Foss and D. R. Chialvo (2009). «Ising-like dynamics in large scale brain functional networks». Physical Review E 79: 061922. doi:10.1103/PhysRevE.79.061922. 
  7. ↑ L. de Arcangelis, C. Perrone-Capano, and H. J. Herrmann (2006). «Self-organized criticality model for brain plasticity». Phys. Rev. Lett. 96. 
  8. ↑ Poil, Ss; Van, Ooyen, A; Linkenkaer-Hansen, K (Jul de 2008). «Avalanche dynamics of human brain oscillations: relation to critical branching processes and temporal correlations.». Human brain mapping 29 (7): 770-7. ISSN 1065-9471. PMID 18454457. doi:10.1002/hbm.20590. 
  9. ↑ Manfred G. Kitzbichler, Marie L. Smith, Søren R. Christensen, Ed Bullmore (2009). «Broadband Criticality of Human Brain Network Synchronization». PLoS Comput Biol 5 (3): e1000314. PMC 2647739. PMID 19300473. doi:10.1371/journal.pcbi.1000314. 
  10. ↑ Chialvo, D. R. (2010). «Emergent complex neural dynamics». Nature Physics 6: 744-750. doi:10.1038/nphys1803. 
  11. ↑ Tagliazucchi E, Balenzuela P, Fraiman D and Chialvo DR. (2012). «Criticality in large-scale brain fMRI dynamics unveiled by a novel point process analysis». Front. Physiol. 3: 15. doi:10.3389/fphys.2012.00015. 
  12. ↑ Haimovici A, Tagliazucchi E, Balenzuela P and Chialvo DR. (2013). «Brain Organization into Resting State Networks Emerges at Criticality on a Model of the Human Connectome». Physical Review Letters 110: 178101. doi:10.1103/PhysRevLett.110.178101. 
  • Per Bak, "How Nature Works: The Science of Self-Organized Criticality. Springer-Verlag Telos (1996). ISBN 0-387-94791-4.
  • Henrik Jeldtoft Jensen, Self-Organized Criticality: Emergent Complex Behavior in Physical and Biological Systems (Cambridge Lecture Notes in Physics) (1998). ISBN 0-521-48371-9
  • Bak, P., Tang, C. and Wiesenfeld, K. (1988), "Self-organized criticality." Phys. Rev. A 38, 364–374.

Bibliografía

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  • Bak, P. and Paczuski, M. (1995). «Complexity, contingency, and criticality». Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 92 (15): 6689-6696. PMC 41396. PMID 11607561. doi:10.1073/pnas.92.15.6689. 
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