Modelo matemático conecta la innovación y la obsolescencia

Milthon Lujan Monja

Imagine un vasto paisaje repleto de posibilidades: nuevas tecnologías, mutaciones biológicas, teorías científicas esperando ser descubiertas. Este “espacio de lo posible” está en constante cambio, impulsado por las fuerzas de la innovación y la obsolescencia.

La evidencia reciente sobre la desaceleración del progreso tecnológico y científico en contraste con la aceleración de los riesgos epidemiológicos en un mundo globalizado (en la dirección opuesta) indica la importancia de las tasas relativas de innovación y obsolescencia.

¿Cuándo la innovación supera, o no logra superar, la obsolescencia? La comprensión de esta dinámica es incipiente y la forma en que se debate la innovación está en gran medida fragmentada en todos los campos. A pesar de algunos esfuerzos cualitativos para cerrar esta brecha, rara vez se transfieren conocimientos.

En una investigación dirigida por Complexity Science Hub (CSH), Eddie Lee y sus colegas han dado un paso importante hacia la construcción de esos puentes con una teoría matemática cuantitativa que modela esta dinámica que ofrece conocimientos aplicables en diversos campos como la economía, la biología y la ciencia.

El artículo, “Idea engines: Unifying innovation & obsolescence from markets & genetic evolution to science”, se publica en Proceedings of the National Academy of Sciences.

El espacio de lo posible y sus límites

Lee, junto con Geoffrey West y Christopher Kempes del Instituto Santa Fe, concibe la innovación como una ampliación del espacio de lo posible, mientras que la obsolescencia lo reduce. El “espacio de lo posible” abarca el conjunto de todas las potencialidades realizadas dentro de un sistema.

“Dentro del espacio de lo posible, se podría pensar en diferentes tecnologías de fabricación disponibles en las empresas. Todas las especies de mutaciones vivientes serían un buen ejemplo en biología. En ciencia, se podría pensar en teorías científicas que sean factibles y estén respaldadas empíricamente”, dice. Sotavento.

El espacio de lo posible crece a medida que se introducen innovaciones desde lo “posible adyacente”, término que emplea Stuart Kauffman para referirse al conjunto de todas las cosas que se encuentran a un paso de lo que es posible. Lee y sus coautores comparan esto con una fachada obsoleta, que es el conjunto de todas las cosas que están a punto de ser descartadas.

El modelo

Los investigadores desarrollaron un modelo que rastrea el tamaño y la composición de este “espacio de lo posible” a lo largo del tiempo. Considera dos fuerzas opuestas:

  • Innovación: Esto amplía el espacio al introducir nuevas posibilidades, como tecnologías de vanguardia o teorías científicas innovadoras.
  • Obsolescencia: Esto reduce el espacio al hacer que algunas posibilidades queden obsoletas, como tecnologías obsoletas o ideas reemplazadas.

“Se podría decir que esto es un ejercicio de traducción”, dice Lee, el primer autor del artículo. “Existe una gran cantidad de teorías sobre la innovación y la obsolescencia en diferentes campos: desde la teoría de la innovación del economista Joseph Schumpeter, hasta otras ideas propuestas por el biólogo teórico Stuart Kauffman, o el filósofo de la ciencia Thomas Kuhn. A través de nuestro trabajo, intentamos abrir las puertas al proceso científico y conectar aspectos de las diferentes teorías en un modelo matemático”, explica Lee, investigador postdoctoral en CSH.

Comparación de aproximaciones del número del frente de innovación n(0). Credit: Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2312468120
Comparación de aproximaciones del número del frente de innovación n(0). Credit: Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2312468120

Tres escenarios posibles

A partir de esta imagen del espacio de lo posible, el equipo modeló una dinámica general de innovación y obsolescencia para identificar tres escenarios posibles:

  1. Espacio finito: Imagina un paisaje limitado de posibilidades. Aquí, incluso la innovación constante eventualmente llegará a un techo, y la obsolescencia conducirá en última instancia a un espacio cada vez más reducido y estancado.
  2. Espacio en constante expansión: En este escenario, la innovación supera implacablemente la obsolescencia, agregando continuamente nuevas posibilidades y dando lugar a un panorama en constante crecimiento.
  3. Distopía schumpeteriana: este escenario, que lleva el nombre del economista Joseph Schumpeter, pinta un panorama sombrío. Aquí, la obsolescencia supera a la innovación, provocando que el “espacio de lo posible” se reduzca y colapse. Imaginemos un mundo estancado donde el progreso se estanca debido a la falta de nuevas ideas.

El modelo se probó con datos del mundo real de diversos campos, desde medidas de productividad empresarial hasta mutaciones de COVID-19 y citas científicas. De este modo, los investigadores pudieron reunir ejemplos que hasta ahora se habían considerado de forma aislada unos de otros. Tanto el modelo como los datos corresponden al conjunto promedio de dinámicas en lugar de centrarse en innovaciones específicas, lo que permite la generalización enfatizada en el artículo.

“Vimos una similitud notable entre todos los datos, desde la economía, la biología y la ciencia de la ciencia”, afirma el investigador del CSH. Un descubrimiento clave es que todos los sistemas parecen vivir alrededor de la frontera innovadora. “Además, los agentes que se encuentran en el límite de la explosión innovadora, ya sea cerca o lejos, comparten el mismo perfil característico”, añade Lee, donde pocos agentes son innovadores y muchos están al borde de la obsolescencia. West compara esto con sistemas que viven al “borde del caos”, donde un pequeño cambio en la dinámica puede conducir a un gran cambio en el estado del sistema.

Resultados clave

El modelo identifica un límite crítico entre los escenarios de expansión y colapso. Cruzar esta frontera puede conducir a fluctuaciones dramáticas en el tamaño y la diversidad del “espacio de lo posible”, con períodos tanto de estancamiento como de estallidos de innovación.

Pero el modelo va más allá de la mera predicción. Se alinea con datos del mundo real y ofrece información en diversos campos:

  • Dinámica “Seguir al líder”: El modelo explica por qué las empresas y organismos a menudo siguen conceptos establecidos hasta que un avance los deja obsoletos. Imagine una manada de animales pastando en un pasto familiar, hasta que emerge una nueva fuente de alimento.
  • Progreso científico: En la ciencia, el progreso puede depender de la obsolescencia de viejas ideas, creando espacio para nuevos paradigmas. Pensemos en la revolución científica, donde el derrocamiento de las teorías establecidas allanó el camino para la ciencia moderna.

Fenómeno universal

Este novedoso enfoque podría transformar nuestra comprensión de la dinámica de la innovación en sistemas complejos. Al intentar capturar la esencia de la innovación y la obsolescencia como un fenómeno universal, el trabajo reúne puntos de vista divergentes en una teoría matemática unificada. “Nuestro marco proporciona una manera de unificar un fenómeno que hasta ahora se ha estudiado por separado con una teoría cuantitativa”, dicen los autores.

“Dado el papel fundamental que desempeña la innovación en todas sus múltiples manifestaciones en la sociedad, es bastante sorprendente que nuestro trabajo parezca ser el primer intento de desarrollar una especie de gran teoría matemática unificada que sea comprobable para comprender su dinámica”, dice West. “Todavía es muy crudo, pero esperemos que pueda proporcionar un punto de partida para desarrollar una teoría realista más detallada que pueda ayudar a informar a las políticas y a los profesionales”.

“Proporcionamos un modelo medio de la dinámica combinada de innovación y obsolescencia”, afirma Kempes. “En el futuro, es emocionante e importante pensar en cómo este modelo promedio se combina con teorías detalladas de cómo ocurren realmente las innovaciones. Por ejemplo, ¿cómo se combinan los objetos o tecnologías actuales para formar cosas nuevas en algo como la recientemente propuesta Teoría del Ensamblaje?”

Conclusión

La investigación ofrece un marco novedoso para comprender la interacción entre innovación y obsolescencia. Sus predicciones comprobables y su aplicabilidad interdisciplinaria pueden informar campos que van desde la economía y los negocios hasta la biología y la ciencia. Al comprender la delicada interacción entre estas fuerzas, podemos obtener información valiosa sobre el progreso, el estancamiento y los futuros potenciales que nos esperan.

Esta investigación puede informar la toma de decisiones en varios campos:

  • Responsables de políticas: Pueden fomentar políticas que fomenten la innovación sostenida sin descuidar las preocupaciones de sostenibilidad.
  • Empresas: Puede identificar estrategias para mantenerse a la vanguardia y adaptarse a paisajes cambiantes.
  • Científicos: Pueden obtener una comprensión más profunda de cómo se desarrolla el progreso científico e identificar áreas maduras para la exploración.

Referencia (acceso abierto)
Edward D. Lee et al, Idea engines: Unifying innovation & obsolescence from markets & genetic evolution to science, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2312468120

Nota: Elaborado con información de la nota de prensa de Complexity Science Hub y del artículo científico.