Sebuah sistem yang kompleks menunjukkan munculnya, menurut kerangka kerja baru, dengan mengatur dirinya sendiri ke dalam hierarki tingkatan yang masing-masing beroperasi secara independen dari rincian tingkatan yang lebih rendah. Para peneliti menyarankan kita berpikir tentang munculnya sebagai semacam “perangkat lunak di alam semesta.” Sama seperti perangkat lunia laptop Anda berjalan tanpa harus melacak semua informasi mikroskopis tentang elektron dalam sirkuit komputer, begitu juga fenomena emergen diatur oleh aturan makroskopis yang tampaknya mandiri, tanpa memperhatikan apa yang dilakukan bagiannya.
Menggunakan formalisme matematika yang disebut mekanika komputasi, para peneliti mengidentifikasi kriteria untuk menentukan sistem mana yang memiliki struktur hierarkis seperti ini. Mereka menguji kriteria tersebut pada beberapa sistem model yang diketahui menampilkan fenomena tipe emergen, termasuk jaringan saraf dan automata seluler bergaya Game of Life. Memang, derajat kebebasan, atau variabel independen, yang menangkap perilaku sistem ini pada skala mikroskopis dan makroskopis memiliki hubungan yang tepat seperti yang diprediksi teori tersebut.
Tidak ada materi atau energi baru yang muncul pada tingkat makroskopis dalam sistem emergen yang tidak ada di tingkat mikroskopis, tentu saja. Sebaliknya, fenomena emergen, dari Bintik Merah Besar hingga pikiran sadar, menuntut bahasa baru untuk menggambarkan sistem tersebut. “Apa yang dilakukan para penulis ini adalah mencoba mengformalkan itu,” kata Chris Adami, seorang peneliti sistem kompleks di Universitas Michigan State. “Saya sepenuhnya mendukung gagasan ini untuk membuat segala sesuatu menjadi matematis.”
Kebutuhan akan Penutupan
Rosas mendekati topik emergen dari beberapa arah. Ayahnya adalah seorang konduktor terkenal di Chili, di mana Rosas pertama kali belajar dan bermain musik. “Saya dibesarkan di ruang konser,” katanya. Kemudian dia beralih ke filsafat, diikuti dengan gelar dalam matematika murni, memberinya “overdosis abstraksi” yang dia “obati” dengan gelar PhD dalam teknik elektro.
Beberapa tahun yang lalu, Rosas mulai memikirkan pertanyaan yang rumit apakah otak adalah komputer. Pertimbangkan apa yang terjadi di laptop Anda. Perangkat lunak menghasilkan output yang dapat diprediksi dan dapat diulang untuk kumpulan input tertentu. Tetapi jika Anda melihat fisika sebenarnya dari sistem tersebut, elektron tidak akan mengikuti lintasan yang identik setiap kali. “Ini berantakan,” kata Rosas. “Itu tidak akan pernah sama persis.”
Perangkat lunak tampaknya “tertutup,” dalam arti bahwa itu tidak bergantung pada fisika detail dari perangkat keras mikroelektronik. Otak juga berperilaku agak seperti ini: Ada konsistensi dalam perilaku kita meskipun aktivitas saraf tidak pernah identik dalam setiap keadaan.
Rosas dan rekan-rekannya menemukan bahwa sebenarnya ada tiga jenis penutupan yang terlibat dalam sistem emergen. Apakah output laptop Anda akan lebih dapat diprediksi jika Anda menghabiskan banyak waktu dan energi untuk mengumpulkan informasi tentang semua mikrostate—energi elektron, dan sebagainya—di sistem tersebut? Umumnya, tidak. Ini sesuai dengan kasus penutupan informasi: Seperti yang diungkapkan Rosas, “Semua detail di bawah makro tidak membantu untuk memprediksi makro.”
Bagaimana jika Anda tidak hanya ingin memprediksi tetapi mengendalikan sistem—apakah informasi tingkat bawah membantu di sana? Lagi pula, biasanya tidak: Intervensi yang kita lakukan pada tingkat makro, seperti mengubah kode perangkat lunak dengan mengetik di keyboard, tidak dibuat lebih andal dengan mencoba mengubah lintasan elektron individu. Jika informasi tingkat bawah tidak menambah kontrol lebih lanjut terhadap hasil makro, tingkat makro adalah penutupan sebab: Itu sendiri menyebabkan masa depannya.