Física de sistemas complejos y computación de alto rendimiento: un análisis interdisciplinar de tres dinámicas emergentes
- Autores: Martín Saavedra López
- Directores de la Tesis: Alberto Pérez Muñuzuri (dir. tes.), José Balsa Barreiro (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidade de Santiago de Compostela ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Cristina Masoller Alonso (presid.), Fernando Rafael Pardo Seco (secret.), Sérgio Assunção Batista (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia de Materiales por la Universidad de Santiago de Compostela
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: MINERVA
- Resumen
Richard Feymann afirmó que ''si en algún cataclismo, todo el conocimiento científico fuera destruido y solo una frase pudiera transmitirse a la siguiente generación de criaturas, [...] yo pienso que esta sería [...] que todas las cosas están compuestas por átomos''. Esta sentencia resume el espíritu reduccionista del siglo XX, una filosofía que ha guiado la ciencia durante siglos y que postula que todo fenómeno natural puede ser comprendido analizando sus componentes más fundamentales.
Sin embargo, la ciencia contemporánea ha evolucionado hasta comprender que no todos los fenómenos naturales pueden ser explicados únicamente a través de los elementos básicos que los consituyen, la ciencia ha evolucionado a entender que el todo no es igual a la suma de sus partes. Esta comprensión ha dado lugar a un enfoque holístico, en el que se entiende que no solo es necesario conocer las piezas que componen un puzle, sino también cómo estas piezas interactúan y encajan entre sí para formar un todo coherente.
Este nuevo enfoque es el que impulsa a la física de los sistemas complejos, una disciplina que estudia cómo las interacciones locales entre los componentes de un sistema pueden dar lugar a comportamientos colectivos y fenómenos emergentes, que no pueden predecirse a partir del análisis de sus partes por separado. Lejos de ser una rama aislada, la física de sistemas complejos se desarrolla dentro un marco interdisciplinar en el que la física dialoga con la química, la sociología, la lingüística, la biología o la ingeniería urbana para comprender la realidad compleja de los sistemas reales.
En paralelo a esta evolución conceptual, la ciencia también ha experimentado una revolución tecnológica. Los avances en computación han sido exponenciales desde finales del siglo XX, permitiendo abordar computacionalmente problemas matemáticos sin soluciones analíticas y realizar simulaciones de sistemas de gran escala. Esta capacidad encuentra su máxima expresión en la computación de alto rendimiento, un paradigma computacional basado en la paralelización y optimización de algoritmos, diseñado para aprovechar de forma eficiente los nuevos recursos computacionales disponibles.
En este contexto, la presente tesis doctoral se enmarca en la intersección entre la física de los sistemas complejos y la computación de alto rendimiento. Se presentan en esta tesis un compendio de tres estudios de caso que, a través del marco teórico de la física no lineal y las redes complejas, abordan sistemas complejos de distinta naturaleza: un sistema osciladores químicos acoplados, un sistema social de competencia lingüística y un análisis empírico de la dinámica del tráfico urbano. Desde la escala molecular hasta la escala urbana, esta tesis explora cómo las interacciones entre agentes (ya sean moléculas, individuos o vehículos) generan dinámicas colectivas no triviales que solo pueden comprenderse plenamente mediante un enfoque interdisciplinar y computacionalmente intensivo.
Con todo, esta tesis no solo presenta una serie de nuevos resultados científicos, sino que también defiende la importancia de adoptar un enfoque metodológico interdisciplinar que combine la física de sistemas complejos con la computación de alto rendimiento, mostrando que es posible abordar problemas complejos de alta dimensionalidad y escala sin recurrir a simplificaciones o aproximaciones, superando así las barreras de tiempo computacional que, en muchos casos, limitan la investigación científica.
