Il mondo sistemico. Prima parte: Introduzione alla. Complessi e metodi di osservazione

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Il mondo sistemico

Prima parte:

Introduzione alla Teoria dei Sistemi Complessi e metodi di osservazione

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Il pensiero sistemico

• Emerge nella comunità di biologi, evoluzionisti, fisici epistemologi, neuroscienziati, scienziati cognitivi

• Altamente interdisciplinare

• Studio dei sistemi complessi adattivi e dei fenomeni emergenti ad essi associati

• Con una modalità che è profondamente diversa dall’approccio

deterministico lineare a cui siamo normalmente abituati

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Descrizione della realtà

Noi tendiamo a pensare in modo lineare e sequenziale

MA IL MONDO NON VA IN QUESTO MODO

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Descrizione della realtà 2.0

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Per accompagnarci lungo il cammino

Seek simplicity and distrust it

Alfred North Whitehead (1861–1947)

Matematico e filosofo inglese. Noto per la

«filosofia di processo», scrisse con

Bertrand RussellI i Principia Matematica Whitehead sosteneva che la realtà

consiste di processi piuttosto che di oggetti materiali, e che i processi sono meglio definiti dalle loro relazioni con altri processi, non da frammenti di

materia che esistono indipendentemente l'uno dall'altro

.

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I rassicuranti filtri percettivi

La visione lineare è solo un

Filtro percettivo.

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E’ difficile pensare sistemico.

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• Perché il mondo è un sistema

• Perché il nostro lavoro è effetto di un sistema

• Perché il giro di affetti e amicizie è un sistema

• Perché noi siamo un sistema

• Perché la nostra mente è un sistema

E’ difficile pensare sistemico. Perché fare questa fatica?

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9

• Avere più strumenti per leggere la realtà e vedere il quadro d’insieme

• Aumentare le zone di influenza e responsabilità

• Governare situazioni ricorrenti e apparentemente insolubili

• Allenare il pensiero strategico

• Sviluppare strumenti per pensare fuori dagli schemi (innovazione)

Pensare sistemico …alcuni vantaggi

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E ’ un insieme di unità interagenti che sono in relazione tra loro. Lo stato di ciascuna unità è vincolato, coordinato, o dipendente dallo stato delle altre unità. Perciò quando si interagisce con un componente di un sistema, si interagisce in realtà con tutto l’insieme.

E’ possibile dividere tutti i sistemi in due grandi categorie:

• Sistemi Lineari

Tipicamente, le macchine. Un sistema è lineare se lo si può scomporre in un insieme di sotto-sistemi indipendenti tra loro.

• Sistemi Non-lineari

I vari componenti del sistema interagiscono e si definiscono a vicenda così da renderne impossibile la separazione per analizzare il sistema passo-passo e “a blocchi”. Tipicamente, gli esseri viventi.

Come definiamo un sistema

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11

I sistemi che si presentano in natura e in ogni forma organizzativa umana sono essenzialmente non-lineari. Tuttavia, per semplificare inizialmente le indagini o per scopi applicativi, si ricorre spesso in prima istanza

all’ipotesi di linearità.

Si considerano, cioè, in prima approssimazione trascurabili gli effetti della non-linearità e si approntano modelli matematici che descrivono il sistema come se fosse lineare (linearizzazione).

Questo significa gestire le dinamiche del sistema “come se” fossero:

• Isolabili su aree locali

• Dipendenti da sequenze lineari causa-effetto

• Computabili

Come tutte le approssimazioni, a volte può funzionare, ma altre no.

LINEARIZZAZIONE: COMODA E RISCHIOSA

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Se un sistema è un insieme di parti che si influenzano reciprocamente, si può parlare di sistemi più o meno complessi facendo riferimento:

•al numero di connessioni / influenze presenti nel sistema. Più connessioni = più influenze reciproche = più complessità

•alla varietà dei componenti del sistema e al modo in cui tutta questa varietà interagisce

•alla gerarchia interna dei componenti del sistema (nell’organismo umano le cellule, gli organi e I sistemi di organi). Queste gerarchie aumentano la varietà delle connessioni/influenze.

•alla linearità (prevedibile) o non linearità (non prevedibile) delle interazioni di un sistema complesso

Poco o tanto, I sistemi sono complessi

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Gerarchie di sistemi

Così gli atomi si

combinano in molecole, le molecole formano cellule, le cellule si

combinano per formare i tessuti, i tessuti per

formare gli organi e gli organi per formare gli organismi.

Uno degli elementi fondamentali

dell'organizzazione negli organismi viventi è la sua natura gerarchica, ovvero l'esistenza di più livelli di sistema all'interno di ogni sistema più ampio.

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• Una caratteristica dei sistemi complessi è data dal fatto che dentro a ognuno di essi esistono diverse catene di retroazione, ovvero l’output di una o più parti del sistema «tornano indietro» e diventano input di altre parti del sistema: il feedback.

• Il feedback è considerato positivo se accresce l’output del sottosistema in cui entra, viceversa è considerato negativo.

• E’ proprio l’esistenza di questi feedback che rende impossibile calcolare in modo lineare quale sarà lo stato complessivo del sistema in un determinato istante

E’ TUTTA UNA QUESTIONE DI RETROAZIONE

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Un sistema è chiuso e aperto

Un elemento che caratterizza i sistemi complessi non lineari è il fatto che sono

APERTI sul piano strutturale: scambiano continuamente materia, energia e informazione con il contesto di cui sono parte..

CHIUSI sul piano organizzativo: tutto ciò che «entra» nel sistema viene utilizzato per ricostituire e far crescere il sistema stesso.

Ciò che non serve è respinto oppure espulso.

Se uno o entrambi questi processi vengono ostacolati o impediti,

anche il sistema entra in uno stato di crisi e non può continuare

ad esistere.

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Ogni sistema ha dei confini

L’apertura/chiusura del sistema assieme agli altri requisiti definiscono i CONFINI del sistema.

I confini non sono tanto strutture di separazione, quanto di interfaccia tra il sistema e il contesto di appartenenza:

definiscono uno spazio interno in cui valgono regole specifiche che invece non valgono al di fuori di essi; e

contemporaneamente regolano i processi di scambio in/out.

I confini non devono necessariamente essere materiali (come nel

caso dei sistemi viventi): possono essere culturali, legali, sociali

ecc.

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Dalla non-linearità di interazione tra le componenti di un sistema

scaturisce l’attitudine di questo a esibire proprietà inspiegabili sulla base delle leggi che governano le singole componenti stesse:

« Il comportamento emergente di un sistema è dovuto alla non- linearità.

Le proprietà di un sistema lineare sono infatti additive: l’effetto di un insieme di elementi è la somma degli effetti considerati separatamente, e nell’insieme non appaiono nuove proprietà che non siano già presenti nei singoli elementi.

Ma se vi sono termini/elementi combinati, che dipendono gli uni dagli altri, allora il complesso è diverso dalla somma delle parti e compaiono effetti nuovi.”

Esempi: Una squadra non è la somma dei giocatori, la competitività di un’azienda non è la somma della competitività dei collaboratori

Proprietà emergenti

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Per capirci meglio

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Per capirci meglio

L’organizzazione e la flessibilità non è nelle singole formiche, che hanno comportamenti possibili molto limitati e deterministici

L’organizzazione emerge

Dalle innumerevoli relazioni tra le formiche, (soggette a retroazioni interne)

Dalla gerarchia tra i componenti, che aumenta la varietà delle interazioni possibili.

Dall’accoppiamento strutturale e dai feedback con l’ambiente esterno

L’organizzazione e l’efficacia del sistema

formicaio emerge dalla rete di relazioni

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Per capirci meglio

L’intelligenza non è nei singoli neuroni.

Nessun neurone è intelligente

L’intelligenza, il fenomeno della mente, emerge :

Dalle interazioni dei neuroni

Dall’accoppiamento strutturale e dai feedback con l’ambiente

Unità semplici =neuroni

Connessioni complesse e interazioni dinamiche che portano informazione

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21

Per Bateson la mente non è un’entità localizzabile in un organismo

individuale (scatola cranica, personalità, anima, …) ma un

processo interattivo, “una danza di parti interagenti”: dove l’unità

evolutiva non è un organismo ma

“l’organismo-nel-suo-ambiente”.

Lo stesso tema ritorna nel concetto dell’accoppiamento strutturale

ambiente organismo di Maturana e Varela

Evoluzione mente e Contesto

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La non-linearità è una caratteristica dei cosiddetti dei sistemi adattivi complessi o CAS (complex adaptive systems, J.Holland): cioè sistemi complessi in grado di adattarsi e cambiare in seguito all'esperienza, come ad esempio gli organismi viventi, caratterizzati dalla

capacità di evoluzione: cellule, organismi, animali, uomini, organizzazioni, società, politiche, culture .

All'interno di questo filone di ricerca si sono mosse anche le «scienze umane», tentando di introdurre la teoria della complessità all'interno del loro paradigma teorico, attraverso l'introduzione dei concetti di auto- organizzazione, non linearità, eco-organizzazione (termine caro a Bateson e Morin) e comportamento emergente.

Sistemi adattivi complessi

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•Il contesto pone continuamente nuove sfide sempre più

complesse, a cui un sistema – per restare tale- deve rispondere con schemi di complessità almeno pari a quella delle

perturbazioni che provengono dall’esterno.

•Un Sistema Intelligente è strutturato in modo tale da poter utilizzare il “disordine” per evolvere (cfr. Piaget, Taleb)

•Ciò significa che un Sistema Intelligente è fondato sul

cambiamento e l’evoluzione : è un Complex Adaptive System (CAS)

un sistema intelligente è fondato sul cambiamento

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Crisi sistemica

Un sistema complesso può andare in crisi.

“Crisi”: dalla parola greca Krisis, cioè decidere, separare, da radice indoeuropea *krei- ’setaccio’.

Decisione a sua volta viene dal verbo latino Decidere, in origine

“staccare”, “separare”.

Si ha crisi sistemica quando cambiamenti ad alcuni parametri interni o esterni al sistema pregiudicano i processi tra i suoi componenti rendendo incerto o impossibile il mantenimento del suo funzionamento dinamico.

Quando una crisi sistemica non recede, porta a punti di biforcazione del sistema.

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Biforcazioni e catastrofi

Si dice che si ha una biforcazione quando una piccola variazione dei parametri causa un cambiamento “qualitativo” del sistema, ovvero un cambiamento del numero dei punti di equilibrio o della loro natura.

Tali cambiamenti possono anche portare a una “catastrofe”, cioè a una discontinuità totale del sistema. I valori per cui si hanno modifiche

qualitative al sistema sono detti “valori critici”.

Spesso nei sistemi dinamici o complessi l’esito di una biforcazione è altamente imprevedibile.

wēi jī

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Robusto? Meglio antifragile

Un sistema in un certo contesto può essere definito

• Fragile – quando il suo range di variazione è limitato, la stabilità è critica e le configurazioni interne rigide

• Robusto- quando il range di variazione è basso, ma la stabilità è forte e le configurazioni interne rigide

• Resiliente – quando il range di variazione è alto, la stabilità è forte e le configurazioni interne elastiche

• Antifragile – quando il range di adattabilità è alto, la stabilità è bassa e le configurazioni interne variabili

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Abitudini mentali per togliere gli occhiali

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Descrizione del sistema

• Per descrivere adeguatamente un sistema complesso, più che una "tecnica", occorre una certa "mentalità“

(forma mentis).

• Questa forma mentale può essere chiamata "mentalità complessa" o "pensiero complesso” o anche “intelligenza sistemica”.

• Il pensiero complesso può essere allenato e potenziato

con I'esercizio

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IMMAGINARE LE RETI

Abituandosi a pensare ai sistemi complessi attraverso

rappresentazioni ampie e reticolari .

Guardare le Relazioni più che oggetti (reti più che nodi)

rappresentare mentalmente (e considerare normali) i feedback, i ritardi, i conflitti e i processi in parallelo all'interno della rete;

allenarsi a immaginarne le conseguenze.

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La relazione viene prima

“Quante dita avete nella mano?”

“ (…) La risposta corretta è che non si dovrebbe fare una domanda del genere, nel regno degli esseri viventi non esistono cose come le dita, ma solo relazioni”…..la crescita è retta dalle relazioni e non dagli assoluti»

Senza la relazione tra le nostre cellule, o senza quella con i familiari, la mostra cultura, chi saremmo? E, ci saremmo?

Bateson sostiene che primaria è la relazione, mentre

i suoi termini (le cose) sono secondari, sebbene nelle

nostre abitudini di pensiero la gerarchia sia

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Descrizione del sistema

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Descrizione del sistema

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Punteggiare le relazioni: Federico II di svevia

Quale sarà la lingua di Adamo?

……tolse dei bambini appena nati alle madri e li affidò a delle nutrici, a cui era stato ordinato di accudirli in tutto ma senza mai parlare.

Salimbene racconta che i bambini dapprima

intristivano, e poi morivano

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FARE ATTENZIONE ANCHE ALLE PICCOLE DINAMICHE

Non trascurando di rappresentare i “legami laschi” ovvero le rappresentazioni di relazioni più deboli che tuttavia per la non-linearità possono influenzare tutto il Sistema.

Esempi: un parente lontano, un

collaboratore

occasionale, una

turbolenza in un

mercato distante…

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IL DETTAGLIO MANCANTE

Allenandosi a "pensare

negativo"; ovvero chiedendosi instancabilmente cosa

manca, cos’è stato

trascurato, nel modello mentale costruito.

Se gli elementi significativi che stiamo utilizzando non ci danno risposte,

chiediamoci quali sono gli altri elementi

che abbiamo trascurato

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diverse prospettive

Prendere l’abitudine di guardare il Sistema da diverse prospettive.

Se dalla nostra posizione di osservazione

abbiamo solo certezze, spostiamoci alla

ricerca di posizioni che ci illuminino con

alcuni dubbi.

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le leve. Piccoli cambiamenti, grandi effetti

Abituarsi a individuare, nelle dinamiche di feedback, complementarietà e ricorsività dei sistemi, i punti in cui piccoli interventi portano grandi cambiamenti.

Ci sono altri piccoli cambiamenti che non abbiamo ancora

considerato e che

possono portarci nella

direzione desiderata?

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Avvicinarsi per aggiustamenti successivi:

feedback -operate

Avere una strategia generale ed andare nella direzione desiderata aggiustando la rotta, sulla base deiei feedback ricevuti.

Piani operativi rigidi

non funzionano in

sistemi complessi

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Pensare per storie, non per immagini fisse

Allenandosi a rappresentarsi

l’evoluzione del sistema nel tempo ("pensare per filmati")

Una storia ha una dinamica: guardando solo una foto non

si può capirne la trama

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Esplorare gli scenari possibili

Allenandosi a produrre scenari mentali future (ovvero rappresentazioni di quelli che i filosofi chiamano mondi possibili), il più possibile diversificati tra loro; gli scenari devono riguardare il sistema complesso e il suo ambiente.

Ogni sistema complesso possiede più stati di equilibrio.

Verso quale sembra evolvere? Verso quale vorremmo che

evolvesse?

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Beffati dalla complessita’

Ora vedremo casi reali di problemi affrontati con modelli inadeguati.

In particolare, vedremo esempi di

problemi legati a sistemi complessi

fronteggiati attraverso modelli

ipersemplificati.

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Esempio n. 1: la guerra alla poverta’

Alla morte di Kennedy, Lyndon Johnson divenne Presidente degli Stati Uniti.

Il Presidente Johnson, alla guida di un governo di centrosinistra, dichiarò "guerra alla povertà".

In tutte le principali città furono messi in atto programmi di aiuto (casa e lavoro) per i meno abbienti.

La guerra alla povertà fu un disastro: alla fine degli anni '60 nelle città c'erano più poveri di prima...

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Esempio n. 1: la guerra alla poverta’

Le città sono sistemi complessi "aperti".

I contadini abbandonarono le zone rurali e si spostarono in massa in città, per ricevere gli aiuti del governo, lasciando le attività economiche cui partecipavano e creando nuove situazioni di povertà

Gli aiuti non bastavano per tutti!!!

L'errore del governo di Johnson fu intraprendere la guerra alla

povertà avendo in mente un modello inadeguato di città, nel quale

le città erano pensate come sistemi chiusi .

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Esempio n. 2: il mangiatore di uomini

Nel 1898, in Kenya, gli inglesi stavano costruendo la ferrovia. La ferrovia doveva attraversare il fiume Tsavo:

occorreva pertanto un ponte sul fiume.

Un leone di 3 metri prese a mangiarsi tutti gli operai che lavoravano al ponte.

Dopo 140 morti, i lavori si interruppero.

Gli indigeni credevano che il leone fosse un demone: appariva

sempre dove meno lo si aspettava, come uno spirito...

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Esempio n. 2: il mangiatore di uomini

I progetti di trappola si basavano tutti su uno scenario ipersemplificato, in cui sia il leone, sia i tiratori, avevano un comportamento "lineare":

la preda viene fiutata

il leone si avvicina alla preda ed entra in gabbia scatta la trappola

i tiratori prendono la mira

sparano e uccidono il leone.

Uno scenario più adeguato alla realtà avrebbe dovuto tener conto del fatto che esca, leone e tiratori costituiscono un sistema

complesso dal comportamento non lineare e quindi imprevedibile.

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Esempio n. 2: il mangiatore di uomini

LEONE ESCA

TIRATORI

attrae spaventa

insospettisce spaventa

sbagliano ATTACCA -

L'esca attrae il leone

- Il leone spaventa I'esca nella gabbia

- L'esca non scappa: il suo comportamento innaturale insospettisce il leone

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Esempio n. 2: il mangiatore di uomini

In realtà, neppure una descrizione come la precedente sarebbe stata adeguata alla complessità del sistema.

Il sistema reale, infatti, aveva addirittura una componente

in più..

I leoni erano due!

Due leoni maschi che attaccavano in coppia!!

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Esempio n. 2: il mangiatore di uomini

LEONE 1

LEONE 2 TIRATORI

ESCA

I tiratori impegnati a difendersi dal primo leone

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epilogo

L'ingegnere capo, il Colonnello John Henry Patterson, riuscì infine a uccidere entrambi i leoni nel dicembre 1898.

Il ponte fu completato a febbraio 1899

Questa vicenda è raccontata nel film Spiriti nelle tenebre (1996)

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Esempio n. 3: la crisi dei merluzzi

Negli anni '90 la pesca dei merluzzi in nord Atlantico si è praticamente azzerata.

II governo canadese diede la colpa della crisi alla foca, predatore naturale dei merluzzi, e si mise a sterminare 500 mila foche ogni anno.

Sterminando i predatori, si pensava, le prede (i merluzzi) possono aumentare di nuovo e la pesca può riprendere.

Fish landings in tons

900 000 800 000

700 000 600 000 500 000 400 000 300 000

Collapse of the Atlantic cod stocks off the east coast of Newfoundland

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Esempio n. 3: la crisi dei merluzzi

Nonostante il massacro di foche, il numero di merluzzi non è mai più aumentato...

Come mai?

Nel 1988 Peter Yodzis ha dimostrato che il modello delle catene alimentari è una banalizzazione lineare delle intricatissime reti alimentari, nelle quali molti predatori sono anche... predatori di predatori.

Le foche non mangiano solo i merluzzi, ma anche tanti predatori dei merluzzi. Se diminuiscono le foche, aumentano gli altri predatori dei merluzzi e i merluzzi... diminuiscono!

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Esempio n. 3: la crisi dei merluzzi

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conclusioni

Yodzis ha calcolato che la rete alimentare di foche e merluzzi è un sistema complesso con almeno 150 specie che

interagiscono.

Un'analoga rete alimentare, con sole 8 specie, "comprende"

quasi 29 milioni di catene alimentari...

E con 150 specie?

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Esempio n. 4: la disfatta della new coke

Nel 1984 la Pepsi Cola aveva quasi raggiunto, come vendite, la Coca Cola. Nei test d'assaggio ciechi, 57 persone contro 43 preferivano la Pepsi, che era più dolce e leggera della Coca Cola.

La Coca Cola Company decise allora di cambiare la formula, per la prima volta dopo 98 anni, e creò la New Coke, dolce e leggera come la Pepsi.

Fu un disastro: la compagnia ricevette 8 mila telefonate di protesta al giorno e alla fine ritirò la New Coke...

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Esempio n. 4: la disfatta della new coke

Il modello che avevano in mente i dirigenti della Coca Cola Company era un'iper-semplificazione del tipo:

dolcezza piacevolezza quantità consumata

In realtà, la piacevolezza - cioè la percezione di un gusto come

"piacevole" - è un fenomeno tutt'altro che banale, determinato da numerosi fattori che agiscono sul cervello (che, a sua volta, è uno dei sistemi più complessi che si conoscano).

+ +

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Esempio n. 4: la disfatta della new coke

dolcezza

+

piacevolezza

+

quantità consumata

-

ALTRI FATTORI

-

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Esempio n. 4: la disfatta della new coke

Tra gli altri fattori:

• Ambiente (temperature, ecc.)

• Cibi consumati insieme alla bibita

• Fattori soggettivi fisici

• Fattori soggettivi psicologici

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Esempio n. 4: la disfatta della new coke

piacevolezza

quantità consumata

piacevolezza

quantità consumata

piacevolezza

Nell’assaggio: è meglio la Pepsi In quantità: è meglio la Coca Cola

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Esempio n. 5: LA Diga di assuan

Nel 1899 gli Inglesi cominciarono a costruire una diga

per controllare il Nilo

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Esempio n. 5: LA Diga di assuan

Controllare il Nilo si rivelò più difficile del previsto e la diga venne alzata due volte e terminata del tutto solo nel 1933.

La diga non riusciva comunque a controllare il flume e così nel 1952 ne fu progettata un'altra, immensa, che fu completata solo nel 1970.

La nuova diga riesce a controllare il Nilo e fornisce più di 2 GW di potenza.

Tuttavia ha causato un vero e proprio disastro ambientale...

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Esempio n. 5: LA Diga di assuan

• Semplicemente perchè il progetto considerava solo il sistema a bassa complessita "Nilo + diga".

• Il sistema reale: "Nilo + diga + ambiente circostante" è invece un sistema ad altissima complessità.

• Nessuno seppe prevedere I'evoluzione del sistema complesso reale "Nilo + diga + ambiente circostante".

• I problemi ambientali altro non furono se non sviluppi imprevisti del sistema "Nilo + diga + ambiente circostante"

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Esempio n. 5: LA Diga di assuan

Problemi ambientali imprevisti:

• La diminuzione della forza del Nilo ha fatto avanzare I'acqua salata dal Mediterraneo.

• Le specie d'acqua dolce sono scomparse dalla foce alterando tutto l'ecosistema.

• A monte della diga si è formato un lago artificiale immenso che ha alterato il clima.

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Esempio n. 5: LA Diga di assuan

• A valle della diga il ridotto apporto di limo ha spinto i contadini a utilizzare più fertilizzanti chimici e più pesticidi.

• Il lago artificiale è l'habitat ideale delle zanzare che

trasmettono la malaria e delle lumache che trasmettono la terribile schistosomiasi (oggi ne sono contagiati oltre 200 milioni di persone).