كيف تتعافى العقول والأسواق المالية من الانهيار بنفس الطريقة؟

عندما تقترب الأنظمة المعقدة من نقطة تحول حرجة، تميل إلى الانهيار بسرعة والتعافي ببطء.

دراسة جديدة تكشف أن هذا النمط يتبع قاعدة بسيطة مستندة إلى الفيزياء تتنبأ بكيفية انهيار الأنظمة وتعافيها.

باستخدام بيانات من أدمغة تحت التخدير وأسواق الأسهم في 39 دولة، أظهر الباحثون أن الشبكات الأقرب إلى الانتقال المفاجئ تنهار بسرعة أكبر وتتعافى بشكل أبطأ مقارنة بالشبكات التي تواجه تحولات تدريجية.

يستخدم فريق البحث نموذجًا يعتمد على الإشارات المقاسة قبل الانهيار لتوقع سلوك النظام بعده.

علم نقاط التحول

قاد العمل الدكتور آن تشول لي من جامعة ميشيجان، الذي يركز بحثه على التخدير والوعي وديناميكيات الشبكات.
تعمل العديد من الأنظمة الحية والاجتماعية قرب حالة حرجة تدعم المرونة والوظائف المتنوعة. أي إزاحة للنظام عن هذه النقطة قد تؤدي لفقدان الكفاءة أو القدرة على التعافي.

يفسر الفيزيائيون هذه التغيرات على أنها انتقالات طورية، أي تحولات بين حالات يمكن أن تكون مفاجئة أو تدريجية. تجمد الماء مثال على التحول المفاجئ، بينما ضعف المغناطيس بالحرارة مثال على التحول التدريجي.

قال الدكتور لي: “يمكن اعتبار أدوية التخدير بمثابة أزمة محكمة السيطرة في الدماغ، تعطل الشبكة العصبية لإحداث فقدان الوعي”، مشيرًا إلى الربط بين الرعاية الطبية ورياضيات الشبكات.

فيزياء الانهيار والتعافي

في الشبكات، التحول المفاجئ إلى سلوك متزامن يُعرف بالمزامنة الانفجارية (ES)، وهو قفزة مفاجئة إلى التزامن عبر العديد من العقد.
تسائل فريق ميشيجان: هل يمكننا تقدير مدى قرب النظام من هذا الحد المفاجئ والتنبؤ بمسار انهياره؟
استخدم الباحثون أدوات تحليل السلاسل الزمنية، مع التركيز على دالة الارتباط الذاتي وقياس الكورتوسيس كعلامة رئيسية على قرب ES.

أزمات موازية، فيزياء مشتركة

حلل الفريق تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) لمتطوعين فقدوا وعاودوا وعيهم تحت تأثير بروبوفول.

أظهرت النتائج أن الأدمغة الأقرب إلى ES فقدت الاستجابة أسرع وعادت ببطء بعد زوال المخدر.

بالمثل، تم بناء شبكات أسواق الأسهم باستخدام أسعار يومية قبل وأثناء وبعد انهيار 2008. الأسواق القريبة من ES انهارت أسرع وتعافت ببطء أكثر.

التنبؤ بالانهيار قبل حدوثه

إذا أمكن تقدير قرب ES من الإشارات الروتينية، يمكن للأطباء تخصيص خطط التخدير لسلامة أعلى، والأسواق المالية قد تستفيد من تعزيز السيولة والحد من المخاطر قبل الضغط.

بناء نموذج أفضل للتعافي بعد الانهيار

ثلاثة محاور رئيسية تحتاج إلى اهتمام:

1. تطوير رياضيات دقيقة تربط الكورتوسيس بقرب ES عبر نماذج متعددة.

2. اختبار إمكانية تعديل الشبكات لتغيير قرب ES عمليًا.

3. دمج أساليب الإنذار المبكر بين المسافة عن النقطة الحرجة ونوع الانتقال الطوري، حيث يمكن للنظام القريب من نقطة التحول التعافي بسرعة إذا كان على الجانب التدريجي.

تشير الدراسة إلى دليل مشترك للأزمات في الأدمغة والأسواق: كلما اقتربت الشبكة من الحد المفاجئ، انهارت أسرع وتعافت أبطأ.