Una legge per l’innovazione

di Edwige Pezzulli

  • Obiettivo Primario: 9 - Imprese, innovazione, infrastrutture
  • Materia: Matematica, Fisica, Biologia

L’innovazione è il motore fondamentale per l'evoluzione dei sistemi biologici, delle società umane e della tecnologia. Nonostante non siano ancora chiari i meccanismi che la producono, gli studi più recenti mostrano che i processi legati al nuovo, dall’ascolto di nuove canzoni all’invenzione di nuovi strumenti tecnologici, sembrano avere tutti una dinamica molto simile.

 

Una legge per l'innovazione

Nella nostra vita quotidiana abbiamo spesso a che fare con il concetto di novità: quando scegliamo di guardare un nuovo film, quando incontriamo per la prima volta una persona o ci vengono in mente nuove idee.
Di tanto in tanto, queste idee non si limitano a essere delle novità solo per noi, ma la loro portata viene condivisa con il resto della società. Idee di questo tipo si trasformano da novità in innovazioni, assumendo dei connotati più globali che possono arrivare a cambiare paradigmi o a modificare le abitudini dell’intero genere umano.
I processi che portano alla comparsa del nuovo sono tuttora per lo più sconosciuti. Capire quale sia il motore attraverso cui novità e innovazione emergono, si diffondono, competono e si stabilizzano è infatti un’impresa tutt’altro che banale. Grazie al lavoro di ricerca degli ultimi anni, però, sono stati mossi i primi passi in questa direzione, trovando una sorprendente regolarità statistica che accomuna il concetto di novità con quello di innovazione negli ambiti più disparati. Il fatto che seguano la stessa dinamica è una notizia molto positiva: nel mondo ci sono molte più novità che innovazioni, e questa similarità ci permette di studiare le prime per comprendere anche le seconde.

 

Lo spazio del possibile

Modellare la novità e l’innovazione in termini matematici è molto complicato per un semplice motivo. Lo strumento con il quale in genere stimiamo quanto sia probabile che accada qualcosa è l’inferenza, una branca della statistica che si occupa, tra le altre cose, di valutare il futuro sulla base delle osservazioni del passato. La novità, in questo schema, rappresenta un vero e proprio imprevisto, del quale non abbiamo conoscenze pregresse e non sappiamo stimare la probabilità di accadere semplicemente perché non ne sospettavamo nemmeno l’esistenza.
Alla fine degli anni ‘90, però, il biologo teorico Stuart Kauffman ha introdotto nell’ambito della biologia evolutiva il concetto di adiacente possibile, un’idea che si è poi diffusa in molti altri campi di ricerca, dall’economia agli studi sul linguaggio. L’adiacente possibile rappresenta lo spazio (astratto) del possibile effettivamente vicino: tutte quelle cose, idee, concetti, tecnologie, strutture linguistiche o fenomeni che sono a un passo da ciò che esiste realmente - potremmo chiamarle “possibilità a portata di mano”.
grafico tempo 1

Per Kauffman, infatti, l’evoluzione non procede per salti, ma attraverso l’esplorazione delle possibilità vicine e lo stesso avviene quando si parla di tecnologia o di linguaggio. Possibilità in continua espansione: i confini dell’adiacente possibile, infatti, crescono mentre li si esplora. Man mano che si visita lo spazio del possibile esso stesso si arricchisce, comprendendo elementi che prima non potevano nemmeno essere previsti. Se conosco un nuovo amico, per esempio, tutti i suoi amici diventeranno per me delle nuove possibilità vicine di incontro.

grafico tempo 2
grafico tempo 3
grafico tempo 4

Per aiutarci con un esempio legato all’innovazione tecnologica, prendiamo il caso delle automobili. Come siamo arrivati a progettare un mezzo di locomozione così sofisticato? Probabilmente oggi non esisterebbero se non fossero stati prima concepiti i treni, le carrozze o le biciclette. E queste tre, a loro volta, non sarebbero mai state immaginate se non fosse stata prima inventata la ruota.
Allo stesso modo, se siamo abituati ad ascoltare solo musica trap, ci metteremo del tempo prima di comprare un album metal, e sarà più probabile passare prima dall’acquisto di un disco rock. 
La creazione di qualcosa di nuovo espande le possibilità. E ogni novità, o innovazione, rappresenta il punto di partenza per un passo successivo: come se aprire una nuova porta ci proiettasse in una stanza piena di altre porte, e così via, all’infinito.

Un nuovo modello

All’interno del progetto Kreyon, realizzato tra il 2014 e il 2017 all’Università di Roma La Sapienza, è stato sviluppato per la prima volta un modello matematico che permette di analizzare la dinamica delle novità correlate, ossia di capire come le novità inneschino altre novità.
Il modello di partenza è conosciuto come urna di Polya, un’urna riempita di palline di colore diverso che viene usata per studiare i meccanismi di rinforzo, quelli descritti dalla frase “i ricchi diventano sempre più ricchi”. Ogni volta che viene pescata una pallina di un determinato colore, quella pallina viene reinserita nell’urna e assieme a essa vengono aggiunte un certo numero di altre palline dello stesso colore di quella estratta. In questo modo, la probabilità che nelle estrazioni future venga pescato il colore appena uscito è più alta.

rinforzo positivo

Il gruppo di ricerca del progetto Kreyon ha poi modificato l’urna di Polya per tenere conto dell’innovazione: tutto funziona come nel caso precedente, ma se la pallina appena pescata è di un colore estratto per la prima volta, all’interno dell’urna si aggiungono anche palline di colori nuovi, che non erano presenti prima di allora.

adiacente possibile
Con questa semplice modifica, si riesce a tenere conto della possibilità che una scoperta (rappresentata nel modello dall’estrazione di un nuovo colore) inneschi una conseguenza del tutto inaspettata (l’apparizione nell’urna di nuovi colori), ossia il suo adiacente possibile. La dinamica dell’esplorazione verso il nuovo è così dominata da quelle che potremmo definire due forze contrastanti: la spinta a esplorare l’adiacente possibile e la necessità di sfruttare quello che è già noto, il reale.
Simulando le estrazioni da urne di quest’ultimo tipo, e calcolando come cambia nel tempo il numero di nuovi colori pescati e la loro frequenza, si è trovato che questo semplice modello è in grado di riprodurre una serie di osservazioni: la legge di Zipf, che calcola quante volte compare una parola in un testo, oppure la legge di Heaps, che misura ogni quanto ne compare una nuova. La caratteristica più sorprendente del verificarsi delle novità, infatti, è che sembrano seguire lo stesso andamento statistico in biologia così come nelle attività umane: la frequenza con cui creiamo nuove pagine di Wikipedia, quella con cui usiamo nuove parole all’interno di un articolo, oppure quella con cui scegliamo una nuova canzone da ascoltare o tag da inserire sui social media, sono tutti fenomeni descritti dalla stessa legge matematica. Per compiere un passo avanti, insomma, sembra essere necessario avere i giusti presupposti, a prescindere dall’ambito di riferimento.

 

Il nuovo altrove

Il concetto di adiacente possibile si è diffuso in molti ambiti di ricerca. Tutti i sistemi con i quali abbiamo a che fare nella realtà, in effetti, sono sistemi mutevoli, strutture che possono attivare scambi con l’esterno e produrre novità. L’adiacente possibile è così entrato a pieno titolo negli studi economici, in quelli sull’evoluzione tecnologica, culturale, del linguaggio, nella psicoterapia, nei processi di apprendimento, addirittura nell’arte. E, in primis, negli studi sull’innovazione. Il modello dell’urna di Polya modificata è stato infatti ampliato per realizzare nuove simulazioni capaci di includere anche il ruolo delle reti sociali nei processi di scoperta. I risultati mostrano che ogni novità non è mai un processo isolato: la probabilità che un singolo innovatore faccia nuove scoperte dipende anche dalla sua posizione in una rete di altri individui creativi e, in particolare, una posizione centrale garantisce un tasso di scoperte più elevato. Le reti sociali, quindi, giocano un ruolo fondamentale nell’accelerare le scoperte, che siano reti di collaborazione tra musicisti o autori scientifici.
Il puzzle che è stato fin qui costruito suggerisce che è l’interconnessione tra diversità a generare altra diversità. L’evoluzione, in qualsiasi campo, è un processo cumulativo, incessante ma graduale, verso l’ignoto. Non sappiamo cosa accadrà, e non sappiamo nemmeno cosa potrà accadere, ma questa assenza non rappresenta un confine statico.
Ma soprattutto, nessuna innovazione compare veramente da sola: si tratta sempre di un salto che parte da una nuvola di idee ed esperienze a portata di mano, un mare di possibilità che sono lì, prossime a noi, e che aspettano solo di essere esplorate.


 

Scheda docente