Siamo abituati a pensare alla simmetria come a qualcosa di artificiale. Ma la simmetria è ovunque anche in natura, dai fiocchi di neve alle stelle marine, dagli atomi alle molecole. Infatti, le ripetizioni sono efficienti, perché è più semplice eseguire la stessa operazione più volte che effettuarne di diverse, e sono sempre un vantaggio quando si rischia, per esempio, di perdere una parte del corpo: un’altra del tutto simile potrà subentrare e coprirne le funzioni. Come in natura, la simmetria ispira la tecnologia: gli ingegneri e gli informatici la sfruttano per realizzare tecnologie sempre più efficienti.
La simmetria in natura
Anche se l’asimmetria è diffusa in natura, i modelli simmetrici e modulari sono molto presenti, sia a livello molecolare sia a livello macroscopico. In effetti, portano importanti vantaggi evolutivi, che cioè ci consentono di sopravvivere meglio e quindi riprodurci più facilmente, perpetrando i nostri geni. Per esempio, la simmetria ci consente di muoverci, in quanto alternare il movimento delle appendici ci rende più efficienti, di percepire la profondità, perché è grazie al distanziamento fra i nostri occhi che il cervello calcola la distanza degli oggetti, e di continuare a svolgere funzioni fondamentali quando un nostro organo “doppio” (si dice che è ridondante) viene a mancare, per esempio quando doniamo un rene.
Anche la teoria della complessità algoritmica evidenzia quanto le ripetizioni possano essere efficienti. Infatti, la complessità di un oggetto può essere valutata sulla base della lunghezza della sua descrizione più breve. Per esempio, se vogliamo ottenere una sequenza delle lettere XY ripetute un milione di volte possiamo indicare di ripetere XYXYXY finché non raggiungiamo l’obiettivo oppure, più brevemente, chiedere “un milione di ripetizioni di ‘AB'”.
In un certo senso, la prevalenza della simmetria in natura riflette questa regola. E in effetti per codificare due antenne simmetriche occorrono meno informazioni genetiche di quante ne sarebbero necessarie per indicare all’organismo di produrre strutture diverse. Un risparmio sia dal punto di vista dei materiali (perché non sarà necessario produrre alcuni pezzi di DNA, in quanto basta un solo gene), sia da quello dell’energia.
Alcuni esempi di simmetrie naturali nei gusci delle Foraminifere (una volta chiamati Thalamophora, come scritto da Ernst Haeckel). Si tratta di organismi unicellulari (appartenenti alla classe dei protisti ameboidi). Disegni di Haeckel, pubblicato nel 1904. Immagine di dominio pubblico.
Simmetria e tecnologia
La ripetizione e la simmetria sono diffusissime in ambito tecnologico e note per la loro utilità nel migliorare l’efficienza a livello informatico e ingegneristico. Per esempio, nel caso della progettazione di software che utilizzano subprogram o loop ripetuti o di tecniche che sfruttano la ripetizione (per esempio la compressione frattale) per ridurre il tempo e il fabbisogno energetico di trasmissione dei dati grafici.
Nell’ambito dell’intelligenza artificiale, incorporare il concetto di simmetria può ottimizzarne il funzionamento, per esempio migliorando le prestazioni nell’elaborazione dei dati e nell’identificazione e manipolazione di oggetti, nella navigazione autonoma, nell’apprendimento e l’adattabilità a nuovi ambienti, nel decision making e nell’Internet of Things.
La simmetria può essere di aiuto anche per la sostenibilità. Infatti, progettare strutture ripetitive semplifica la produzione e la riparazione delle tecnologie; ma la simmetria è utile anche per rendere più efficienti i processi di conversione dell’energia. Si tratta, quindi, di un ambito interessante e in crescita.
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