Teoría de sistema
Para entrar en la teoría
que se presenta a continuación el sistema se generaliza con el estudio
interdisciplinario de los sistemas en general. Su propósito es estudiar los
principios aplicables a los sistemas en cualquier nivel en todos los campos de
la investigación.
En 1950 Ludwig von
Bertalanffy planteó la teoría general de sistemas propiamente dicha.
Posteriormente, en la década de los 70, Humberto Maturana desarrolló el
concepto de autopoiesis, el
que da cuenta de la organización de los sistemas vivos como redes cerradas de
autoproducción de los componentes que las constituyen. W. Ross Ashby y Norbert
Wiener desarrollaron la teoría matemática de la comunicación y control de
sistemas a través de la regulación de la retroalimentación (cibernética), que
se encuentra estrechamente relacionada con la teoría de control. En la mísma
década, René Thom y E.C. Zeeman plantearon la teoría de las catástrofes, rama
de las matemáticas de acuerdo con bifurcaciones en sistemas dinámicos que
clasifica los fenómenos caracterizados por súbitos desplazamientos en su
conducta.
En 1980 David Ruelle,
Edward Lorenz, Mitchell Feigenbaum, Steve Smale y James A. Yorke describieron
la teoría del caos, una teoría matemática de sistemas dinámicos no lineales que
describe bifurcaciones, extrañas atracciones y movimientos caóticos. John H.
Holland, Murray Gell-Mann, Harold Morowitz, W. Brian Arthur y otros 90 plantean
el sistema adaptativo complejo (CAS), una nueva ciencia de la complejidad que
describe surgimiento, adaptación y auto-organización. Fue establecida
fundamentalmente por investigadores del Instituto de Santa Fe y está basada en
simulaciones informáticas. Incluye sistemas de multiagente que han llegado a
ser una herramienta importante en el estudio de los sistemas sociales y
complejos. Todavía es un campo de investigación activo.
(fig.1)
En esta imagen (fig.1) se demuestra la complejidad en el
cual el sistema fluye describiendo las etapas básicas que son caracterizadas
por cada teórico siendo parte de una ramificación especifica de la imagen del
sol.
Noción de sistema
Entre ella se encuenta los siguisten conceptos que permiten el Desglosé del sistema:
1.Cibernética:La Cibernética es la ciencia que se ocupa de los sistemas de control y de comunicación en las personas y en las máquinas, estudiando y aprovechando todos sus aspectos y mecanismos comunes.
El nacimiento de la cibernética se estableció en el año 1942, en la época de un congreso sobre la inhibición cerebral celebrado en Nueva York, del cual surgió la idea de la fecundidad de un intercambio de conocimiento entre fisiólogos y técnicos en mecanismos de control.
Cinco años más tarde, Norbert Wiener uno de los principales fundadores de esta ciencia, propuso el nombre de cibernética, derivado de una palabra griega que puede traducirse como piloto, timonel o regulador.
La cibernética contempla de igual forma los sistemas de comunicación y control de los organismos vivos que los de las máquinas.
Para obtener la respuesta deseada en un organismo humano o en un dispositivo mecánico, habrá que proporcionarle, como guía para acciones futuras, la información relativa a los resultados reales de la acción prevista.
En el cuerpo humano, el cerebro y el sistema nervioso coordinan dicha información, que sirve para determinar una futura línea de conducta; los mecanismos de control y de autocorrección en las máquinas sirven para lo mismo.
El principio se conoce como feedback (realimentación), que constituye el concepto fundamental de la automatización.
2.Dinámica de Sistemas:es una metodología para la construcción de modelos de simulación para sistemas complejos, como los que son estudiados por las ciencias sociales, la economía o la ecología. La Dinámica de Sistemas aplica métodos de sistemas duros, básicamente las ideas de realimentación y sistema dinámico, junto con la teoría de modelos en el espacio de estados y procedimientos de análisis numérico. Por tanto, sería una metodología más entre las de sistemas duros. Sin embargo, en su punto de mira están los problemas no estructurados (blandos), como los que aparecen en los sistemas socioeconómicos.
Esto plantea dos tipos de dificultades:
Cuantificación: en Dinámica de Sistemas se comienza por identificar las variables de interés y las relaciones que ligan entre sí a estas variables. A continuación, es imprescindible cuantificar dichas relaciones, lo que en ocasiones plantea dificultades insalvables
Validación: una vez construido el modelo hay que preguntarse si refleja razonablemente la realidad. Esta cuestión puede resolverse por ejemplo en caso de que se disponga de informaciones cuantitativas de la evolución del sistema real en el pasado. Si el modelo es capaz de generar los comportamientos característicos del sistema real, denominados {\em modos de referencia}, entonces obtendremos una cierta confianza en la validez del modelo
En Dinámica de Sistemas la simulación permite obtener trayectorias para las variables incluidas en cualquier modelo mediante la aplicación de técnicas de integración numérica. Sin embargo, estas trayectorias nunca se interpretan como predicciones, sino como proyecciones o tendencias. El objeto de los modelos de Dinámica de Sistemas es, como ocurre en todas las metodologías de sistemas blandos, llegar a comprender cómo la estructura del sistema es responsable de su comportamiento. Esta comprensión normalmente debe generar un marco favorable para la determinación de las acciones que puedan mejorar el funcionamiento del sistema o resolver los problemas observados. La ventaja de la Dinámica de Sistemas consiste en que estas acciones pueden ser simuladas a bajo coste, con lo que es posible valorar sus resultados sin necesidad de ponerlas en práctica sobre el sistema real.
Al hablar de dinámica de un sistema nos referimos a que las distintas variables que podemos asociar a sus partes sufren cambios a lo largo del tiempo, como consecuencia de las interacciones que se producen en ellas. Su comportamiento vendrá dado por el conjunto de trayectorias de todas las variables, que suministra algo así como una narración de lo acaecido en el sistema.
ALCANCE DE ESTAS ÁREAS
Complejidad de un Sistema: depende de las relaciones entre sus elementos y no como una propiedad de un elemento aislado. La complejidad de un sistema se precisa como una propiedad intrínseca de los artefactos y no toma en cuenta la percepción de un observador externo.
La complejidad de un sistema nunca disminuirá cuando las relaciones entre sus componentes aumenten.
La complejidad es solo un factor a aplicar para determinar el entendimiento del sistema y puede ayudar a pronosticarlo, pero no es el único elemento que se deba usar para medir el entendimiento del sistema.
Complejidad de un Sistema: depende de las relaciones entre sus elementos y no como una propiedad de un elemento aislado. La complejidad de un sistema se precisa como una propiedad intrínseca de los artefactos y no toma en cuenta la percepción de un observador externo.
Describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación a las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.
Estabilidad dinámica
Un sistema posee estabilidad dinámica si el movimiento del
sistema produce una fuerza que se opone a ese movimiento
Sucede que las fuerzas tendentes a recuperar la posición de equilibrio
pueden ser tan grandes que fuercen al sistema a ir más allá de la posición
inicial.
Ejemplo: al soltar un huevo en la
mesa, este irá más allá de su posición de equilibrio inicial oscilando a uno y
otro lado, cada vez con menor intensidad, hasta recuperar el equilibrio
plenamente. Pues bien, estabilidad dinámica es la propiedad que amortigua estas
oscilaciones haciéndolas cada vez menores en intensidad.
en otras palabras es un sistema que posee estabilidad, el movimiento del sistema
produce una fuerza que se opone a ese movimiento.
Es la característica de un sistema abierto o de un sistema cerrado o
una conjugación entre ambos, especialmente en un organismo vivo, mediante la
cual se regula el ambiente interno (metabolismo), para mantener una condición
estable y constante. La homeostasis es posible gracias a los múltiples ajustes
dinámicos del equilibrio y los mecanismos de autorregulación y osmorregulación.
El concepto fue aplicado por Walter Cannon en 1926, 1929 y en 1932 para
referirse al concepto de medio interno (milieu intérieur) de Claude Bernard,
considerado a menudo como el padre de la fisiología, y publicado en 1865.
Tradicionalmente se ha aplicado en biología pero, dado el hecho de que
no sólo lo biológico es capaz de cumplir con esta definición, otras ciencias y
técnicas han adoptado también este término.
En este
diagrama (Fig.3) se puede apreciar el funcionamiento de la teoria por Walter
Equilibro de fuerza
Son fuerzas opuestas las que tienen la misma intensidad
y dirección pero son de sentido contrario. Cuando 2 fuerzas opuestas actúan
sobre un mismo cuerpo producen un equilibrio. El equilibrio se manifiesta
porque el cuerpo no se mueve, presentándose un reposo aparente, diferente
del reposo absoluto (cuando no actúa ninguna fuerza).
Equilibrio de flujo
El desarrollo
de la física, de la biología, de las ciencias sociales, muestra cada vez más la
creación de modelos, de principios y de leyes cuyo objeto corresponde a las
relaciones y las interacciones que existen entre un todo y sus partes
componentes. Las mismas analogías pueden hallarse en dominios diferentes: la termodinámica,
la genética, los organismos vivientes; se fundan en conceptos que informan
acerca de los procesos de regulación entre los elementos de un conjunto y los
vínculos de ese conjunto con el medio
Los sistemas
están insertados en un medio que constituye la serie de todos los objetos cuya
modificación de las propiedades afecta al sistema, pero también de aquellos
cuyas propiedades se ven afectadas por el comportamiento del sistema. En un
sistema existe, en consecuencia, constante intercambio con el medio. El sistema
es atravesado por diferentes flujos, pero el equilibrio permanece constante.
Las nociones de flujo y de equilibrio resultan aquí primordiales.
Flujos:
se refiere a los procesos o fenómenos dependientes
del tiempo, tales como las transferencias e intercambios de energía, y se
expresan en cantidades por unidad de tiempo. Los flujos hacen subir o bajar el
nivel de los depósitos y circulan entre las redes de comunicación. Por ejemplo,
la cantidad de sangre que fluye en cada pulsación del corazón de un mamífero y
que se expresa en volumen por unidad de tiempo.
Válvulas:
regulan la velocidad de transferencia y pueden
visualizarse como un centro de decisiones que recibe información y la
transforma en acciones. Por ejemplo, la concentración de una hormona en sangre
si el sistema de estudio es un animal.
Bucles de retroalimentación negativa o positiva (feedback):
integran los efectos de los depósitos, de las válvulas y de los flujos;
mediante su estudio es posible reconocer la regulación y la estabilidad de un
sistema. Tal es el caso de una población de conejos de una pradera que agota
las hierbas o recursos de los que se alimenta, limitando así el crecimiento de
su población. Debido a que los recursos son limitados, entonces también se
reduce la población de conejos por debajo de la capacidad de carga.
Consecuentemente, se recupera también la población de hierbas y el tamaño de la
población de conejos vuelve a incrementarse, alcanzando un equilibrio dinámico.
La teoría de los sistemas distingue dos
tipos
El
sistema cerrado
• No recibe energía
del exterior
• tiende a
evolucionar hacia un estado de mayor probabilidad
El ejemplo
estaría dado por la reacción química, en efecto la organización se presenta
como un estado de una fuerte improbabilidad en cuanto se sustenta en un
equilibrio, un orden entre diferentes elementos coordinados. Ahora bien, cuanto
más complejo es un sistema, el equilibrio tiene menos oportunidades de aparecer
y, probablemente, quedará sometido a la entropía y a la tendencia a evolucionar
hacia un estado de mayor equilibrio por el hecho de que el orden es menos
probable que el desorden, y que se requieren mayores esfuerzos para crear el
orden. Un sistema cerrado tenderá a evolucionar hacia un estado estático más
simple (el que corresponde a todas las degradaciones y a la muerte en los
sistemas vivos). Esta ley puede observarse en todo sistema social, de manera
que cualquier grupo que tienda a preservarse del medio, mediante el rechazo de
las comunicaciones con el exterior, se encuentra condenado al desorden, a la
división y a la desaparición. Rechazará en primer término todas las
diferencias, expulsará a los que se han desviado, tenderá a homogeneizar y
reducirá las tensiones aproximándose a un estado de inercia en el que todos los
elementos resultarán indiferenciados. Existe, pues, reducción hacia un orden
estático y uniforme.
Los sistemas abiertos
• Resisten al
crecimiento de la entropía (a la tendencia a uniformar) mediante la aceptación
de energía y de informaciones, del entorno, que recrean de manera constante el
orden. Son abiertos dado que están atravesados por esos flujos de energía, de
informaciones necesarias para la preservación de su equilibrio. Una
organización representa, por lo tanto, un equilibrio inestable. Sólo puede
efectuar intercambios con el exterior, o bien morir si no puede comunicarse con
su medio, pues a través de estos intercambios asegura su equilibrio y su
supervivencia. El sistema sólo acepta las informaciones que concuerdan con las
características de su principio de organización. Las reacciones del sistema
afectan al sistema por retroacción.
• Se
caracteriza por su objetivo, por su finalidad constante (principio de
equifinalidad) y por sus equilibrios homeostáticos.
En esta imagen se representa de forma basica el sistema abierto y como es su funcionamiento con la exposicion al entorno.
Aspectos estructurales
1.Límites: todo sistema resulta de un recorte de la realidad
elegido y deliberadamente delimitado por un investigador en función del
problema que se pretende analizar. En este sentido, los sistemas no existen
como tales, sino en la mente de quienes deciden estudiar una parcela de la
realidad desde un enfoque sistémico. De este modo, por ejemplo, es posible
estudiar a una célula como sistema, o al tejido en el cual se encuentra esa
célula, o al órgano del cual forma parte ese tejido, y así se podría seguir
desplazando varias veces los límites. No obstante, esto no significa que
cualquier conjunto de elementos pueda ser objeto de estudio desde el punto de
vista sistémico, no sólo porque para ser considerado como un sistema deben
establecerse entre ellos cierto tipo de interacciones, interdependencias e
intercambios de energía, materiales e información, sino también porque debe
tener sentido, a la luz de determinados propósitos, que sea estudiado con un
enfoque sistémico. Un mismo objeto, como por ejemplo una pecera, puede
considerarse como un adorno -en cuyo caso estaremos apelando a la belleza del
paisaje acuático que en ella se representa- o bien como un sistema donde se
pueden analizar las entradas y salidas de materia así como las relaciones entre
sus componentes y los flujos de energía.
2.Depósitos: son aquellos componentes en los cuales se
almacenan materiales, energía o información. Algunos ejemplos biológicos pueden
ser las grasas del organismo o los orgánulos de almidón de las células
vegetales.
3.Redes de comunicación: son los elementos que permiten el
intercambio de materia, energía o información entre los elementos del sistema y
entre los diferentes depósitos. En el caso de que se esté estudiando un
organismo animal como un sistema, los vasos sanguíneos o los haces vasculares
de las plantas pueden considerarse ejemplos de redes de comunicación. Función
Tal como se afirmó, dentro de un sistema las interrelaciones son importantes
porque permiten analizar la dinámica de los elementos que lo conforman y se
refieren a las interrelaciones entre los componentes.
Nivel estacionario
Se dice que
un sistema físico está en estado estacionario cuando las
características del mismo no varían con el tiempo. En este fundamento se basan
las teorías de la electrostática y la magnetostática, entre otras. Suele ser la situación a
considerar en gran parte de los supuestos de la termodinámica. El estado estacionario también se conoce como
el estado en el que está la naturaleza (estado en el que se encuentra).
En cinética química el
estado estacionario también se puede emplear para determinar la constante de velocidad de
una reacción a través de varias experiencias en las cuales se puede suponer que
una concentración de algún producto o reactivo no varia.
También se
dice que un sistema está en estado estacionario si las variaciones con el
tiempo de las cantidades físicas son periódicas y se repiten de manera idéntica
a cada periodo. Es el caso, por ejemplo:
- de sistemas en los cuales hay ondas cuya amplitud y
frecuencia no varía, como en un interferómetro.
- de circuitos eléctricos alimentados con generadores alternativos,
una vez que los fenómenos transitorios han desaparecido.
Es el estado
de referencia en termodinámica de procesos irreversibles. El estado
estacionario de un sistema abierto que está en equilibrio se define como aquél
en el que no varían las variables de estado (temperatura, volumen, presión, etc.) y, por tanto, tampoco se modifican, con el
tiempo, las funciones de estado (entropía,entalpía, etc.). El estado estacionario es
un estado de mínima producción de entropía (teorema de mínima producción de entropía).
Nivel estático
Nivel 1. Estructura Estática: Lo que se podría llamar el nivel
de los marcos. Esta es la geografía y la anatomía del universo - los patrones
de los electrones alrededor del núcleo, el patrón de los átomos en una fórmula
molecular, la disposición de los átomos en un cristal, la anatomía del gen, la
célula, la planta, el animal, la asignación de la tierra, el sistema solar, el
universo astronómico. La descripción exacta de estos marcos es el principio del
conocimiento teórico organizado en casi cualquier campo, ya que sin precisión
en la descripción de relaciones estáticas ninguna teoría precisa funcional o
dinámica es posible. Así, la revolución copernicana fue realmente el
descubrimiento de un nuevo marco estático del sistema solar que permite una
descripción más simple de su dinámica.
Nivel 2. Mecánico o de relojería: Este podría llamarse el nivel
de mecanismos de relojería. El sistema solar es, por supuesto, el gran reloj
del universo desde el punto de vista del hombre, y las predicciones
deliciosamente exactas de los astrónomos son un testimonio de la excelencia del
reloj que ellos estudian. Las máquinas simples como la palanca y la polea,
incluso máquinas más complicadas como las máquinas de vapor y dinamos recaen
principalmente en esta categoría. La mayor parte de la estructura teórica de la
física, la química, e incluso de la economía entra en esta categoría.
Nivel 3. Cibernético o de equilibrio: podría ser apodado el
nivel del termostato. Este difiere del sistema simple de equilibrio estable,
principalmente en el hecho de que la transmisión y la interpretación de la
información es una parte esencial del sistema. Como resultado de esto, la
posición de equilibrio no es sólo determinada por las ecuaciones del sistema,
sino que el sistema se moverá hacia el mantenimiento de cualquier equilibrio
dado, dentro de los límites. Así, el termostato mantendrá cualquier temperatura
a la cual se puede establecer, la temperatura de equilibrio del sistema no está
determinado únicamente por sus ecuaciones. El truco, por supuesto, es que la
variable esencial del sistema dinámico es la diferencia entre un estado
"observado" o "registrado" el valor de la variable de
mantenimiento y su valor "ideal". Si esta diferencia no es cero, el
sistema se mueve con el fin de disminuirla, por lo que el horno envía el calor
cuando la temperatura registrada es "demasiado fría" y se apaga
cuando la temperatura registrada es "demasiado caliente".
Nivel 4. Estructura de autoreproducción o de célula: Sistemas abiertos o estructuras auto-mantenimiento. Este es el nivel en el que la vida empieza a diferenciarse de la no vida.
Nivel 5. Genético asociativo o nivel de las plantas: Las
características más destacadas de estos sistemas (estudiados por los botánicos)
están en primer lugar, una división del trabajo con partes diferenciadas y
mutuamente dependientes (raíces, hojas, semillas, etc), y en segundo lugar, una
diferenciación clara entre el genotipo y el fenotipo, asociada con el fenómeno
de la equifinal o "huella" de crecimiento.
Nivel 6. Mundo animal: Nivel caracterizado por una mayor
movilidad, comportamiento teleológico y conciencia de sí mismo, con el
desarrollo de los receptores de la información especializada (ojos, oídos, etc)
que conduce a un enorme incremento en el consumo de información.
Nivel 7. Humanos: Además de todas las características de los
animales el hombre posee sistemas de auto-conciencia (pasado y porvenir), que
es algo distinto de la mera conciencia.
Nivel 8. Organizaciones sociales: El hombre aislado de sus
compañeros, es prácticamente desconocido. Tan esencial es la imagen simbólica
de la conducta humana que se sospecha que un hombre verdaderamente aislado no
sería "humano" en el sentido generalmente aceptado, a pesar de que
sería potencialmente humanos. Sin embargo, es conveniente para algunos
propósitos para distinguir el ser humano individual como un sistema de los
sistemas sociales que lo rodean, y en este sentido, las organizaciones sociales
puede decirse que constituyen otro nivel de organización. La unidad de estos
sistemas no es tal vez la persona, pero el "papel" - que parte de la
persona que se ocupa de la organización o la situación en cuestión.
Organizaciones sociales, se podría definir como un conjunto de funciones
ligadas con los canales de comunicación.
Nivel 9. Sistemas trascendentes: Los últimos y absolutos,
ineludibles incógnitas, que también muestran una estructura sistemática y de
relación. Será un día triste para el hombre cuando a nadie se le permite hacer
preguntas que no tienen ninguna respuesta.
