Teoría de sistemas
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La teoría general de sistemas (TGS) o teoría de sistemas o enfoque de sistemas es un esfuerzo de estudio interdisciplinario que trata de encontrar las propiedades comunes a entidades, los sistemas, que se presentan en todos los niveles de la realidad, pero que son objeto tradicionalmente de disciplinas académicas diferentes. Su puesta en marcha se atribuye al biólogo austriaco Ludwig von Bertalanffy, quien acuñó la denominación a mediados del siglo XX.
| História y cronología |
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Tabla de contenidos |
[editar] Contextos
Como ciencia emergente, plantea paradigmas diferentes a los de la ciencia clásica. La ciencia de sistemas observa totalidades, fenómenos, isomorfismos, causalidades circulares, y se basa en principios como la subsidiaridad, pervasibidad, multicausalidad, determinismo, complementariedad, y de acuerdo a la leyes encontradas en otras diciplinas y mediante el isomorfismo, plantea el entendimiento de la realidad como un complejo, logrando su transdisciplinariedad, y multidisciplinariedad.
[editar] Filosofía
La Teoría General de los Sistemas (T.G.S.) propuesta, más que fundada, por L. von Bertalanffy aparece como una metateoría, una teoría de teorías, que partiendo del muy abstracto concepto de sistema busca reglas de valor general, aplicables a cualquier sistema y en cualquier nivel de la realidad.
La T.G.S. surgió debido a la necesidad de abordar científicamente la comprensión de los sistemas concretos que forman la realidad, generalmente complejos y únicos, resultantes de una historia particular, en lugar de sistemas abstractos como los que estudia la Física. Desde el Renacimiento la ciencia operaba aislando:
- Componentes de la realidad, como la masa.
- Aspectos de los fenómenos, como la aceleración gravitatoria.
Pero los cuerpos que caen lo hacen bajo otras influencias y de manera compleja. Frente a la complejidad de la realidad hay dos opciones:
- La primera es negar carácter científico a cualquier empeño por comprender otra cosa que no sean los sistemas abstractos, simplificados, de la Física. Conviene recordar aquí la rotunda afirmación de Rutherford: “La ciencia es la Física; lo demás es coleccionismo de estampillas”.
- La segunda es empezar a buscar regularidades abstractas en sistemas reales complejos. La T.G.S. no es el primer intento histórico de lograr una metateoría o filosofía científica capaz de abordar muy diferentes niveles de la realidad. El materialismo dialéctico busca un objetivo equivalente combinando el realismo y el materialismo de la ciencia natural con la dialéctica hegeliana, parte de un sistema idealista. La T.G.S. surge en el siglo XX como un nuevo esfuerzo en la búsqueda de conceptos y leyes válidos para la descripción e interpretación de toda clase de sistemas reales o físicos.
[editar] Pensamiento y T.G.S.
La T.G.S. puede ser vista también como un intento de superación, en el terreno de la Biología, de varias de las disputas clásicas de la Filosofía en torno a la realidad y en torno al conocimiento:
- materialismo v/s vitalismo
- reduccionismo v/s holismo
- mecanicismo v/s teleología
En la disputa entre materialismo y vitalismo la batalla estaba ganada desde antes para la posición monista que ve en el espíritu una manifestación de la materia, un epifenómeno de su organización. Pero en torno a la T.G.S y otras ciencias sistémicas se han formulado conceptos, como el de propiedades emergentes que han servido para reafirmar la autonomía de fenómenos, como la conciencia, que vuelven a ser vistos como objetos legítimos de investigación científica.
Parecido efecto encontramos en la disputa entre reduccionismo y holismo, en la que la T.G.S. aborda sistemas complejos, totales, buscando analíticamente aspectos esenciales en su composición y en su dinámica que puedan ser objeto de generalización.
En cuanto a la polaridad entre mecanicismo/causalismo y teleología, la aproximación sistémica ofrece una explicación, podríamos decir que mecanicista, del comportamiento “orientado a un fin” de una cierta clase de sistemas complejos. Fue Norbert Wiener, fundador de la Cibernética quien llamó sistemas teleológicos a los que tienen su comportamiento regulado por retroalimentación negativa. Pero la primera y fundamental revelación en este sentido es la que aportó Darwin con la teoría de selección natural, mostrando como un mecanismo ciego puede producir orden y adaptación, lo mismo que un sujeto inteligente.
[editar] Desarrollos
Aunque la T.G.S. surgió en el campo de la Biología, pronto se vio su capacidad de inspirar desarrollos en disciplinas distintas y se aprecia su influencia en la aparición de otras nuevas. Así se ha ido constituyendo el amplio campo de la sistémica o de las ciencias de los sistemas, con especialidades como la cibernética, la teoría de la información, la teoría de juegos, la teoría del caos o la teoría de las catástrofes. En algunas, como la última, ha seguido ocupando un lugar prominente la Biología.
Más reciente es la influencia de la T.G.S. en las Ciencias Sociales. Destaca la intensa influencia del sociólogo alemán Niklas Luhmann, que ha conseguido introducir sólidamente el pensamiento sistémico en esta área.
[editar] Ámbito metamórfico de la teoría
[editar] Descripción del propósito
La teoria general de sistemas en su proposito más amplio, es la elaboración de herramientas que capaciten a otras ramas de la ciencia en su investigacion práctica. Por sí sola, no demuestra o deja de mostrar efectos prácticos. Para que una teoría de cualquier rama científica esté solidamente fundamentada, ha de partir de una sólida coherencia sostenida por la T.G.S. Si se cuentan con resultados de laboratório y se pretende describir su dinámica entre distíntos experimentos, la T.G.S. es el contexto adecuado que premitirá dar soporte a una nueva explicación, que permitirá poner a prueba y verificar su exactitud. Por ello se la encasilla en el ámbito de metateoría.
La T.G.S. busca descubrir isomorfismos en distintos niveles de la realidad que permitan:
- Usar los mismos términos y conceptos para describir rasgos esenciales de sistemas reales muy diferentes; y encontrar leyes generales aplicables a la comprensión de su dinámica.
- Favorecer, primero, la formalización de las descripciones de la realidad; luego, a partir de ella, permitir la modelización de las interpretaciones que se hacen de ella.
- Facilitar el desarrollo teórico en campos en los que es difícil la abstracción del objeto; o por su complejidad, o por su historicidad, es decir, por su carácter único. Los sistemas históricos están dotados de memoria, y no se les puede comprender sin conocer y tener en cuenta su particular trayectoria en el tiempo.
- Superar la oposición entre las dos aproximaciones al conocimiento de la realidad:
- La analítica, basada en operaciones de reducción.
- La sistémica, basada en la composición.
- La aproximación analítica está en el origen de la explosión de la ciencia desde el Renacimiento, pero no resultaba apropiada, en su forma tradicional, para el estudio de sistemas complejos.
[editar] Descripción del uso
El contexto en el que la T.G.S. se puso en marcha, es el de una ciencia dominada por las operaciones de reducción características del método analítico. Básicamente, para poder manejar una herramienta tan global, primero se ha de partir de una idea de lo que se pretende demostrar, definir o poner a prueba. Teniendo claro el resultado (partiendo de la observación en cualquiera de sus vertientes), entonces se le aplica un concepto que, lo mejor que se puede asimilar resultando familiar y fácil de entender, es a los métodos matemáticos conocidos como mínimo común múltiplo y máximo común divisor. A semejanza de estos métodos, la T.G.S. trata de ir desengranando los factores que intervienen en el resultado final, a cada factor le otorgar un valor conceptual que fundamenta la coherencia de lo observado, enumera todos los valores y trata de analizar todos por separado y, en el proceso de la elaboración de un postulado, trata de ver cuantos conceptos son comunes y no comunes con un mayor índice de repetición, así como los que son comunes con un menor índice de repetición. Con los resultados en mano y un gran esfuerzo de abstracción, se les asignan a conjuntos (teoría de conjuntos), formando objetos. Con la lista de objetos completa y las propiedades de dichos objetos declaradas, se conjeturan las interacciones que existen entre ellos, mediante la generación de un modelo informático que pone a prueba si dichos objetos, virtualizados, muestran un resultado con unos márgenes de error aceptables. En último paso, se proceden por las pruebas de laboratorio, es cuando las conjeturas, postulados, especulaciones, intuiciones y demás sospechas, se ponen a prueba y nace la teoría.
Como toda herramienta matemática en la que se operan con factores, los factores enumerados que intervienen en estos procesos de investigación y desarrollo no alteran el producto final, aunque sí que pueden alterar los tiempos en obtener los resultados y la calidad de los mismos; ofreciendo una mayor o menor resistencia económica a la hora de obtener soluciones.
[editar] Aplicación
La principal aplicación de esta teoría, está orientada a la empresa científica cuyo paradigma venía siendo la Física. Los sistemas complejos, como los organismos o las sociedades, permiten este tipo de aproximación sólo con muchas limitaciones. En la aplicación de estudios de modelos sociales, la solución a menudo era negar la pertinencia científica de la investigación de problemas relativos a esos niveles de la realidad, como cuando una sociedad científica prohibió debatir en sus sesiones el contexto del problema de lo que es y no es la conciencia. Esta situación resultaba particularmente insatisfactoria en Biología, una ciencia natural que parecía quedar relegada a la función de describir, obligada a renunciar a cualquier intento de interpretar y predecir.
[editar] Ejemplo de aplicación de la T.G.S.:Teoría del caos
Los factores esenciales de esta teoría se componen de:
- Entropía: Viene del griego entrope que significa transformación o vuelta. Su símbolo es la S, y es una metamagnitud termodinámica. La magnitud real mide la variación de la entropía. En el Sistema Internacional es el J/K (o Clausius) definido como la variación de entropía que experimenta un sistema cuando absorbe el calor de 1 Julio (unidad) a la temperatura de 1 Kelvin.
- Entalpia: Palabra acuñada en 1850 por el físico alemán Clausius. La entalpía es una metamagnitud de termodinámica simbolizada con la letra H. Su variación se mide, dentro del Sistema Internacional de Unidades, en joule. Establece la cantidad de energía procesada por un sistema y su medio en un instante A de tiempo y lo compara con el instante B, relativo al mismo sistema.
- Neguentropía: Se puede definir como la tendencia natural que se establece para los excedentes de energía de un sistema, de los cuales no usa. Es una metamagnitud, de la que su variación se mide en la misma magnitud que las anteriores.
[editar] Entropía
| Relación de Hechos |
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| Hecho 1: Del cual se deriva el concepto de entropía: Las fuerzas se disipan en el espacio. Las consecuencias evidentes de esto, se manifiesta en forma de una tendencia a aumentar la disipación de la energía de forma directamente proporcional al cuadrado de la distancia. Esto fue contemplado por la segunda ley de de la termodinámica, que plantea que la organización en los sistemas aislados (sistemas que no tienen intercambio de energía con su medio, o que el medio no ofrece el entorno apropiado) los lleva al equilibrio perpetuo. |
| Hecho 2: del cual se deriva el concepto de entropía: Dentro de un sistema no equilibrado de forma perpetua, hay manifestaciones de energía mínimas, las cuales se hacen evidentes mediante el estudio y cálculo del sistema bajo observación para su cuantización. En los sistemas biológicos, estos paquetes se denominan ATP, en los sistemas físicos magnetoeléctricos se denominana Iones, en los sistemas de Mecánica cuántica, se denomina paquete de Planck; en los sistemas unificados se denominan tensores. Dependiendo del nivel de observación y del sistema observado, la expresión del paquete puede no ser útil, por lo que entonces (por ejemplo) el ATP sin una capacidad de combinación adecuada, es una pérdida de recursos, el Ión que ha disipado su carga en forma de calor inutil, es una pérdida de recursos, el tensor que ha contribuido a la transacción de cargas para un objetivo ajeno al sistema, ha reducido su efectividad; el bibliotecario despistado que se le olvida el libro siempre bajo la silla, está derrochando sus recursos; la oficina que no logra mantener bajo control sus archivos, derrocha recursos en tiempos de reorganización, reduciendo su producción y aumentando su estrés organizativo. |
| Integración de hechos |
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| Si combinamos ambos hechos, nos queda lo siguiente: Cuanta mayor superficie se deba de tomar en cuenta para la transmisión de la información, esta se corromperá de forma proporcional al cuadrado de la distancia a cubrir. Dicha corrupción tiene una manifestación evidente, en forma de calor, de enfermedad, de resistencia, de agotamiento extremo o de estrés laboral. Esto supone una reorganización constante del sistema, el cual dejará de cumplir con su función en el momento que le falte información. Ante la ausencia de información, el sistemá cesará su actividad y se transformará en otro sistema con un grado mayor de orden. Dicho fenomeno está gobernado por el principio de Libertad Asintótica. |
| Enumeración de principios |
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| Principio de libertad asintótica: Cuando el sistema aparenta alcanzar el estado preferente, es indicación de que los medios por los cuales transfiere la información no están capacitados para procesar la suficiente como para adaptarse a las nuevas necesidades impuestas por el cambio de un médio dinámico. Por lo que el medio cambia más rápido de lo que el sistema podrá adaptarse dentro de su periodo de existencia. Esto marca el paso del tiempo de forma relativa al sistema, observando el futuro más lejano para dicho sistema como el estado en el que las propiedades que lo definen como sistema X dejan de expresarse, siendo de uso por otros sistemas que demandan fragmanetos de información útiles. Esto define otro principio base de los sistemas: La simetría. |
| Principio de simetría discreta (TGS base): La simetría física es aquella que solo se puede conceptualizar en la mente, pues dicho estado del sistema inhibe todo tipo de comunicación, al ser esta altamente incierta o con un grado de incertidumbre tan extremo, que no se pueden obtener paquetes claros. Por lo que se requiere un estudio profundo del sistema investigado en base a la estadística. |
| Proceso de estudio |
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| Proceso 1: Se registra lo directamente observado, se asocia un registro de causa y efecto, y para aquellas que han quedadeo huérfanas (solo se observa la causa pero se desconoce el efecto) se las encasilla como propiedades diferenciales. Estas propiedades nacen de la necesidad de dar explicación al porqué lo observado no corresponde con lo esperado. De esto nacen las propiedades emergentes. |
| Proceso 2: Se establecen unos métodos que, aplicados, rompen dicha simetría obteniendo resultados físicos medibles en laboratório. Los que no se corroboran, se abandonan y se especulan otras posibilidades. |
| Resumen general |
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| La entropía está relacionada con la tendencia natural de los objetos a caer en un estado de neutralidad expresiva. Los sistemas tienden a buscar su estado más probable, en el mundo de la física el estado más probable de esos sistemas es simétrico, y el mayor exponente de simetría es la inexpresión de propiedades. A nuestro nivel de realidad, esto se traduce en desorden y desorganización. En otras palabras: Ante un medio caótico, la relación tensorial de todas las fuerzas tenderán a dar un resultado nulo, ofreciendo un margen de expresión tan reducido que, por sí solo es inservible y despreciable. |
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| aumentar la entropía, y por lo tanto podemos afirmar que la dinámica de estos sistemas es la de transformar y transferir la energía, siendo lo inaprobechable energía que se transforma en una alteración interna del sistema. En la medida que va disminuyendo la capacidad de transferencia, va aumentando la entropía interna del sistema. | ||
| Propiedad 1: Proceso mediante el cual un sistema tiende a adoptar la tendencia más económica dentro de su esquema de transacción de cargas. | ||
| La dinámica del sistema tiende a disipar su esquema de transacción de cargas, debido a que dicho esquema también está sometido a la propiedad 1, convirtiendolo en un subsistema. | ||
| Lo realmente importante, no es lo despreciable del resultado, sino que surjan otros sistemas tan o más caóticos, de los cuales, los valores despreciables que resultan de la no cancelación absoluta de sus tensores sistemáticos, puedan ser sumados a los del sistema vecino, obteniendo así un resultado exponencial. Por lo que se asocian los niveles de estabilidad a un rango de caos con un resultado relativamente predecible, sin tener que estar observando la incertidumbre que causa la dinámica interna del propio sistema. | ||
| En sistemas relativamente sencillos, el estudio de los tensores que gobiernan la dinámica interna, ha permitido replicarlos para su utilización por el hombre. A medida que se ha avanzado en el estudio interior de los sistemas, se ha logrado ir estudiando sistemas cada véz más complejos. |
[editar] Entropía
Aunque la entropía expresa sus propiedades de forma evidente en sistemas cerrados y aislados, también se evidencian, aunque de forma más discreta, a sistemas abiertos; éstos últimos tienen la capacidad de prolongar la expresión de sus propiedades a partir de la importación y exportación de cargas desde y hacia el ambiente, con este proceso generan neguentropía (entropía negativa), y la variación que existe dentro del sistema en el instante A de tiempo con la existente en el B, se denomina variación de la entalpía.
[editar] Neguentropía
La Neguentropía, la podemos definir como la fuerza opuesta al segundo principio de la termodinámica, es una fuerza que tiende a producir mayores niveles de orden en los sistemas abiertos. En la medida que el sistema es capaz de no utilizar toda la energía que importa del medio en el proceso de transformación, está ahorrando o acumulando un excedente de energía que es la neguentropia y que puede ser destinada a mantener o mejorar la organización del sistema. La neguentropía, entonces, se refiere a la energía que el sistema es capaz de transferir desde el exterior ambiental hacia el interior. En ese proceso, el sistema cuenta con subsistemas para que, con el estímulo adecuado, adquieran inercia suficiente como para mantener su estado origen y cerrar el ciclo con un resultado emergente, exponencial y de valor cualitativo como es la capacidad de adaptarse al medio. La Entropía la podemos relacionar con la materia y sus propiedades, y predice que ésta tiende a desintegrarse para volver a su estado original de simetría primordial.
La neguentropía la podemos relacionar con la sinergia, coadyuvación, colateralidad o cualquier otro resultado que dé como expresión la conservación de la energía; cerrando los ciclos de transformaciones posibles en el momento que uno de los resultados finales del sistema bajo observación, exprese una salida no aprobechable por los sistemas colaterales al observado.
En el caso de sistemas abiertos, las bonanzas del medio permiten administrar los recursos internos de forma que la entropía sea cancelada por los excedentes, y de haber aun más, se pueda incluso replicar. Con suficientes unidades, la entropía aportada al sistema quizás tienda a romper la simetría y discrección de dichos desechos, y como es el caso del Sol, sus radiaciones resultantes de sus procesos entrópicos, puedan alimentar a otros sistemas, como por ejemplo la vida en la tierra. Quizás se entienda como un aumento de los niveles de orden, pero no es más que un paso más para el continuo viaje al punto de colapso. En tal sentido se puede considerar la neguentropía como la expresión de fuerzas naturales que nutren ciertos sistemas de comunicación de transferencia dinámica de cargas, que mediante la saturación de las unidades, estas imponen una limitación a la hora de procesar dichas cargas, sirviendo como mecanismo auto-regulador con capacidad de sustentabilidad, es decir, con una capacidad y un poder inherente de la energía de manifestarse de incontables formas y maneras. La neguentropía favorece la subsistencia del sistema, expresandose mediante mecanismos que tratan situaciones caóticas para su beneficio. Mecanismo por el cual el sistema expresa sus propiedades y muestra una estabilidad consecuente con su capacidad de proceso de energía ante una situación caótica. Por ejemplo, la homeostasis en los organismos.
La construcción de modelos desde la cosmovisión de la teoría general de los sistemas permite la observación de los fenómenos de un todo, a la vez se analiza cada una de sus partes sin descuidar la interrelación entre ellas y su impacto sobre el fenómeno general entemdiendo al fenómeno como el SISTEMA, a sus partes integrantes como Subsistemas y al fenómeno general como SUPRASISTEMA
[editar] Véase también
- Sistema
- Sistema complejo
- Complejidad biológica
- Ingeniería de Sistemas
- Teoría sistémica en ciencia política
- Fractal
