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Concepto Abstracto de Concepto Abstracto de SistemaSistema

Universidad de ChileDepartamento de Ciencias Ambientales y Recursos Naturales Renovables

Dinámica de Sistemas

La 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 provenientes de las diferentes disciplinas científicas. Básicamente involucra ideas de realimentación y sistema dinámico, junto con la teoría de modelos en el espacio de estados y procedimientos de análisis numérico.

Sin embargo, en su punto de mira están los problemas no estructurados, como los que aparecen en los sistemas socioeconómicos. Esto plantea dos tipos de dificultades:

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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, loque 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,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 objetivo de los modelos en Dinámica de Sistemas es 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 puedanmejorar 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.

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Historia

A lo largo de los años cincuenta comenzó a fraguarse en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) una destacada metodología de sistemas, la Dinámica de Sistemas.

Jay W. Forrester, ingeniero electrónico, había pasado del Laboratorio de Servomecanismos, donde inventó las memorias magnéticas de núcleos de ferrita, a coordinar un gran proyecto de defensa, el sistema SAGE (Semi-Automatic Ground Equipment). En la realización de este sistema de alerta en tiempo real se percató de la importancia del enfoque sistémico para concebir y controlar entidades complejas como las que surgen de la interacción de hombres y máquinas.

Tras esta experiencia, Forrester pasaría como profesor a la Sloan School of Management del MIT, donde observó que en las empresas se producían fenómenos de realimentación que podían ser causa de oscilaciones, igual que sucede en los servomecanismos.

De esta forma ideó la Dinámica Industrial [Industrial Dynamics, 1961], una metodología que permitía construir modelos cibernéticos de los procesos industriales. La peculiaridad de estos modelos residía en la posibilidad de simular su evolución temporal con la ayuda del ordenador. Posteriormente aplicaría sumetodología a problemas de planificación urbana [Urban Dynamics, 1969] y la generalizaría para cualquier tipo de sistema continuo, cambiando su denominación por la de Dinámica de Sistemas [System Dynamics, 1968].

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La Dinámica de Sistemas alcanzó gran difusión durante los años setenta, al servir de base para los estudios encargados por el Clubde Roma a Forrester y su equipo para valorar el efecto del crecimiento de la población y de la actividad humana en un mundo de recursos limitados.

El propio Forrester dirigió la confección de un modelo inicial del mundo [World Dynamics, 1971] a partir del cual se realizaría más tarde el informe definitivo [The Limits to Growth, 1973], dirigido por D.L. Meadows y financiado por la Fundación Volkswagen.

Un segundo informe, también utilizando Dinámica de Sistemas, sería encargado posteriormente a Mesarovic y Pestel [Mankind at the Turning Point, 1974].

Chelsea Green Publishing Company, 1992. ISBN 0-930031-62-8.Phone: 800-639-4099 or 603-448-0317; FAX: 603-448-2576.

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La dinámica de sistemas surgió de la búsqueda de una mejor comprensión de la administración. Su aplicación se ha extendido ahora al cambio medio ambiental, la política, la conducta económica, la medicina y la ingeniería, así como a otros campos.

La dinámica de sistemas muestra cómo van cambiando las cosas a través del tiempo. Un proyecto de dinámica de sistemas comienza con un problema que hay que resolver en un comportamiento indeseable que hay que corregir o evitar.

¿ Qué es un sistema?

Un sistema es un conjunto de elementos con relaciones de interacción einterdependencia que le confieren entidad propia al formar un todo unificado.

ODUM "es un grupo de partes que están conectadas y trabajan juntas".

BERTALANFFY (1979) "lo define como un conjunto de elementos que serelacionan entre ellos y con el medio"

Un sistema es un modelo de índole general, tal como indica BERTALANFFY, y como tal implica una simplificación de la compleja realidad ambiental. Su novedad radica en que permite un enfoque global del objeto de estudio y en la libertad que tiene el investigador o la investigadora para fijar sus límites: puede ser todo lo grande o todo lo pequeño que el estudio requiera. Por ejemplo, un libro puede ser considerado un sistema cuyos componentes, las letras, se relacionan entre sí formando palabras que, a su vez, se agrupan en frases que dan sentido y coherencia al conjunto. Pero una biblioteca también puede ser considerada un sistema, cuyos elementos, los libros, pueden aparecer agrupados de una determinada manera: por temas, por tamaño, por el color de su cubierta, etc.

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Un sistema es un modelo de índole general, tal como indica BERTALANFFY, y como tal implica una simplificación de la compleja realidad ambiental.

Su novedad radica en que permite un enfoque global del objeto de estudio y en la libertad que tiene el investigador o la investigadora para fijar sus límites: puede ser todo lo grande o todo lo pequeño que el estudio requiera.

Por ejemplo, un libro puede ser considerado un sistema cuyos componentes, las letras, se relacionan entre sí formando palabras que, a su vez, se agrupan en frases que dan sentido y coherencia al conjunto.

Pero una biblioteca también puede ser considerada un sistema, cuyos elementos, los libros, pueden aparecer agrupados de una determinada manera: por temas, por tamaño, por el color de su cubierta, etc.

El El reduccionismoreduccionismoDurante el siglo 17 se inició una revolución en las ciencias naturales con la invención de un nuevo aparato llamado el microscopio. Esta herramienta abrió un mundo completamente nuevo para los científicos de ese entonces, y por consecuencia creó nuevas disciplinas científicas.

Sin lugar a dudas, el microscopio aceleró los avances científicos y el conocimiento científico aumentó en una tasa anteriormente inconcebible. Los botánicos, biólogos, fisiólogos y muchos otros científicos pudieron empezar a comprender y explicar el funcionamiento de fenómenos naturales a base de estructuras, componentes y factores microscópicos.

Estos cambios bruscos en la metodología científica no sólo amplió la base del conocimiento sino también afectó la manera en que los científicos practicaban su oficio. Mejorando las técnicas de construcción de microscopios, cada vez más poderosos, los científicos estudiaron las partes del organismo, luego las partes de las partes.

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Y así siguieron buscando respuestas a sus preguntas sobre el mundo natural reduciendo la realidad en partes cada vez más pequeñas. A este enfoque lo llamamos el Reduccionismo.

No tenemos por qué criticar el enfoque reduccionista, porque durante siglos y hasta el presente, esta manera de llevar a cabo la investigación científica, ha brindado beneficios innumerables para el hombre y el mundo como por ejemplo, la microbiología y la virología.

Debido a su éxito muy obvio y fácilmente palpable en varios campos de la ciencia, el reduccionismo se incorporó como reglón general en todas las áreas de investigación científica, incluso en aspectos donde el reduccionismo no es el mejor enfoque como en los estudios socio-económicos, ecológicos y financieros.

La filosofía del reduccionismo ha sido responsable de la especialización progresiva de casi todas las áreas científicas, y las vinculadas con las ciencias de los recursos naturales no pueden excluirse.

Ejemplo de la especialización de profesiones en las ciencias agropecuarias.

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Resumiendo, el reduccionismo, como tendencia del pensamiento, podría ser definido sintéticamente como:

"El todo puede ser explicado nada más que con la "El todo puede ser explicado nada más que con la suma de sus partes constituyentes" (suma de sus partes constituyentes" (RosentalRosental e e IudinIudin, 1984). , 1984).

Tal postulado nos permite deducir, sobre su base, que se pueden explicar las propiedades y leyes de los sistemas más complejos por las leyes y propiedades de los sistemas más simples (Kedrov, 1974; Mateo, 1986)

Esto no puede ser confundido con el concepto de reducción en la ciencia, el cual se puede señalar como:

"una de las formas en que se expresa la conexión "una de las formas en que se expresa la conexión necesaria entre los elementos de una teoría lógica o necesaria entre los elementos de una teoría lógica o científica general" (científica general" (RosentalRosental e e IudinIudin, 1984), 1984)

La reducción permite establecer un nexo racional entre las diferentes proposiciones de una teoría determinada que poseen distinto grado de generalidad, por tanto la reducción, en sí misma, se transforma en una necesidad para el desarrollo de la propia teoría en un campo concreto del conocimiento humano.

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El El antireduccionismoantireduccionismo u Holismou Holismo

Este postula la irreductibilidad del todo a la suma de sus partes (Kedrov, 1974; Rosental e Iudin, 1984).

Las propiedades y leyes de un sistema complejo no pueden ser explicadas por las propiedades y leyes de los sistemas más simples.

Los postulados de los antirreduccionistas indican la hiperbolizaciónde la especificidad cualitativa de la forma superior del movimiento (sistemas más complejos), es decir, su aislamiento de las correspondientes formas superiores del movimiento (sistemas menos complejos que se constituyen en elementos de un sistema más complejo).

Enfoque sistémicoEnfoque sistémico

Este enfoque utiliza un proceso de síntesis para comprender el mundo real en su contorno habitual y tomar en cuenta todas las complicaciones que esto implica.

Este centra su interés y pone más énfasis en la comprensión del todo y relativamente menos en las partes en sí.

Su meta principal es el entendimiento del sistema entero, y cualquier estudio específico es el objetivo de definir interacciones entre componentes, siempre tomando en cuenta la estructura del sistema y el entorno dentro del cual funciona

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¿ Qué tipos de sistemas hay ?

SISTEMA AISLADO: Es un modeloimaginario cuya frontera (límite del sistema)impide cualquier tipo de intercambio.

SISTEMA CERRADO: Es aquel cuya frontera admite únicamente el intercambio de energía.

SISTEMA ABIERTO: Es el más próximoa la realidad ambiental, ya que su fronterapermite todo tipo de intercambios (materia,energía, información).

Sistemas Ambientales

El estudio sistémico de la realidad ambiental puede bordarse teniendo en cuenta las relaciones de mutua dependencia de sistemas diferenciados. Estos sistemas pueden reunirse en dos grandes grupos:

* Sistemas ambientales naturales

Estos sistemas forman la ECOSFERA, es decir, la parte de la Tierra donde existe vida sin apoyo artificial: Reúne a todas las formas de vida y a su soporte ambiental (tanto viviente como inerte). En la ecósfera pueden establecerse cuatro subsistemas que, estudiados individualmente, pueden ser considerados sistemas:

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Atmósfera: Sistema fluido formado por la capa gaseosa que envuelve a la Tierra.

Hidrósfera: Sistema fluido compuesto por el agua terrestre en sus diversos estados (sólido, líquido y gaseoso).

Geósfera: Sistema sólido integrado por la capa superior de la litosfera (en relación con la Biosfera) o, con un enfoque más amplio, la propia Tierra desprovista de sus elementos vivos.

Biósfera: Es el sistema formado por la vida terrestre. Está en interacción con los anteriores sistemas debido a que sirven (aunque no en su totalidad) de soporte a la vida.

* Sistemas ambientales artificiales

Los sistemas ambientales artificiales proceden de la historia dela humanidad y su desarrollo y diversidad cultural. Desde un enfoque biocéntrico podrían Englobarse dentro de la Ecosfera, al ser la especie humana un elemento más de este sistema. Sin embargo, y a riesgo de caer en puntos de vista antropocéntricos,es preferible diferenciar los sistemas humanos del resto de sistemas por su efecto perturbador en las interacciones establecidas entre ellos. Los principales sistemas artificiales (construidos, fabricados o transformados por la humanidad) son

Sociósfera: Es el sistema formado por todas las instituciones (políticas, económicas y culturales) desarrolladas por la Humanidad con el fin de gestionar sus relaciones internas y las interacciones con los otros sistemas.

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Tecnósfera: Sistema formado por el medio construido por los seres humanos dentro del espacio proporcionado por la ecósfera: asentamientos, explotaciones, comunicaciones, máquinas, herramientas, medios de comunicación, etc.

Noósfera: Considerada como un subsistema de la sociósfera, incluye todos los conocimientos e ideas que regulan las relaciones entre los sistemas humanos, tanto interna como externamente.

CONCEPTO ABSTRACTO DEL AMBIENTE

Desde el punto de vista de la teoría de sistemas

Objeto: Segmento de interés del UniversoUniverso

Ambiente: Todo lo que no pertenece al objeto

Sistema

Elementos

AmbienteSistemay suambiente

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Ambiente: Esta constituido por aquellos elementos que no pertenecenAl sistema y los cuales están acoplados a los elementos del sistema

AmbienteSistema

Elementos

AmbienteSistema

Elementos

Influyente (A1)Ambiente Influyente- Influenciado (A2)

Influenciado (A3)

A1

A2

A3

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AmbienteSistema

Elementos

Sistema Ambiental

El ambiente es considerado como un subsistema que interactúa con el sistema.