Mapas Cognitivos y Lógica Difusa para construir modelos de análisis e integrar información. Iván...

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Mapas Cognitivos y Lógica Difusa para

construir modelos de análisis e integrar

información.

Iván PazPrograma de Investigación en Cambio Climático

¿Cómo conocemos el mundo?

¿Cómo estructuramos el conocimiento que tenemos del mundo?

Causas y Consecuencias

Los mapas cognitivos son estructuras que representan las causas y las consecuencias entre conceptos

variables.

AA BB

La causalidad puede ser positiva + o negativa -

causa

Los conceptos pueden ser cualquier cosa, siempre y cuando varíen en el tiempo

¿Funcionan estas estructuras para captar la dinámica (comportamiento)

del sistema?

Siempre y cuando logremos captar la dinámica

Elaboramos los mapas con la ayuda de expertos

Métodos para analizar las estructuras que generamos.

Álgebra de la causalidadBart Kosko

El problema del agua en la ciudad de México

Aumento de TemperaturaAumento Social en la demanda de AguaAumento de la extracción no planeadaDisminución en el nivel de las reservas

Políticas de racionamientoAumento de conflictos sociales (relacionados con el agua)

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de racionamientoracionamiento

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

43

2

5

6

Las interacciones en el sistema

pueden representarse en una matriz

Para analizar la evolución del sistema utilizamos un vector de

estado donde cada entrada representa el estado de un concepto

en un tiempo determinado.

Encendemos el primer concepto ya que el Aumento de Temperatura es en este caso el

forzante de nuestro sistema

v0 = [1,0,0,0,0,0]

Una vez que tenemos el vector inicial para obtener el siguiente multiplicamos

v1 = v0 * M

v1 = [1,0,0,0,0,0] *

v0 = [1,0,0,0,0,0]

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de racionamientoracionamiento

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

43

2

5

6

v1 = [0,1,0,0,0,0]

v2 = [0,0,1,0,0,0]

v3 = [0,0,0,1,0,0]

v4 = [0,0,0,0,1,0]

v5 = [0,0,1,0,0,1]

v6 = [0,0,1,1,0,0]

v7 = [0,0,0,1,1,0]

v8 = [0,0,1,0,1,1]

v9 = [0,0,2,1,0,1]

v10 = [0,0,1,1,1,0]

v11 = [0,0,1,1,1,1]

v12 = [0,0,2,1,1,1]

v9 = [0,0,1,1,0,1]

v12 = [0,0,1,1,1,1]

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de CONCIENTIZACICONCIENTIZACI

ÓNÓN

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

3

2

5

6

+

++

+

+

-

-

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de CONCIENTIZACICONCIENTIZACI

ÓNÓN

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

3

2

5

6

+

++

+

+

-

-

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de CONCIENTIZACONCIENTIZA

CIÓNCIÓN

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

3

2

5

6

+

++

+

+

-

-

v0 = [1,0,0,0,0,0]

v7 = [0,0,0,1,1,0]

v8 = [0,0, -1,1,0, -1]

v9 = [0,0, -1, -1,1,0]

v10 = [0,0, -1, -1, -1, -1] <<<<<

v11 = [0,0, 0, -1, -1,1]

v13 = [0,0,2,1,0,1]

v12 = [0,0,2,0, -1,1]

v14 = [0,0,1,1,1,0]

v15 = [0,0, -1,1,1, -1]

v17 = [0,0, -2, -1, -1, -1]

v16 = [0,0, -2, -1,1, -1]

v12 = [0,0,1,0, -1,1]

v13 = [0,0,1,1,0,1]

v16 = [0,0, -1, -1,1, -1]

v17 = [0,0, -1, -1, -1, -1]

.

.

.

Es decir, los mapas me permiten tomar decisiones estratégicas.

Y cambiar el estado del sistema modificando una parte.

¿Cómo lidiamos con la incertidumbre?

Lógica Difusa

A diferencia de la lógica clásica, la lógica difusa permite manejar grados de verdad

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de racionamientoracionamiento

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

4

3

2

5

6

suficiente

muchosuficiente

poco

suficiente

muchosuficiente

Los mapas cognitivos permiten trabajar con

cuantificadores lingüísticos

poco, suficiente, mucho

Álgebra causalEfecto indirecto I = min {uniones}Efecto total T = max {uniones}

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de racionamientoracionamiento

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

4

3

2

5

6

suficiente

muchopoco

poco

suficiente

muchosuficiente

Efecto de 1 sobre 3(1,2,3) I1 = min {suficiente,

suficiente} = suficiente

(1,2,3,4,5,3) I2 = min {suficiente, suficiente,suficiente,mucho,poco} =

poco

(1,2,3,4,5,6,3) I3 = min {suficiente, suficiente,suficiente,mucho,mucho,p

oco} = poco

T(I1,I2,I3) = max{suficiente,poco,poco}

=suficiente

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de racionamientoracionamiento

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

4

3

2

5

6

suficiente

mucho

poco

suficiente

muchosuficiente

Para modificar el efecto total de 1 sobre 3

T(I1,I2,I3) = max{suficiente,poco,poco}

=suficiente

basta con modificar una liga

en este caso 2 -- 3

poco

Los mapas nos permiten tomar decisiones estratégicas

Aumento Aumento de la de la

extracción extracción no no

planeadaplaneada

Aumento Aumento de de

temperaturtemperaturaa

DisminucióDisminución en el n en el nivel de nivel de reservasreservas

Aumento Aumento social en social en

la la demanda demanda de aguade agua

Políticas de Políticas de racionamientoracionamiento

Aumento de Aumento de conflictos conflictos socialessociales

1

4

3

2

5

6

0.6

0.90.6

0.3

0.6

0.6

0.6

Pesos difusospoco, suficiente, mucho

Pesos ponderados0.3, 0.6, 0.9

El comportamiento del sistema depende de los pesos (fuerza) de las ligas y de la cantidad de entradas a

determinado concepto

Nuestro caso de estudio

Sistema de abastecimiento de agua de la ciudad de

México

Forzantesclimáticossociales

Encendiendo 1 y 2 (forzantes climáticos)el sistema

converge en tres iteraciones av3 =[11000000100010111111]

v4 =[00111111110111111110]

Encendiendo los forzantes sociales

3,4 5 y 6 el sistema converge en cuatro

iteraciones a

Si comparamos

v3 =[11000000100010111111]

v4 =[00111111110111111110]

vemos que el sistema llega a un estado no deseado aún sin forzantes climáticos.

El sistema se encuentra en un proceso de degradación donde el cambio climático es un

factor de aceleración

En este momento estamos esperando por conocer la fuerza entre las ligas para refinar el

modelo

Gracias

http://www.pincc.unam.mx