Ingenieria Sostenible - ITSC (II)
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Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Prof. José Manuel MAGALLANES BSc, MA, PhD
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
LOS MODELOS SON ABSTRACCIONES DE LA REALIDAD QUE BRINDAN UNA EXPLICACIÓN
SIMPLIFICADA DE ÉSTA
(Ashford et al, 2006)
¿Qué es un modelo?
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
LO QUE EL MODELO EXPLICA ES
NECESARIAMENTE UTIL MAS NO EXHAUSTIVO
LA UTILIDAD DE LA EXPLICACIÓN PIERDE VIGENCIA EN EL TIEMPO
LA EXPLICACIÓN DETALLA CÓMO SE ORIGINA EL FENÓMENO DE INTERÉS
LA REALIDAD NO SE ANALIZA,
SINO EL MODELO QUE
DE ELLA TENEMOS
SI TENEMOS UN MODELO
CREEMOS SABER COMO
EXPLORAR, CONTROLAR
Y HASTA PREDECIR LA
REALIDAD
(Choma et al, 2012)
INDEPENDENCIA FUNCIONAL?
LA EXPLICACIÓN INCLUYE VARIABLES, RELACIONES Y AGENTES
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
LAS DECISIONES PARTEN DE LA INFORMACIÓN QUE LOS MODELOS BRINDAN, PERO EL
DECISOR NO PUEDE ABANDONAR SU ROL.
LA EXPLICACIÓN INCLUYE VARIABLES, RELACIONES Y AGENTES
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
PROBLEMA DECISIONES
MODELO RESULTADOS SIMULADOS
INTUICIÓN
ANÁLISIS
INTE
RPRE
TACI
ÓN ABSTRACCIÓN
MUNDO REAL
JUICIO GERENCIAL
LA SIMULACION BUSCA
ESTRESAR AL MODELO
CONOCIMIENTO
ACCIONES
RESULTADOS
LAS DECISIONES PARTEN DE LA INFORMACIÓN QUE LOS MODELOS BRINDAN, PERO EL
DECISOR NO PUEDE ABANDONAR SU ROL.
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
PROBLEMA DECISIONES
MODELO RESULTADOS SIMULADOS
INTUICIÓN
ANÁLISIS
INTE
RPRE
TACI
ÓN ABSTRACCIÓN
MUNDO REAL
CONOCIMIENTO
ACCIONES
RESULTADOS
Los modelos obligan a definir explícitamente sus objeQvos.
OBJETIVOS
JUICIO GERENCIAL
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
PROBLEMA DECISIONES
MODELO RESULTADOS SIMULADOS
INTUICIÓN
ANÁLISIS
INTE
RPRE
TACI
ÓN ABSTRACCIÓN
MUNDO REAL
CONOCIMIENTO
ACCIONES
RESULTADOS
OBJETIVOS
Los modelos permiten que usted comunique sus ideas y
conocimientos, lo cual facilita el trabajo en equipo.
JUICIO GERENCIAL
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
PROBLEMA DECISIONES
MODELO RESULTADOS SIMULADOS
INTUICIÓN
ANÁLISIS
INTE
RPRE
TACI
ÓN ABSTRACCIÓN
MUNDO REAL
CONOCIMIENTO
ACCIONES
RESULTADOS
OBJETIVOS
JUICIO GERENCIAL
¿Cómo Modelamos la “REALIDAD”?
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
No existe Teoría única sobre los sistemas complejos
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
DESEA SUPERAR POSTURAS REDUCCIONISTAS
“to divide all the difficul/es under examina/on into as many parts as possible, and as many as were required to solve them in the best
way” [and] “to conduct my thoughts in a given order, beginning with the simplest and most easily understood objects, and gradually ascending,
as it were step by step, to the knowledge of the most complex.”
Discourse de la méthod, 1637
René Descartes
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
DESEA SUPERAR POSTURAS REDUCCIONISTAS
William Thomson
“it seems probable that most of the grand underlying principles
have been firmly established and that further advances are to be sought chiefly in
the rigorous applica/on of these
principles to all phenomena which
come under our no/ce”
“There is nothing new to be discovered in physics now, All that remains is more and more precise measurement”
Albert A. Michelson
A fines del siglo XIX, parecía que la ciencia durante la modernidad había conquistado el
conocimiento del mundo
El siglo XX trajo conocimiento que
cambiaría paradigmas y con
ello nuevos problemas aun por
resolver
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Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
DESEA SUPERAR POSTURAS REDUCCIONISTAS
Organización Información Reflexividad
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Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
Ante la complejidad revelada…
¿Quién es el responsable de tal situación?
¿Hay una organización (qué es y cómo es)?
Topología dinámica y emergente que atenúa o amplifica
despoporcionalmente los flujos
¿GeneraQvidad como paradigma de invesQgación?
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
La autosimilaridad
Organización Información Reflexividad
LA REALIDAD y…
La dimensionalidad
La escalabilidad
La invariancia
Mandelbrot
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Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
Vida -‐ Sobrevivencia / Autopoiesis vs ArQficialidad /Alopoiesis (Física o Lógica)
Organización Información Reflexividad
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
• Comunicación • Estrategia • Conflicto • Tecnología • Hipo-‐probabilidad
Organización Información Reflexividad
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
Percepción
Entendimiento
Decisión
Modificación
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
LEYES DE LA TERMODINAMICA
Punto de
ParKd
a
ENTROPIA
En un sistema aislado, la entropía
siempre se incrementa hasta un valor máximo
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
LEYES DE LA TERMODINAMICA
Punto de
ParKd
a
ENTROPIA
Sistemas Ordenados (baja entropía)
Sistemas Mezclados (alta entropía)
En un sistema aislado, la entropía
siempre se incrementa hasta un valor máximo
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
LEYES DE LA TERMODINAMICA
Punto de
ParKd
a
ENTROPIA
Ante alta entropía, ¿cómo volver al orden?
¿Puede haber sistemas en perpetuo
movimiento?
¿Qué relación hay entre Kempo y
entropía?
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía En un sistema
aislado, la entropía siempre se
incrementa hasta un valor máximo
Clausius
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Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
LEYES DE LA TERMODINAMICA
Punto de
ParKd
a
ENTROPIA
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía En un sistema
aislado, la entropía siempre se
incrementa hasta un valor máximo
Clausius
ESTADÍSTICA MECÁNICA Bo
ltzmann La Entropía se
enKende como el número posible de micro-‐estados que conducen a algún macro-‐estado
Con 5 frutas en cada ventana,
¿cuantos microestados
hay?
¿cuantos microestados dan el macro estado GANAR, y cuantos al PERDER?
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
Boltzmann
La Entropía se enKende como el número posible de micro-‐estados que conducen a algún macro-‐estado
Microestados?
Macroestados?
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
Boltzmann
La Entropía se enKende como el número posible de micro-‐estados que conducen a algún macro-‐estado
Microestados?
Macroestados? El conjunto de posiciones y velocidades de cada parKcula
Dos sistemas ordenados Un sistema mezclado
Menor entropía Mayor entropía Menos microestados Más microestados
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
Boltzmann
La Entropía se enKende como el número posible de micro-‐estados que conducen a algún macro-‐estado
Menor entropía Mayor entropía Menos microestados Más microestados
S = k Log W
Macro Estado
Micro estados que causan el Macro
Estado S
Los macro estados mas probables son los que Kenen mas micro estados de origen
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
Boltzmann
La Entropía se enKende como el número posible de micro-‐estados que conducen a algún macro-‐estado
S = k Log W Los macro estados mas probables son los que Kenen mas micro estados de origen
…y el Demonio de Maxwell?
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
Boltzmann
La Entropía se enKende como el número posible de micro-‐estados que conducen a algún macro-‐estado
S = k Log W Los macro estados mas probables son los que Kenen mas micro estados de origen
…y el Demonio de Maxwell?
Szilard
La Segunda ley de la termodinámica se preserva si se Kene en cuenta la energía uKlizada en la adquisición y uKlización de la información.
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación Organización Información Reflexividad
La Entropía puede interpretarse como la canKdad de calor perdido como
consecuencia de transformar la
energía
Clausius
Boltzmann
La Entropía se enKende como el número posible de micro-‐estados que conducen a algún macro-‐estado
S = k Log W Los macro estados mas probables son los que Kenen mas micro estados de origen
Szilard
La Segunda ley de la termodinámica se preserva si se Kene en cuenta la energía uKlizada en la adquisición y uKlización de la información.
Shanno
n
Teoría de la información
Contenido ≈ Sorpresa
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Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
¿Cómo cambia el sistema?
Laplace
Poincaré PREDICCIÓN posible imposible
CAOS
Organización Información Reflexividad
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
¿Cómo cambia el sistema?
Laplace
Poincaré PREDICCIÓN posible imposible
CAOS
p=población p0=población inicial p1=población en el año 1 pt=población en el año t
TN=tasa de natalidad p1=TN x p0 p2=TN x p1
pt+1=TN x pt
Año Población TN=2 0 1 2 3
t …
1 2 4 8
2t …
Malthus
Organización Información Reflexividad
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
¿Cómo cambia el sistema?
Laplace
Poincaré PREDICCIÓN posible imposible
CAOS
TN=tasa de natalidad p1=TN x p0 p2=TN x p1
pt+1=TN x pt
Año Población TN=2 0 1 2 3
t …
1 2 4 8
2t …
Malthus
Verhulst
pt+1 = (TN – TM) (pt – pt2 / K)
TM = tasa de mortalidad K = capacidad del sistema
pt2/K= canQdad de muertes debidas a sobrepoblación
Modelo LogísQco
Organización Información Reflexividad
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
¿Cómo cambia el sistema?
Laplace
Poincaré PREDICCIÓN posible imposible
CAOS Ve
rhulst
pt+1 = (TN – TM) (pt – pt2 / K)
TM = tasa de mortalidad K = capacidad del sistema
pt2/K= canQdad de muertes debidas a sobrepoblación
Modelo LogísQco
R=TN – TM pt+1=R [pt– pt2 / K] !"#$
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LogisQc Map May
Organización Información Reflexividad
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Dinámica Naturaleza Dimensión Adaptación
¿Cómo cambia el sistema?
Laplace
Poincaré PREDICCIÓN posible imposible
CAOS Feigen
baum
!!+!!" #
!!"
!"!
"#$
LogisQc Map May
• Modelo Determinista
• Comportamiento CaóQco
• Universalidad !"#!!"
!!+$#!
!
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!+$
$
%&&
'
()) * &'(()%*$('''Instante de
Bifurcación !
!
Organización Información Reflexividad
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
… emerge de la acción colecQva de componentes relaQvamente simples sin un centro de liderazgo por lo cual las reglas de actuación deben ser relaQvamente simples.
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… se caracteriza por que produce y usa información del ambiente externo e interno
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
… implica que se den aprendizajes y cambios de diversa intensidad en búsqueda de una situación favorable a su naturaleza.
Prof. José Manuel MAGALLANES
Diplomatura en Ingeniería Sostenible
Complicad
o Com
plejo
Gran canKdad de componentes; necesidad de redundancias en caso de falla; conocimiento especializado trae soluciones; se sabe qué se obKene al unir sus componentes.
Componentes? Redundancias? conocimiento especializado? se sabe qué se obKene al unir sus componentes?