Ingenieria Sostenible - ITSC (II)

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Sesion 2, conceptos de complejidad

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Ingenieria Sostenible - ITSC (II)

  1. 1. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Prof.  José  Manuel  MAGALLANES  BSc,  MA,  PhD  
  2. 2. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   SESION  2   ¿QUÉ  ES  COMPLEJIDAD?  
  3. 3. 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?  
  4. 4. 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
  5. 5. 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
  6. 6. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   PROBLEMA DECISIONES MODELO RESULTADOS SIMULADOS INTUICIÓN ANÁLISIS INTERPRETACIÓN 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.
  7. 7. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   PROBLEMA DECISIONES MODELO RESULTADOS SIMULADOS INTUICIÓN ANÁLISIS INTERPRETACIÓN ABSTRACCIÓN MUNDO REAL CONOCIMIENTO ACCIONES RESULTADOS Los  modelos  obligan  a  definir   explícitamente  sus  objeQvos.   OBJETIVOS   JUICIO GERENCIAL
  8. 8. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   PROBLEMA DECISIONES MODELO RESULTADOS SIMULADOS INTUICIÓN ANÁLISIS INTERPRETACIÓN 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
  9. 9. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   PROBLEMA DECISIONES MODELO RESULTADOS SIMULADOS INTUICIÓN ANÁLISIS INTERPRETACIÓN ABSTRACCIÓN MUNDO REAL CONOCIMIENTO ACCIONES RESULTADOS OBJETIVOS   JUICIO GERENCIAL ¿Cómo  Modelamos  la   “REALIDAD”?  
  10. 10. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   No  existe  Teoría  única  sobre  los  sistemas  complejos  
  11. 11. 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  
  12. 12. 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  
  13. 13. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   DESEA  SUPERAR  POSTURAS  REDUCCIONISTAS   Organización   Información   Reflexividad  
  14. 14. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   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?  
  15. 15. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   La  autosimilaridad   Organización   Información   Reflexividad   LA  REALIDAD  y…   La  dimensionalidad   La  escalabilidad   La  invariancia   Mandelbrot  
  16. 16. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   Vida  -­‐  Sobrevivencia  /  Autopoiesis  vs  ArQficialidad  /Alopoiesis  (Física  o  Lógica)   Organización   Información   Reflexividad  
  17. 17. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   •  Comunicación   •  Estrategia     •  Conflicto   •  Tecnología     •  Hipo-­‐probabilidad   Organización   Información   Reflexividad  
  18. 18. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   Organización   Información   Reflexividad   Percepción   Entendimiento   Decisión   Modificación  
  19. 19. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   Organización   Información   Reflexividad   LEYES  DE  LA   TERMODINAMICA   Punto  de  ParKda   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  
  20. 20. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   Organización   Información   Reflexividad   LEYES  DE  LA   TERMODINAMICA   Punto  de  ParKda   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  
  21. 21. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   Organización   Información   Reflexividad   LEYES  DE  LA   TERMODINAMICA   Punto  de  ParKda   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  
  22. 22. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   Organización   Información   Reflexividad   LEYES  DE  LA   TERMODINAMICA   Punto  de  ParKda   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   Boltzmann   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?    
  23. 23. 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   Microestados?   Macroestados?  
  24. 24. 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   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  
  25. 25. 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   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  
  26. 26. 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?  
  27. 27. 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.  
  28. 28. 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.   Shannon   Teoría  de  la   información   Contenido  ≈  Sorpresa  
  29. 29. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   ¿Cómo  cambia  el  sistema?   Laplace   Poincaré   PREDICCIÓN   posible   imposible   CAOS   Organización   Información   Reflexividad  
  30. 30. 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  
  31. 31. 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        –        pt 2  /  K)   TM  =  tasa  de  mortalidad   K  =  capacidad  del  sistema   pt 2/K=  canQdad  de  muertes   debidas  a  sobrepoblación   Modelo  LogísQco   Organización   Información   Reflexividad  
  32. 32. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   ¿Cómo  cambia  el  sistema?   Laplace   Poincaré   PREDICCIÓN   posible   imposible   CAOS  Verhulst   pt+1      =      (TN  –  TM)  (pt        –        pt 2  /  K)   TM  =  tasa  de  mortalidad   K  =  capacidad  del  sistema   pt 2/K=  canQdad  de  muertes   debidas  a  sobrepoblación   Modelo  LogísQco   R=TN  –  TM   pt+1=R  [pt–  pt 2  /  K]   !"#$ % &' !" % ( !" ) %) ! " # # $ % & & !! " #$ % !!+! !" #! !"! "! " # $ LogisQc  Map   May   Organización   Información   Reflexividad  
  33. 33. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Dinámica  Naturaleza   Dimensión   Adaptación   ¿Cómo  cambia  el  sistema?   Laplace   Poincaré   PREDICCIÓN   posible   imposible   CAOS  Feigenbaum   !!+! !" #! !"! "! " # $ LogisQc  Map   May   •  Modelo  Determinista   •  Comportamiento  CaóQco   •  Universalidad   !"# !!" !!+$ #!! !!+% #!!+$ $ % && ' ( )) * &'(()%*$('''Instante  de   Bifurcación   !! Organización   Información   Reflexividad  
  34. 34. 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.  
  35. 35. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   …  se  caracteriza  por  que  produce  y  usa   información  del  ambiente  externo  e  interno    
  36. 36. 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.  
  37. 37. Prof.  José  Manuel  MAGALLANES   Diplomatura  en  Ingeniería  Sostenible   Complicado   Complejo   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?  

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