INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS

Prof. Miguel Angel Niño ZambranoUniversidad del Cauca

GENERALIDADES• De la Ingeniería energética a la Ingeniería de

Control.Ej. Barco Vapor ..Tostadora .. Misiles A.

• Necesidad de un paradigma que unifique las distintas disciplinas para un mejor entendimiento de los sistemas.

• TGS como la segunda Revolución Industrial. Aplicada a problemas físicos, sociales, económicos, etc.

GENERALIDADES• La física y sus problemas:

• Enfoque reduccionista• Las partículas atómicas y sus peculiaridades

• La Biología organísmica (Bertalanffy)• La psicología con el modelo Robot (E-R)

• Psicología de la Gestalt• La Sociología para resolver los sistemas

complejos socioculturales.• La visión de los acontecimientos históricos• TGS aplicada a las Organizaciones.• Peligros de la investigación en sistemas: El

hombre no importa y este debe ser mecanizado, conformista, controlado y estandarizado.

ENFOQUE CIENTÍFICO CLÁSICO VS. ENFOQUE

SISTÉMICOMétodo científico clásico. Enfoque sistémico.

Reduccionismo: Todas las cosas pueden ser descompuestas y reducidas a sus elementos fundamentales

Expansionismo: Todo fenómeno es parte de un fenómeno mayor. El desempeño de un sistema depende de cómo se relaciona con el todo mayor que lo contiene y del cual forma parte.

Pensamiento analítico: Descomponer el todo en sus partes simples, independientes e indivisibles; permite explicar las cosas con más facilidad, y luego integrar la descripción de cada una de las partes.  

Pensamiento sistémico (sintético): Un sistema se explica cómo partes de uno mayor y en términos del papel que desempeña; el interés de su utilización consiste en unir las cosas.  

Mecanicismo: El principio de la relación causa - efecto es necesario y suficiente para explicar un fenómeno.

Teleológico: El principio de la relación causa - efecto es necesario pero no suficiente para explicar un fenómeno. 

Determinismos: Explicación del comportamiento por la identificación de las causas.

Probabilismo:  Estudio del comportamiento orientado al logro de los objetivos, relación entre variables y fuerzas reciprocas, considera el todo como diferente de sus partesTabla 1. La revolución del enfoque sistémico. Fonseca J. 2010.

TIPOS DE SISTEMAS• Relación al grado de aislamiento (Sistemas Abiertos,

Sistemas Cerrados)• Según su entitividad (Reales, Ideales, Modelos).• Relación al origen (naturales o artificiales).• Ejemplos:

• Naturales: Ecosistemas, clima, cuerpo humano, etc. • Sociales: Negocios, organizaciones, mercados, etc. • Abstractos: software, sistemas de ecuaciones que

representan modelos, etc.• Simbólicos: Lenguajes. • Diseñados: vehículos, edificios, artefactos, Internet, etc. • De Información: Involucran parte de información

generada por actividades humanas. • De Control: Termóstato, pilotos automáticos, etc.

BASES EPISTEMOLÓGICAS• Enfoque Sistémico:

• Tiene por objeto el estudio de las interacciones entre las partes de un sistema.

• La Teoría General de Sistemas (TGS) ofrece un marco de pensamiento crítico para el análisis de sistemas.

• Los eventos cotidianos ocurren en el contexto de los sistemas.

• Ludwing von Bertalanffy propuso la TGS como contrapuesta y complemento del enfoque reduccionista de las ciencias.

• Objetivo: proporcionar un lenguaje común para definir, describir y estudiar los sistemas complejos.

BASES EPISTEMOLÓGICAS• Principios Básicos:

• Cuanto está al alcance del observador tiene características de sistema.

• Las interconexiones al interior de un sistema son más o menos visibles, sin embargo determinan el éxito o fracaso del sistema.

• Ejemplos de sistemas: Un lapicero, un pupitre, una persona, un estudiante, un curso, una máquina, un insecto, un grano de arena, etc. Combinaciones de estos también pueden ser sistemas.

• Sin interrelaciones entre sus componentes una entidad no constituye sistema.

• Sinergia (el todo es diferente a la suma de sus partes) es inherente a cualquier sistema.

PAPEL DEL OBSERVADOR• En investigación científica se suele eliminar el

efecto del observador, estudiando solo variables independientes del observador, reduciendo el sistema a un modelo estático o de comportamiento predecible. No es adecuado para sistemas complejos.

• El conocimiento previo del observador sesga y determina el análisis y observación de un sistema.

• Objetividad se logra:• Estudiando la relación entre observador y observaciones.• Buscando observaciones que sean válidas desde

diferente puntos de vista.

LA VERDAD ES RELATIVA• Depende del punto de vista desde el cual se

aborde el análisis. • El contexto le da sentido a las observaciones

sobre un sistema. • La jerarquía de los sistemas (Johansen) determina

el enfoque del análisis. • Diferentes visiones son complementarias. • “Un

sistema es una colección de partes interrelacionadas”. •

• “Un sistema es una parte observable de la realidad”.

• “Un sistema es una forma de ver el mundo”

ORÍGENES HISTÓRICOS• Visiones unificadoras del mundo por filósofos,

literarios, científicos, etc.• I924, 1927 – Köhler con “Gestalten físicas”• 1925 – Lotka con las sociedades como sistemas.• 1925 – 1926 - Ludwig Von Bertalanffy. Teoria

General de Sistemas.• 1929, 1932 – Cannon con la Homeostasis• 1947 – Von Newman y Morgenstern con La teoría

de juegos.• 1948 -1951 – TGS Inicia como tal en 1948 a ser

reconocida y discutida, pero tomada como trivial• 1948 – Norbert Wiener con Cybernetics.• 1949 – Shannon y Weaver con La teoría de la

información.

Orígenes Históricos

• 1954 – American Asociation for the Advancement of Science – nace el proyecto de una socedad dedicada al estudio de los sistemas, sus principales objetivos se orienraron a: – Isomorfismos conceptos, leyes, modelos.– Modelos teoricos en campos que no lo tienen.– Minimizar la repeticion de esfuerzo teorico en

diferentes campos– Promover la unidad de la ciencia)

TENDENCIAS DE LA TGS• Paradigma de TGS (Kuhn 1962), aparición de

nuevos esquemas conceptuales.• Desarrollo de Matemáticas Complejas para el

desarrollo de modelos.• Computarización y Simulación.• Teoría de Compartimentos. (subunidades + Frontera)• Teoría de los Conjuntos. (Sistemas abierto / cerrado)• Teoría de las Gráficas. (Propiedades topológicas)• Teoría de las Redes.• La Cibernética. (Retroalimentación + homeostasis)

Tendencias de la TGS– Teoría de la Información. (Información = - entropía)– Teoría de los autómatas. (máquinas)– Teoría de los Juegos. (>>Ganancias + << Perdidas)– Teoría de la decisión. (Estadística)– Teoría de las Colas.– Ingeniería de Sistemas. (Planeación, Diseño, evaluación

y construcción científica de sistemas hombre – máquina)– Investigación de Operaciones.

• Modelos matemáticos vs. Modelos Verbales• Niveles de Jerarquía de los Sistemas. (Boulding 1956).

Pág.. 28-29 TGS Bertalanffy.

CONCEPTOS DE TGS• Sistema• Sinergia (Gestalt , Holismo)• Recursividad.• Objetos – Atributos• Subsistema• Niveles de Organización (Boulding)• Fronteras del Sistema• Sistemas abiertos – Cerrados• Entradas – Salidas• Procesos (Parciales – Finales)• Realimentación• Entropía y Neguentropía• Principio de la Organicidad• Entorno• Equifinalidad

SISTEMA• Etimológicamente hablando, y por razones

de concreción, se puede decir que la noción de "sistema" proviene de dos vocablos griegos los cuales son: syn e istemi, que traducidos a nuestro idioma quiere decir "reunir en un todo organizado" (Rodríguez Ulloa, 1985). los sistemas como conjuntos de elementos que actúan de forma conjunta relacionándose entre sí, que mantienen al sistema directa o indirectamente unido de modo más o menos estable, de acuerdo a la finalidad que persiguen.

SISTEMA ABIERTO• Es aquel en le que existe un intercambio de

energía de información entre el subsistema (sistema) y su medio o entorno. El intercambio es de tal naturaleza que logra mantener alguna forma de equilibrio continuo, y las relaciones con el entorno son tales que admiten cambios y adaptaciones, como el crecimiento en el caso de los organismos biológicos.

• Ejemplo: automóvil (entra combustible, aceite, aire. Salen gases de escape, desechos, se produce energía)..una vela quemándose.

SISTEMA CERRADO• En este sistema solo hay intercambio

energético con el exterior. No hay intercambio de masa. Su comportamiento siempre es el mismo y predecible.

• Ejemplo: El fluido de trabajo circula en circuito cerrado y solo hay intercambios de calor o energía eléctrica con el exterior. Otro sistema que (en la práctica) se puede considerar como sistema cerrado no aislado es la tierra.Una olla a presión que no permita el escape de gases, en el laboratorio un reactor. 

SISTEMAS AISLADOS• No hay intercambio ni de masa ni de

energía con el exterior. En la práctica estos sistemas son una abstracción cómoda para analizar situaciones. El ejemplo de un sistema aislado más usual es el termo, aquel sistema cuyo intercambio de energía con el medio es despreciable en el tiempo en que se estudia el sistema.

SINERGIA• Es un concepto que proviene del griego "synergo", quiere

decir "trabajando en conjunto". Este es el concepto básico de la TGS y se refiere a que todo el sistema no es igual a la suma de las partes, ni puede ser deducido de alguna de las partes del sistema (RAE, 2001). Aludiendo al ejemplo propuesto por Johansen Bertoglio (1994) para tener un mejor panorama de este concepto, sinergia es cuando 2+2 no es 4 sino 5, es decir, la suma de las partes no es igual al todo. De esta definición se puede deducir que la sinergia resulta de las interacciones de los elementos del sistema, característica esencial para definir objetos sinérgicos, y por lo tanto el examen de sus partes no conduce a la explicación o predicción del comportamiento global del sistema. Así llegamos a la definición propuesta por el filósofo Fuller, en la que señala que un objeto posee sinergia cuando al examinar alguna de sus partes de forma independiente, no es posible predecir el comportamiento del todo.

RECURSIVIDAD• Este concepto indica que todo sistema está

compuesto a su vez de elementos que también son sistemas, son sistemas menores de uno más grande, o subsistemas. Todos los componentes del sistema (subsistemas) son diferentes y sinérgicos a los demás subsistemas, en este sentido, se crea una relación entre el subsistema, el sistema y de forma extensa, el suprasistema (Johansen 1994). Los subsistemas exhiben características semejantes al suprasistema.

• También se hace referencia al proceso que hace referencia a la introducción de los resultados de las operaciones de un sistema en él mismo (Realimentación)

JERARQUÍA• Este concepto nos permite incorporar el

hecho de que los sistemas pueden organizarse de acuerdo a niveles de complejidad. De esta forma, podemos definir un sistema jerárquico como aquel que está compuesto por otros sistemas de menor nivel (subsistemas) y donde los subsistemas inferiores están contenidos en niveles superiores.

RETROALIMENTACIÓN• Son los procesos mediante los cuales un

sistema abierto recoge información sobre los efectos de sus decisiones internas en el medio, información que actúa sobre las decisiones (acciones) sucesivas. La retroalimentación puede ser negativa (cuando prima el control) o positiva (cuando prima la amplificación de las desviaciones). Mediante los mecanismos de retroalimentación, los sistemas regulan sus comportamientos de acuerdo a sus efectos reales y no a programas de outputs fijos. En los sistemas complejos están combinados ambos tipos de corrientes (circularidad, homeostasis).

ENTROPÍA• El segundo principio de la termodinámica

establece el crecimiento de la entropía, es decir, la máxima probabilidad de los sistemas es su progresiva desorganización y, finalmente, su homogeneización con el ambiente. Los sistemas cerrados están irremediablemente condenados a la desorganización. No obstante hay sistemas que, al menos temporalmente, revierten esta tendencia al aumentar sus estados de organización (negentropía, información).

NEGUENTROPÍA• Los sistemas vivos son capaces de conservar

estados de organización improbables (entropía). Este fenómeno aparentemente contradictorio se explica porque los sistemas abiertos pueden importar energía extra para mantener sus estados estables de organización e incluso desarrollar niveles más altos de improbabilidad. La negentropía, entonces, se refiere a la energía que el sistema importa del ambiente para mantener su organización y sobrevivir (Johannsen. 1975).

ENTROPÍA Y NEGUENTROPÍA• Todos los sistemas requieren energía para lograr

sus objetivos.• Leyes de la termodinámica (intercambios de

energía):1. Cuando dos cuerpos que poseen la misma

temperatura son colocados uno al lado de otro , sus temperaturas permanecen constantes. Esta es la llamada ley "cero" de la termodinámica. Esto nos conduce a la primera ley de la termodinámica que dice que en un sistema cerrado la energía es conservada. No se gana ni se pierde .

2. ¿Qué sucede cuando los dos objetos no poseen la misma temperatura?. La respuesta a este problema la encontramos en la segunda ley de la termodinámica, que dice que existirá un flujo neto de energía y siempre desde el cuerpo más caliente al más frío. (Movimiento al estado más probable)

ENTROPÍA Y NEGUENTROPÍA• El cambio de estados más ordenados u

organizados a estados menos ordenados y organizados , es una cantidad definida y medible , denomina “entropía”.

• La entropía es una cantidad física mensurable tal como el largo de una cuerda , la temperatura de cualquier punto del cuerpo, el valor de la presión de un determinado cristal o el calor específico de una sustancia dada.

• Afecta fundamentalmente los sistemas cerrados o aislados que tienden a ser absorbidos por el entorno.

• Los sistemas abiertos evitan la entropía intercambiando energía con el entorno y evolucionando para adaptarse (negentropía)

ENTROPÍA E INFORMACIÓN• La entropía tiene también efectos en la

información. Las informaciones son comunicadas a través de mensajes que son propagados desde un punto (fuente) a otro (receptor) dentro del sistema social, a través de los canales de comunicación y utilizando diversos medios. Es evidente que las informaciones contenidas en los mensajes pueden sufrir de formaciones, interrupciones o accidentes.

• Información = Reduce la incertidumbre o caos = combate la entropía = Neguentropía.

• Información Organización. Sin embargo existe una limitante al exceso de información o calidad de la misma.

PRINCIPIO DE ORGANICIDAD• Hemos observado que los sistemas tienden a

permanecer en un cierto equilibrio (estadístico u homeostático). Pero veíamos que existe una fuerza que tiende a destruir el sistema, el principio de la entropía siempre creciente. Aparentemente , parece existir aquí una contradicción entre esta tendencia al caos, por una parte , y por otra, un proceso de evolución que tiende a aumentar el grado de organización que poseen los sistemas (sistemas abiertos y, en especial , los sistemas vivos) , fenómeno que podemos denominar e l "principio de la organicidad"