Introducción a la Teoría General de Sistemas: Conceptos y Aplicaciones
Introducción a la Teoría General de Sistemas
Documento N° 1: Teoría General de los Sistemas.
1. Fundamentos del Enfoque de Sistemas
La evolución tecnológica ha impulsado un cambio de paradigma, pasando de la concepción de máquinas individuales a la de sistemas integrados. Mientras que una máquina de vapor o un automóvil podían ser abordados por un ingeniero especializado, los proyectos modernos, como proyectiles o vehículos espaciales, requieren la integración de componentes de diversas disciplinas (mecánica, electrónica, química, etc.). Además, surgen interacciones complejas entre el hombre y la máquina, así como consideraciones financieras, económicas, sociales y políticas. Por lo tanto, se hizo imprescindible un enfoque de sistemas que permitiera, dado un objetivo, identificar y optimizar las soluciones, maximizando la eficiencia y minimizando los costos en una red compleja de interacciones.
2. Insuficiencias del Enfoque Mecanicista
La necesidad y viabilidad del enfoque de sistemas se hicieron evidentes recientemente. El esquema mecanicista, basado en causas aisladas y tratamientos parciales, resultó insuficiente para abordar problemas teóricos (especialmente en ciencias biosociales) y prácticos de la tecnología moderna. Diversos avances teóricos, epistemológicos y matemáticos, entre otros, demostraron la factibilidad del enfoque de sistemas.
3. Generalización en la Teoría General de Sistemas
Muchos fenómenos biológicos, sociales y del comportamiento pueden ser descritos mediante expresiones y modelos matemáticos. Estos modelos trascienden la física y la química, mostrando similitudes estructurales e isomorfismos en diferentes campos. Problemas de orden, organización, totalidad y teleología, excluidos del enfoque mecanicista, se convirtieron en centrales. Esta fue la idea fundamental de la Teoría General de Sistemas.
4. Programa Original de la Sociedad para la Investigación General de Sistemas
La Sociedad para la Investigación General de Sistemas, fundada en 1954, promovió el desarrollo de sistemas teóricos aplicables a múltiples disciplinas. Sus objetivos principales fueron:
- Investigar el isomorfismo de conceptos, leyes y modelos en diversos campos, facilitando la transferencia de conocimiento.
- Estimular el desarrollo de modelos teóricos en áreas carentes de ellos.
- Minimizar la duplicación de esfuerzos teóricos en diferentes campos.
- Promover la unidad de la ciencia mediante la comunicación entre especialistas.
5. Características del Mecanismo Teleológico
El concepto de mecanismo teleológico busca superar las limitaciones de las formulaciones mecanicistas tradicionales. Ofrece nuevas concepciones y metodologías para estudiar procesos de autorregulación, sistemas auto-orientados y personalidades autodirigidas.
6. Cibernética como Parte de la Teoría General de Sistemas
La Teoría de Sistemas a menudo se identifica erróneamente con la cibernética y la teoría de control. La cibernética, como teoría de los mecanismos de control en la tecnología y la naturaleza, basada en la información y la retroalimentación, es solo una parte de la Teoría General de Sistemas. Los sistemas cibernéticos son un caso especial, aunque importante, de sistemas autorregulados.
7. Condiciones para la Aplicación del Procedimiento Analítico
La aplicación del procedimiento analítico requiere dos condiciones:
- Ausencia de interacciones significativas entre partes: Las interacciones deben ser inexistentes o lo suficientemente débiles como para ser ignoradas en la investigación. Esto permite separar las partes (real, lógica o matemáticamente) y luego reintegrarlas.
- Relaciones lineales entre las partes: Las relaciones que describen el comportamiento de las partes deben ser lineales. Esto asegura la aditividad, donde la ecuación del comportamiento total tiene la misma forma que las ecuaciones de las partes, permitiendo la superposición de procesos parciales.
8. Bases de la Teoría Clásica de Sistemas
La teoría clásica de sistemas utiliza matemáticas clásicas, como el cálculo infinitesimal. Busca establecer principios aplicables a sistemas en general o a subclases específicas, proporcionar técnicas para su investigación y descripción, y aplicar estas técnicas a casos concretos. Debido a la generalidad de esta descripción, ciertas propiedades formales son aplicables a cualquier entidad considerada como sistema (abierto, jerárquico, etc.), independientemente de su naturaleza, partes o relaciones específicas.
9. Enfoques para la Investigación de Sistemas
A continuación, se describen brevemente algunos enfoques para investigar sistemas:
a. Teoría de los Compartimientos
El sistema se compone de subunidades con condiciones de frontera, donde ocurren procesos de transporte. Estos sistemas pueden tener estructuras catenarias (cadena de compartimientos) o mamilares (compartimiento central comunicado con múltiples periféricos).
b. Teoría de Conjuntos
Estudia las propiedades formales generales de los sistemas, tanto cerrados como abiertos. Este enfoque es matemáticamente elegante en comparación con las formulaciones más básicas de la teoría clásica de sistemas.
c. Teoría de Grafos (o Gráficas)
Muchos problemas de sistemas se relacionan con sus propiedades estructurales o topológicas, más que con relaciones cuantitativas. La teoría de grafos, especialmente la de grafos dirigidos (digrafos), permite analizar estructuras relacionales representándolas en un espacio topológico.
d. Cibernética
La cibernética es una teoría de sistemas de control basada en la comunicación (transferencia de información) entre el sistema y su entorno, y dentro del propio sistema, así como en el control (retroalimentación) del funcionamiento del sistema en relación con el entorno. Aunque tiene una amplia aplicación, no debe confundirse con la teoría general de sistemas. En biología y otras ciencias, el modelo cibernético es útil para describir la estructura formal de los mecanismos de regulación, por ejemplo, mediante diagramas de bloques de flujo.
e. Teoría de la Información
Se basa en el concepto de información, definido por una expresión isomorfa a la entropía negativa de la termodinámica. Se esperaba que la información sirviera como medida de la organización. Aunque la teoría de la información ha ganado importancia en la ingeniería de comunicaciones, sus aplicaciones científicas no han sido completamente convincentes. La relación entre información y organización, así como entre teoría de la información y termodinámica, sigue siendo un problema fundamental.
f. Teoría de Autómatas
Es la teoría de autómatas abstractos con entrada, salida y, posiblemente, capacidad de ensayo, error y aprendizaje.
g. Teoría de Juegos
Representa un enfoque diferente, pero se integra en las ciencias de sistemas al estudiar el comportamiento de «jugadores» racionales que buscan maximizar sus ganancias y minimizar sus pérdidas mediante estrategias contra otros jugadores o la naturaleza.
h. Teoría de la Decisión
Es una teoría matemática que aborda la elección entre diferentes opciones.
i. Teoría de Colas
Se ocupa de la optimización de disposiciones en situaciones de congestión.
Jerarquía de los Sistemas (Boulding)
| NIVEL | DESCRIPCIÓN | TEORÍA Y MODELOS | |
|---|---|---|---|
| Estructuras estáticas | Átomos, moléculas, cristales, estructuras biológicas (desde el nivel microscópico electrónico hasta el macroscópico). | Fórmulas estructurales de la química, cristalografía, descripciones anatómicas. | |
| Relojería | Relojes, máquinas ordinarias en general, sistemas solares. | Física ordinaria, como las leyes de la mecánica. | |
| Mecanismos de control | Termostato, servomecanismos, mecanismos homeostáticos en los organismos. | Cibernética, retroalimentación y teoría de la información. | |
| Sistemas abiertos | Llamas, células y organismos en general. |
| |
| Organismos inferiores | Organismos vegetaloides: diferenciación creciente del sistema, distinción entre reproducción e individuo funcional. | Casi no hay teoría ni modelos. | |
| Animales | Importancia creciente del tráfico de información, aprendizaje, comienzos de consciencia. | Comienzos en la teoría de los autómatas, retroalimentación, comportamiento autónomo, etc. | |
| Hombre | Simbolismo, pasado y futuro, yo y mundo, consciencia de sí mismo. | Incipiente teoría del simbolismo. | |
| Sistemas socioculturales | Poblaciones de organismos, comunidades determinadas por símbolos. | Leyes estadísticas y posiblemente dinámicas en dinámica de poblaciones, sociología, economía. Comienzos de una teoría de los sistemas culturales. | |
| Sistemas simbólicos | Lenguaje, lógica, matemáticas, ciencias, artes, moral, etc. | Algoritmos de símbolos, reglas del juego como en artes visuales, música, etc. |