Enfoque sistémico en tecnología

¿Por qué hablamos de sistemas?

En la primera mitad del siglo XX surgió la necesidad de diseñar métodos de investigación y estudio de los fenómenos complejos a causa de una acumulación de problemáticas en las que los métodos de investigación de las ciencias particulares se mostraban insuficientes. Por un lado, los nuevos sistemas de producción que incluían varias automatizaciones, el manejo de grandes cantidades de energía (termoeléctrica, nuclear…) que requería de especialistas de variadas ramas, el desarrollo y organización de transporte terrestre, marítimo y aéreo y otros fenómenos. Por otro, los grandes desarrollos científicos en la física (relatividad, estructura atómica, mecánica cuántica), biología (genética, evolución, estudio de poblaciones), química (teoría del enlace de Lewis, tabla periódica, estructura cristalina), matemática (álgebra de Boole, desarrollo del cálculo, problemas de Hilbert). Estas grandes revoluciones en el hacer y el pensar hicieron necesario el desarrollo de un enfoque complejo para la investigación de fenómenos complejos. Así nació el enfoque sistémico, sustentado por la Teoría General de los Sistemas (TGS) formulada por Ludwig von Bertalanffy a mediados del siglo XX.

Bertalanffy se dedicó especialmente a los organismos como sistemas biológicos, pero luego generalizó su estudio a todo tipo de sistemas. De tal manera que hoy se utiliza el término sistema en todas las áreas del conocimiento humano.

Los sistemas

Llamamos sistema a todo conjunto de elementos relacionados entre sí –puede ser por una finalidad en común-, que tienen un cierto orden u organización y que cumplen una función.

Los sistemas tienen composición (los elementos que lo forman), una estructura interna dada por el conjunto de relaciones entre sus componentes. Y también tienen un entorno o ambiente que es el conjunto de cosas que no pertenecen al sistema pero que actúan sobre él o sobre las que él actúa intercambiando materia, energía e información (MEI).

Características de los sistemas

La característica principal de los sistemas es que poseen una propiedad emergente que no poseen sus componentes particulares. Por ejemplo, la vida es la propiedad emergente de un sistema compuesto por huesos, órganos, etc.; marchar es la propiedad emergente del sistema automóvil compuesto por chapas, motor, luces, etc. Este hecho se suele enunciar con la siguiente afirmación

EL TODO ES MÁS QUE LA SUMA DE LAS PARTES

Otras características de los sistemas son:

a.       Límite o frontera: Son demarcaciones que permiten establecer qué elementos pertenecen o no al sistema. Los límites pueden ser:

-          Concretos: los que tienen existencia material (ríos que separan países, paredes que definen aulas, etc.)

-          Simbólicos: los que no tienen existencia material y vienen dados por acuerdos, reglas o normas (un alumno pertenece a un curso porque lo establece la escuela, más allá de que pueda hallarse en otro salón o fuera de la misma)

b.      Depósitos o almacenamientos: son lugares donde se almacena materia, energía o información (MEI). Los depósitos pueden ser:

-          Permanentes: aquellos en que están diseñados para que su contenido no se altere (CD-ROM, libros, carteles fijos, etc.)

-          Transitorios: aquellos diseñados para que su contenido sufra modificaciones (pizarrón, cartuchera, tanques de agua, etc.)

c.       Canales: Son lugares o conductos por donde circula materia, energía o información (MEI). Los canales pueden comunicar dos sistemas entre sí o partes de un mismo sistema (las calles pueden ser canales de materia, los cables pueden ser canales de energía si llevan corriente o de información si son telefónicos o de redes, etc.)

d.      Subsistemas: los sistemas complejos (muchos componentes y relaciones entre ellos) pueden dividirse para su estudio en subsistemas. Esto permite diferentes niveles de estudio de los mismos. Se llama nivel cero al análisis del sistema en su totalidad y su intercambio con el entorno. A partir de allí se define el nivel 1, nivel 2, etc.

Intercambio entre sistemas

Los sistemas intercambian entre sí materia, energía e información (MEI). Para que se dé este intercambio es necesario que MEI atraviese los límites del sistema hacia (o desde) el entorno. Si el sistema intercambia con el medio se dice que es abierto, de lo contrario se considera cerrado.

En sistemas cerrados cualquier estado final está determinado por sus condiciones iniciales, ya que no hay modo de que el entorno actúe sobre él. Si un sistema cerrado tampoco intercambia energía se dice que es aislado. En realidad, el único sistema que se considera absolutamente aislado es el universo. De igual modo, muchos sistemas mecánicos e informáticos pueden considerarse razonablemente cerrados.

Los sistemas abiertos, en cambio, pueden, crecer, cambiar, adaptarse al ambiente, incluso algunos reproducirse. Si un sistema posee la organización necesaria para controlar su propio desarrollo, asegurando la continuidad de su composición y estructura (homeostasis) y la de los flujos y transformaciones con que funciona (homeorresis) –mientras las perturbaciones producidas desde su entorno no superen cierto grado–, entonces el sistema es autopoyético. Los seres vivos, los ecosistemas y organizaciones sociales pueden considerarse sistemas abiertos. 

Estos flujos de MEI se pueden representar en diagramas como el siguiente

Los profesionales en sistemas informáticos (analistas de sistemas, ingenieros en sistemas, etc.) representan sólo los flujos de información. En este caso el diagrama se denomina DFD (diagrama de flujo de datos).

Para clarificar, las líneas de los diferentes flujos pueden representarse por diferentes colores o trazos.

Este es el nivel cero de representación de un sistema, con las entradas y salidas de MEI que atraviesan sus límites. Este tipo de representaciones se denomina diagrama de entrada y salida (E/S o U/O) o diagrama de caja negra, ya que no interesa mostrar qué sucede dentro del sistema.

SISTEMAS TECNOLÓGICOS

En Educación Tecnológica nos interesan sobre todo los sistemas tecnológicos, que son aquellos diseñados por los seres humanos para que cumplan con una finalidad específica. Por eso se dice que son sistemas teleológicos artificiales (del griego telos = fin). La orientación al fin que se busca suele definir la propiedad emergente del sistema tecnológico. En el ejemplo del automóvil, la propiedad emergente de marchar también se busca como finalidad o propósito del sistema.

Es conveniente aclarar que los sistemas son recortes de la realidad que alguien se propone estudiar o considerar. En algunos sistemas tecnológicos como un automóvil es sencillo identificar este recorte. Sin embargo en la red de generación y distribución de energía eléctrica del país no resulta tan sencillo.

Algunos sistemas tecnológicos se caracterizan por procesar materia, los sistemas de procesamiento de materia (SM).  Estos están diseñados para producir, procesar, generar, transformar o distribuir materiales. Las industrias, las huertas, las licuadoras, etc. pueden considerarse SM.

Otros se caracterizan por procesar energía, los sistemas de procesamiento de energía (SE). Estos están diseñados para generar, transformar, distribuir energía. Los ventiladores, automóviles, represas hidroeléctricas, explosivos, etc. pueden considerarse SE.

Los que se caracterizan por procesar información se llaman sistemas de procesamiento de información (SI). Están diseñados con el fin de generar, trasformar y distribuir información entre otras tareas. Los teléfonos, los controles del automóvil y las computadoras son ejemplos de SI.

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