El Macroscopio: Comprendiendo Sistemas Complejos en Ecología y Economía

El Macroscopio: Explorando Sistemas

Ecología Básica

1. ¿Qué es la ecología?

Es la ciencia que estudia el ecosistema. Proviene del griego oikos (casa) y logos (ciencia o estudio). Estudia las relaciones existentes entre los seres vivos y el medio en el que viven.

Energía y Entropía

2. ¿Cuáles son las 3 fuentes principales de energía?

Las radiaciones solares, la energía interna del globo terráqueo y la gravedad.

3. ¿Cuál es la más importante de las tres?

La energía de las radiaciones solares.

4. ¿Cuáles son los 4 dominios en los que se compone el ecosistema?

• Aire (Atmósfera)
• Agua (Hidrósfera)
• Tierra (Litósfera)
• Vida (Biosfera)

5. ¿A qué se le llama entropía?

A la energía degradada en calor irrecuperable.

6. ¿Cómo es el flujo de energía que atraviesa el ecosistema?

Es irreversible e inagotable.

Organismos y Flujos en la Naturaleza

7. De los 3 grupos de organismos que se encuentran en la naturaleza:

• Productores: Plantas verdes y vegetales acuáticos; todos los organismos que son capaces de realizar la fotosíntesis, esto es, la fabricación de materias orgánicas a partir de la luz solar y del gas carbónico mineral. Se les llama autótrofos.
• Consumidores: Son los animales que se nutren de la materia orgánica de los tejidos de sus presas, en virtud de la respiración. Se les llama heterótrofos.
• Descomponedores: Se alimentan de organismos muertos o de sustancias químicas dispersas en el ambiente.

8. ¿Cuáles są las tres maneras de perder energía?

• Por la respiración.
• Por el consumo.
• Por la descomposición.

9. Dé ejemplos de descomponedores:

Bacterias, algas, hongos, levaduras, insectos, gusanos, moluscos, etc.

Equilibrio y Renovación

10. ¿Qué es el equilibrio dinámico?

Es cuando una variación demasiado brusca en una dirección es compensada por la modificación de otra variable, devolviendo el equilibrio al sistema. Las estructuras del sistema se conservan pese a la continua renovación de los elementos del sistema.

11. ¿Qué es el turnover?

Es una renovación dinámica, es decir, el reciclaje.

Economía: Definición y Evolución

12. ¿Qué significa la palabra economía?

Tiene la misma raíz que ecología. Viene del griego oikos (casa) y nomos (regla o administración), es decir, es la regla de gobierno de una casa; es el arte de gestionar bienes para la satisfacción de necesidades evitando gastos inútiles. La economía, según Robbins, es el estudio del comportamiento humano como relación entre fines y medios escasos que tienen usos mutuamente exclusivos.

13. ¿Cuáles son las etapas por las que ha pasado el hombre?

1. Etapa 1: Conquista y dominio del fuego.
2. Etapa 2: Domesticación de la energía solar, gracias al dominio de la agricultura y por la domesticación de los animales.
3. Etapa 3: Aparición de herramientas y concentración del trabajo en las ciudades; aparece el trueque, el cual se realiza en una zona de intercambio que es el mercado.
4. Etapa 4: Era preindustrial: máquinas accionadas por elementos naturales. Aquí se equilibran los dos grandes flujos de la economía: el flujo de energía e información y el flujo de dinero.
5. Etapa 5: Sociedad industrial moderna: se caracteriza por la utilización masiva de combustibles fósiles, división del trabajo, aparecen las empresas.

La Máquina Económica

14. ¿Cómo es la máquina económica?

Es un sistema abierto al entorno.

15. ¿Cómo fluye el flujo monetario?

Fluye en sentido inverso al de la energía.

16. ¿Qué son los agentes económicos? ¿Cuáles son?

Son centros de decisión. Los dos principales agentes económicos son los productores y los consumidores. Luego vienen los organismos financieros (bancos), las administraciones (Estado) y el exterior (extranjero).

17. ¿Qué hacen los agentes económicos?

Actúan como centros de decisión, es decir, practican elecciones y ejercen poderes. Son capaces de controlar y orientar los flujos de energía y de dinero.

18. ¿Cómo actúa el exterior?

Actúa por medio de perturbaciones.

19. De los tres indicadores que sirven para regular la economía:

• Precios
• Empleo
• Balanza comercial

20. ¿Qué es la recesión?

Es el frenado del flujo de dinero relativamente al de energía. Aparecen excesos, hay progresivamente menos dinero con respecto a los bienes ofertados en el mercado. Con esto se crea un círculo vicioso que puede llevar a la detención de la máquina económica.

21. ¿Qué es la inflación?

Es la aceleración del flujo monetario en relación con el flujo de energía, es decir, la masa monetaria en circulación crece, el valor del dinero cae. Se entra también en un círculo vicioso, pero de un embalamiento incontrolado de la máquina.

Fundamentos Comparados: Ecología y Economía

22. ¿Cuál es el fundamento de la ecología?

Un flujo irreversible de energía solar en cantidad ilimitada y un reciclaje permanente de los materiales.

23. ¿Cuál es el fundamento de la economía?

Un flujo irreversible de energía fósil procedente de una fuente limitada, y el desplazamiento irreversible de materiales procedentes de un depósito de recursos no renovables.

La Ciudad y la Empresa como Sistemas

24. ¿Qué es una ciudad?

Es el nudo de una inmensa red de intercambios y de comunicación.

25. ¿Qué es el almacenamiento? ¿Cómo se clasifican?

Son los grandes depósitos de la ciudad. Se distinguen según su utilización: energía, materiales o información.

26. ¿Qué son los organismos administrativos y financieros?

Son organismos para la regulación de los equilibrios económicos y sociales.

27. ¿Cuáles son las condiciones ideales para el desarrollo de la empresa en un determinado lugar?

Una fuerte densidad de población, mano de obra, actividad de mercados.

28. ¿Qué es una empresa?

Es una célula de reproducción del organismo social. Pone en movimiento los flujos de energía y de dinero que recorren los circuitos del sistema económico. También es empresa toda actividad que culmina en la venta de un producto o servicio en el mercado de bienes de consumo o de producción.

29. ¿Cuáles son las 2 funciones principales que ejerce la empresa?

• A nivel individual: La producción de bienes para satisfacer las necesidades de los hombres.
• A nivel de la sociedad: Consiste en crear riqueza; de esta forma se eleva el nivel de vida de la población de un país.

30. ¿Qué se necesita para hacer funcionar una empresa?

Una organización, constituida por los departamentos especializados y sus redes de intercomunicación, además de factores de producción, que son:

• Trabajo
• Capital
• Energía
• Materiales
• Informaciones

31. ¿Qué es el trabajo?

Es la energía proporcionada por los obreros (y otros trabajadores).

32. ¿Qué es el capital?

Son los recursos financieros y los equipos de producción.

33. ¿Qué son la energía y los materiales?

Son el flujo de combustibles fósiles que hace girar las máquinas y el flujo de materias primas que sirven para fabricar.

34. ¿Qué es la información?

Es el saber-hacer (know-how). Son los bienes inmateriales derivados de la experiencia de los miembros de la empresa y de un saber previamente acumulado.

35. ¿Cuál es el papel del gerente de la empresa?

Debe elegir los objetivos de la empresa y dar los medios para alcanzarlos. Ajusta los objetivos de la empresa en base al entorno en el que vive.

36. ¿Cuáles son los principales objetivos de una empresa?

La mejora de la productividad, el aumento de bienes y servicios producidos, el mantenimiento de la posición en el mercado y, por último, el mantenimiento de la utilidad social de la empresa (es decir, su papel como agente de transformación de la sociedad). Todos estos objetivos se integran en uno global que es maximizar el beneficio de la empresa.

37. ¿Cuáles son las limitaciones que pone el entorno a la empresa?

Las limitaciones son de carácter social, financiero, industrial, comercial y administrativo.

38. ¿Cómo se puede describir la función de gestión del gerente?

Se describe como un bucle que va desde los objetivos a las decisiones, de las decisiones a las acciones, y del resultado de las acciones a nuevas decisiones.

39. ¿Cuál es la estrategia a largo plazo de la empresa?

Mantener un crecimiento en equilibrio y estabilidad.

Biología Celular y Sistemas Vivos

40. ¿Qué hace el organismo?

Engloba la complejidad y la interdependencia en una totalidad integrante en la que la variedad de los enlaces resulta más importante que los mismos elementos.

41. ¿Qué significa la palabra homeostasis?

Significa permanecer constante.

42. ¿Cuáles son las funciones de la célula?

Son conservar la estructura del organismo superior, regular y controlar funciones metabólicas. Crece, se reproduce y muere. La célula mantiene su organización interna contra la tendencia natural al desorden.

43. ¿Qué es la célula?

Es un sistema autorregulado, transformador de energía, capaz en todo instante de equilibrar su producción en base a su consumo interno y a la energía de que dispone.

44. ¿Cómo se relacionan la célula y el organismo?

Mediante dos funciones: la respiración y la alimentación.

45. ¿Qué es la respiración?

Es una combustión en presencia de oxígeno que permite a la célula extraer la energía que necesita de elementos obtenidos del exterior.

46. ¿Cuál es el combustible principal de la célula?

Es la glucosa.

47. ¿Qué hace la hemoglobina?

Transporta el oxígeno desde los pulmones a los tejidos.

El Enfoque Sistémico (El Macroscopio)

48. De las nociones básicas que se encuentran en un sistema:

• Energía
• Flujos
• Redes de comunicación
• Catalizadores y agentes de transformación
• Restablecimiento de los equilibrios
• Estabilidad
• Crecimiento
• Evolución
• Noción de sistema que interconecta a todas las otras

49. ¿A qué se refiere cuando se habla de macroscopio?

Se refiere al enfoque sistémico. Es una metodología que reúne y organiza los conocimientos con vistas a una mayor eficacia de la acción.

50. ¿Qué trata de hacer el enfoque sistémico?

Trata de englobar la totalidad de los elementos del sistema, así como sus interacciones y sus interdependencias. Se trata de segregar principios generales que puedan aplicarse tanto a un sistema como a otro.

51. Dé algunas características del enfoque sistémico:

• Sobrepasa y engloba el enfoque cibernético, cuyo fin es el estudio de las regulaciones en los seres vivos y en las máquinas.
• Es distinta de la Teoría General de Sistemas de Bertalanffy, pues esta trataba de englobar en un lenguaje matemático todos los sistemas encontrados en la naturaleza.
• Es distinto del análisis de sistemas, pues éste es sólo una herramienta del enfoque sistémico.
• Es distinto de un enfoque sistemático, que aborda los problemas de manera secuencial.

Cibernética

52. Hable sobre las etapas de la cibernética:

1. Años 40: Se pasa de la máquina al organismo. Aparecen las nociones de retroalimentación (feedback) y de finalidad.
2. Años 50: Se vuelve del organismo a la máquina. Aparecen las nociones de memoria y de fenómenos adaptativos y de aprendizaje.
3. Años 60: Se extiende la cibernética y la teoría de los sistemas a la sociedad y a la ecología.

53. ¿A qué se refieren Wiener y Bigelow al hablar de comportamiento inteligente de las máquinas?

Hablan de comportamiento inteligente ya que estas máquinas se apoyan en la experiencia y en la previsión del futuro.

54. ¿A qué se refieren al hablar de las enfermedades que afectan a las máquinas?

Es que cuando se trata de reducir los rozamientos, el sistema entra en oscilaciones incontrolables. Este fenómeno se da también en el hombre.

55. ¿Cómo se puede controlar una acción propositiva?

Se puede controlar haciendo que la circulación de la información forme un bucle cerrado que permita evaluar los efectos de sus acciones y adaptarse a una conducta futura gracias a los resultados anteriores.

56. ¿Qué es un bucle de retroalimentación negativa?

Es un bucle circular de información necesario para corregir cualquier acción.

57. ¿Cuál es la principal herramienta que permite abordar la complejidad de los sistemas?

El ordenador (computadora).

58. ¿Qué es una máquina en tiempo real?

Es una máquina capaz de tomar decisiones vitales según van llegando las informaciones.

59. ¿Cuál es el objetivo de la dinámica industrial?

Es considerar las empresas como sistemas cibernéticos para simular su comportamiento.

60. ¿Qué es la cibernética?

Es la disciplina que estudia las regulaciones y la comunicación en los seres vivos y en las máquinas construidas por el hombre. Viene de la palabra griega Kybernetes, que significa piloto o timón. Tiene la misma raíz que gobierno, que significa el arte de administrar y de conducir sistemas de muy alta complejidad.

Definición y Características de los Sistemas

61. ¿Qué es un sistema?

Es un conjunto de elementos en interacción dinámica, organizados en función de un objetivo.

62. ¿Qué significa que un sistema sea abierto?

Significa que está en relación permanente con su entorno, es decir, intercambia energía, materia e información y arroja al entorno entropía (energía usada, desorden).

63. ¿Cómo es el nivel de entropía en un sistema abierto?

Es relativamente bajo, es decir, la organización se conserva. Los sistemas abiertos pueden disminuir la entropía localmente e incluso evolucionar hacia estados de mayor complejidad (a costa de aumentar la entropía del entorno).

64. ¿Qué es un sistema cerrado?

Es un sistema que no intercambia materia con su entorno (aunque puede intercambiar energía).

Complejidad

65. De las nociones importantes que implica complejidad:

• Variedad
• Interacción de los elementos

66. De las características de la complejidad:

• Un sistema complejo tiene una gran variedad de componentes que están organizados jerárquicamente.
• Los niveles y elementos están unidos por una gran variedad de enlaces.
• Las interacciones entre elementos de los sistemas complejos son de tipo particular, es decir, interacciones no lineales.
• Los efectos de interacciones lineales simples pueden describirse matemáticamente mediante variables multiplicadas por constantes.

67. ¿Por qué se caracterizan los sistemas complejos?

Se caracterizan por la emergencia de propiedades nuevas y una gran resistencia a los cambios.

Estructura y Función de los Sistemas

68. ¿De qué se compone un sistema?

De un aspecto estructural y de un aspecto funcional.

69. Explique los dos aspectos:

• Estructural: Se trata de la organización en el espacio de los componentes del sistema (organización espacial).
• Funcional: Se trata de procesos dependientes del tiempo (organización temporal).

70. De los principales rasgos estructurales de los sistemas:

• Límite: Define las fronteras y los separa del mundo exterior.
• Elementos o componentes: Son enumerados y reunidos en categorías.
• Depósitos (Stocks): Donde se reúnen los elementos y en donde se almacenan la energía, información y materiales.
• Red de comunicación: Permite el intercambio de energía, materia y de información.

71. De los principales rasgos funcionales de los sistemas:

• Flujos: De energía, de información o de elementos que circulan entre los depósitos. Se expresan en cantidades por unidad de tiempo. Estos hacen subir o bajar el nivel de los depósitos y circulan en las redes de comunicaciones.
• Válvulas (Reguladores): Controlan los caudales de los distintos flujos. Son centros de decisiones que reciben informaciones y las transforman en acciones.
• Retardos (Delays): Resultantes de las distintas velocidades de circulación de los flujos y procesos.
• Bucles de información o bucles de retroalimentación (Feedback Loops): Desempeñan un papel determinante en el comportamiento de un sistema combinando los efectos de los depósitos, retardos, válvulas y flujos.

Bucles de Retroalimentación

72. ¿Qué son los bucles de retroalimentación positiva?

Son la dinámica del cambio de un sistema (crecimiento y evolución). Conducen a un comportamiento divergente, a una expansión indefinida (o a un colapso). Un bucle abandonado a sí mismo no puede más que conducir a la destrucción del sistema si no es contrarrestado.

73. ¿Qué son los bucles de retroalimentación negativa?

Son los bucles que llevan a la regulación y a la estabilidad. Conducen a un comportamiento adaptativo o propositivo (orientado a metas). Toda variación hacia el "más" implica una corrección hacia el "menos", manteniendo el sistema cerca de un estado deseado.

Variables y Enfoques

74. ¿De qué depende el comportamiento de los sistemas?

Depende de 2 tipos de variables: las variables de flujo y las variables de estado.

75. Explíquelas:

• Las variables de flujo (rates) expresan tasas de cambio en un instante o a lo largo de una determinada duración; son por ello dependientes del tiempo.
• Las variables de estado (levels/stocks) indican la acumulación en el tiempo de una cantidad dada; expresan el resultado de una integración de los flujos netos a lo largo del tiempo.

76. ¿Qué hace el enfoque analítico?

Reduce los sistemas a sus elementos constitutivos para comprender los tipos de interacción que existen entre ellos y así deducir leyes generales.

77. ¿Qué hace el enfoque sistémico?

Considera el sistema en su totalidad, su complejidad y su dinámica propia.

78. De las diferencias entre los dos enfoques mencionados anteriormente:

Enfoque Analítico:

• Se concentra en los elementos.
• Considera la naturaleza de las interacciones.
• Se basa en la precisión de los detalles.
• Modifica una variable a la vez.
• Los fenómenos considerados son (idealmente) reversibles.
• La validación de los hechos se hace por la prueba experimental en el marco de una teoría.
• Hace modelos precisos pero difícilmente utilizables en la acción compleja.
• Eficaz cuando las interacciones son débiles o lineales.
• Lleva a un aprendizaje por disciplinas (especialización).
• Acción programada en sus detalles.
• Conocimiento de los detalles, objetivos globales a veces mal definidos.

Enfoque Sistémico:

• Se concentra sobre las interacciones de los elementos.
• Considera los efectos de las interacciones (emergencia).
• Se basa en una percepción global.
• Modifica simultáneamente grupos de variables (políticas).
• Integra la duración y la irreversibilidad.
• La validación de los hechos se hace comparando el funcionamiento del modelo con la realidad (patrones de comportamiento).
• Modelos menos rigurosos en detalles, pero utilizables en la decisión y acción estratégica.
• Eficaz cuando hay interacciones fuertes y no lineales.
• Lleva a una enseñanza pluridisciplinaria.
• Acción por objetivos.
• Conocimiento de los objetivos, detalles a veces borrosos.

79. ¿Cuáles son las 3 principales características del pensamiento clásico (analítico)?

• Sus conceptos se han formado a imagen de lo sólido (mecanicismo).
• El tiempo irreversible no se toma en cuenta; solo prima el tiempo de los fenómenos reversibles.
• La única forma de explicación de los fenómenos es la causalidad lineal (causa-efecto simple).

Herramientas del Enfoque Sistémico

80. ¿Cuáles son las herramientas que usa el enfoque sistémico?

• Los modelos.
• La simulación.

81. ¿Cuál es la función de los modelos?

Tratan de reunir los elementos del sistema para hacer hipótesis sobre su comportamiento global, teniendo en cuenta la interdependencia de los factores.

82. ¿Cuál es la función de la simulación?

Trata de hacer "vivir" un sistema (su modelo) a lo largo del tiempo. Esta se apoya en un modelo establecido en un análisis previo.

83. ¿Cuáles son las 3 etapas fundamentales del estudio del comportamiento dinámico de los sistemas complejos?

1. Análisis de sistema.
2. Modelación.
3. Simulación.

84. ¿En qué consiste el análisis de sistema?

En definir los límites del sistema a modelar, identificar los elementos y sus enlaces. Después se identifican las variables de flujo, de estado, bucles, etc.

85. ¿En qué consiste la modelación?

En construir un modelo a partir de los datos del análisis de sistemas. Se hace un esquema de las relaciones causales entre los elementos (diagrama causal, diagrama de flujos y stocks). Después, las ecuaciones descriptivas de las interacciones se expresan en un lenguaje de programación o software especializado.

86. ¿En qué consiste la simulación?

Es una aproximación de la realidad, que no da una solución exacta única a un problema planteado, sino que explora patrones de comportamiento bajo diferentes condiciones. Los resultados de la simulación deben ser comparados con lo que se sabe de la realidad para validar el modelo. Permite comparar los efectos de un gran número de variables y políticas sobre el funcionamiento global de un sistema.

87. ¿Qué es la intuición?

Es una herramienta que ayuda a la decisión, pero que a menudo falla en sistemas complejos debido a retardos y no linealidades.

Equilibrio y Homeostasis

88. ¿Qué es un equilibrio de fuerzas?

Es un equilibrio estático. No se puede modificar si no es por un cambio discontinuo de la relación entre las fuerzas.

89. ¿Qué es un equilibrio de flujos?

Es un equilibrio dinámico. Resulta del ajuste de las velocidades de varios flujos que atraviesan un sistema (ej: nivel de agua en una bañera con grifo abierto y desagüe). Pueden adaptarse gracias a reajustes (retroalimentación) en función de las perturbaciones.

90. ¿Qué significa que un sistema sea homeostático?

Es un sistema abierto que conserva su estructura y funciones esenciales por medio de una multiplicidad de equilibrios dinámicos controlados por retroalimentación negativa. Estos sistemas se oponen al cambio (mantienen la estabilidad) por todos los medios a su disposición. El comportamiento de los sistemas homeostáticos complejos puede ser contraintuitivo, es decir, las intervenciones pueden dar resultados completamente inesperados.

Principios del Enfoque Sistémico "Los 10 Mandamiento")

91. ¿Cuáles son los 10 mandamientos del enfoque sistémico? Explíquelos:

1. Conservar la variedad: Para permanecer estable y adaptable, un sistema necesita conservar o aumentar su variedad interna para responder a la variedad del entorno (Ley de Ashby).
2. No abrir bucles de regulación: A veces se cortan los bucles de estabilización (retroalimentación negativa) en pro del corto plazo, creyendo actuar sobre las causas para mejorar los efectos, pero esto desestabiliza el sistema a largo plazo.
3. Buscar los puntos de amplificación (apalancamiento): Identificar los puntos donde una pequeña intervención puede generar grandes cambios (positivos o negativos) en el sistema. Sirve para desencadenar amplificaciones o inhibiciones controladas actuando sobre las ganancias o estructuras de los bucles.
4. Restablecer los equilibrios por la descentralización: El restablecimiento de los equilibrios es más eficaz si se detectan las divergencias donde se producen y se efectúa la acción correctora de manera descentralizada, cerca del origen del problema.
5. Saber mantener restricciones (límites): Para mantener un comportamiento deseado, es necesario mantener algunas restricciones o límites para impedir que el sistema derive hacia un funcionamiento poco deseable o peligroso.
6. Diferenciar para integrar mejor: Cualquier integración robusta se funda en una previa diferenciación de las partes. La unión en la diversidad es creadora, aumenta la complejidad funcional y conduce a niveles más elevados de organización.
7. Para evolucionar, dejarse agredir: Un sistema no puede evolucionar si no se ve desafiado o "agredido" por perturbaciones del mundo exterior. La rigidez excesiva es opuesta a una evolución favorable; se necesita resiliencia y capacidad de aprendizaje.
8. Preferir los objetivos a la programación minuciosa: Esto diferencia a los servomecanismos (sistemas con retroalimentación orientada a metas) de las máquinas automáticas de mando rígido. La máquina automática debe prever todas las perturbaciones, mientras que el servomecanismo se adapta a la complejidad y corrige dinámicamente las divergencias. Lo importante es definir la meta y permitir flexibilidad en el camino.
9. Saber utilizar la energía de mando (información): Las informaciones emitidas por un centro de decisión pueden multiplicarse y tener efectos desproporcionados. Hay que distinguir entre energía de fuerza (trabajo físico) y energía de mando (información que controla la energía de fuerza). La información es clave para la organización.
10. Respetar los tiempos de respuesta (retardos): Los sistemas complejos integran la duración en su organización. Cada sistema y cada proceso tienen tiempos de respuesta que les son propios. Ignorar los retardos lleva a tomar decisiones erróneas (oscilaciones, sobrecorrección).