Teoría de sistemas para niños
La teoría de sistemas o teoría general de sistemas (TGS) es un campo de estudio que analiza los sistemas en general. Su objetivo es encontrar principios que se apliquen a los sistemas en cualquier área de investigación. Un sistema es un conjunto de partes que están conectadas y dependen unas de otras. Lo interesante es que el conjunto es más que la suma de sus partes individuales. Si una parte cambia, afecta a las demás y a todo el sistema, creando patrones de comportamiento que se pueden predecir.
Para que un sistema crezca y se adapte bien, debe ajustarse a su entorno. Además, muchos sistemas existen para cumplir un propósito común, lo que ayuda a mantener el sistema funcionando y a evitar problemas.
El propósito de la teoría de sistemas es descubrir cómo funcionan los sistemas, qué los limita y qué condiciones necesitan. También busca principios (como objetivos, métodos o herramientas) que se puedan aplicar a sistemas de cualquier tipo y en cualquier campo, para que funcionen de la mejor manera posible.
La teoría general de sistemas se enfoca en ideas y principios que se pueden aplicar ampliamente, no solo en un área específica del conocimiento. Distingue entre sistemas dinámicos (activos) y sistemas estáticos (pasivos). Los sistemas dinámicos son estructuras o actividades que interactúan en procesos, mientras que los estáticos son estructuras que están siendo procesadas.
Contenido
Origen de la Teoría General de Sistemas
La teoría general de sistemas (TGS) surgió como una metateoría, es decir, una teoría sobre otras teorías. Su meta es, a partir de la idea abstracta de "sistema", crear reglas generales que sirvan para cualquier sistema y en cualquier nivel de la realidad. Los sistemas que estudia son concretos, complejos y únicos.
En el siglo XX, la TGS se convirtió en un nuevo intento de encontrar conceptos y leyes que sirvieran para describir e interpretar todo tipo de sistemas reales o físicos.
La TGS también ayudó a resolver algunas discusiones importantes en la filosofía sobre la realidad y el conocimiento. Por ejemplo, en el debate entre el materialismo y el vitalismo, la TGS y otras ciencias de sistemas aportaron ideas como las "propiedades emergentes". Estas propiedades son características nuevas que aparecen en un sistema complejo y que no estaban en sus partes individuales. Esto ayudó a entender que fenómenos como la conciencia pueden ser estudiados científicamente.
Además, la TGS contribuyó al debate entre el reduccionismo (que estudia las partes por separado) y el perspectivismo (que ve el todo). La TGS estudia sistemas complejos y completos, buscando aspectos clave en su composición y funcionamiento que puedan generalizarse.
Frente a la discusión entre el mecanicismo (que ve todo como una máquina) y la teleología (que cree en un propósito), la TGS ofrece una explicación más cercana al mecanicismo. Entiende que el comportamiento de ciertos sistemas complejos está "orientado a un fin". Por ejemplo, Norbert Wiener, fundador de la cibernética, habló de sistemas teleológicos para referirse a aquellos que regulan su comportamiento mediante la retroalimentación negativa. La teoría de la selección natural de Charles Darwin también mostró cómo un proceso natural puede producir orden y adaptación.
La TGS se considera una ciencia emergente porque propone formas de pensar diferentes a las de la ciencia tradicional. La ciencia de sistemas observa totalidades, fenómenos y relaciones, y se basa en principios como la subsidiariedad y la multicausalidad. Gracias a esto, logra ser transdisciplinaria y multidisciplinaria, es decir, que conecta conocimientos de muchas áreas diferentes.
Desarrollo de la Teoría de Sistemas
Aunque la TGS comenzó en la biología, pronto se vio que podía inspirar avances en otras áreas y dio origen a nuevas disciplinas. Así nació el amplio campo de la sistémica o las ciencias de los sistemas, que incluye especialidades como la cibernética, la teoría de la información, la teoría de juegos, la teoría del caos y la teoría de las catástrofes.
Algunos de los avances más importantes de la TGS ocurrieron en varias disciplinas:
- En 1950, el biólogo austriaco Ludwig von Bertalanffy presentó la teoría general de sistemas, explicando sus bases y aplicaciones.
- En 1973, los biólogos chilenos Francisco Varela y Humberto Maturana propusieron el concepto de autopoiesis. Este concepto describe cómo los sistemas vivos son redes cerradas que se producen a sí mismas.
- Las contribuciones más importantes a la cibernética fueron de W. Ross Ashby y Norbert Wiener. Ellos desarrollaron la teoría matemática de la comunicación y el control de sistemas mediante la regulación de la retroalimentación.
- En la década de 1970, René Thom propuso la teoría de las catástrofes, una rama de las matemáticas que clasifica fenómenos con cambios repentinos en su comportamiento.
- En 1980, científicos como David Ruelle y Edward Lorenz formularon la teoría del caos. Esta teoría matemática describe cómo sistemas dinámicos no lineales pueden tener comportamientos impredecibles.
- Investigadores como John H. Holland y Murray Gell-Mann desarrollaron el concepto de sistema adaptativo complejo (CAS). Esta nueva ciencia de la complejidad describe cómo surgen, se adaptan y se autoorganizan los fenómenos. Se basa en simulaciones por computadora y es útil para estudiar sistemas sociales.
La influencia de la TGS en las ciencias sociales ha sido más reciente. Un aporte importante fue el concepto de sistema social desarrollado por los sociólogos Talcott Parsons y Niklas Luhmann.
En el siglo XXI, ha ganado importancia la física sistémica. Esta disciplina combina conocimientos de biología, física y química para ver cada elemento de la realidad como un sistema natural o parte de uno, y cómo funcionan entre sí.
Ámbito de la Teoría de Sistemas
¿Cuál es el propósito de la Teoría General de Sistemas?
La teoría general de sistemas, en su sentido más amplio, busca crear herramientas que ayuden a otras ramas de la ciencia en su investigación práctica. Por sí misma, no demuestra efectos prácticos, pero es el fundamento para que otras teorías científicas estén bien construidas. Si tienes resultados de laboratorio y quieres explicar cómo se relacionan diferentes experimentos, la TGS te da el marco para crear una nueva explicación que luego podrás probar. Por eso se le llama una "metateoría".
La TGS busca encontrar similitudes (llamadas isomorfismos) en diferentes niveles de la realidad para:
- Usar los mismos términos y conceptos para describir características esenciales de sistemas muy diferentes.
- Encontrar leyes generales que ayuden a entender cómo funcionan los sistemas.
- Ayudar a describir la realidad de forma más formal y luego crear modelos de cómo la interpretamos.
- Facilitar el desarrollo de teorías en campos donde es difícil abstraer el objeto de estudio, ya sea por su complejidad o porque son únicos y tienen una historia particular.
- Superar la diferencia entre dos formas de conocer la realidad:
- La analítica, que divide el problema en partes más pequeñas.
- La sistémica, que se enfoca en cómo se conectan las partes para formar un todo.
La forma analítica fue clave para el avance de la ciencia, pero no era suficiente para estudiar sistemas complejos.
¿Cómo se utiliza la Teoría General de Sistemas?
La TGS surgió en un momento en que la ciencia se basaba mucho en el método analítico, que reduce los problemas a sus partes más simples. Para usar una herramienta tan amplia como la TGS, primero debes tener una idea clara de lo que quieres demostrar o probar. Una vez que tienes un resultado (a partir de la observación), aplicas un concepto que se parece a los métodos matemáticos de mínimo común múltiplo y máximo común divisor.
De manera similar, la TGS intenta desglosar los factores que influyen en un resultado final. A cada factor le da un valor conceptual que explica lo observado. Luego, analiza todos los valores por separado para ver cuáles son comunes y cuáles no, y cuáles se repiten más o menos. Con estos resultados y un gran esfuerzo de abstracción, se agrupan en conjuntos, formando "objetos".
Una vez que tienes la lista de objetos y sus propiedades, se imaginan las interacciones entre ellos. Esto se hace creando un modelo informático que simula si esos objetos, en un entorno virtual, muestran un resultado con un margen de error aceptable. Finalmente, se realizan pruebas en laboratorio. Es en este punto cuando las ideas, suposiciones e intuiciones se ponen a prueba y nace una teoría.
Al igual que en las matemáticas, donde los factores no alteran el producto final, los factores en estos procesos de investigación y desarrollo no cambian el resultado final. Sin embargo, sí pueden afectar el tiempo y la calidad de los resultados, lo que influye en el costo de encontrar soluciones.
Aplicación de la Teoría de Sistemas
La aplicación principal de esta teoría se dirige a la investigación científica, que antes se centraba casi exclusivamente en la Física. Los sistemas complejos, como los organismos vivos o las sociedades, solo podían estudiarse con muchas limitaciones usando ese enfoque. En el estudio de modelos sociales, a menudo se negaba la validez científica de investigar problemas relacionados con esos niveles de la realidad. Esta situación era especialmente insatisfactoria en la Biología, una ciencia natural que parecía limitada a describir, sin poder interpretar o predecir. La teoría general de los sistemas permitió aplicar un enfoque más amplio a los sistemas propios de la biología.
Ejemplo de aplicación de la TGS: Teoría del Caos
Los elementos clave de esta teoría son:
- Entropía: Viene del griego que significa transformación. Es una medida de la energía que no se puede usar en un sistema. En el Sistema Internacional de Unidades, se mide en J/K (julios por Kelvin).
- Entalpía: Es una medida de la energía total de un sistema. Su variación se mide en julios. Compara la cantidad de energía procesada por un sistema y su entorno en dos momentos diferentes.
- Neguentropía: Se puede definir como la tendencia natural de un sistema a organizar el exceso de energía que no utiliza. Se mide en las mismas unidades que la entropía.
Aplicando la teoría de sistemas a la entropía, se observa lo siguiente: Cuanto mayor sea la superficie por la que debe transmitirse la información, más se "corromperá" (perderá calidad) de forma proporcional al cuadrado de la distancia. Esta pérdida se manifiesta como calor, resistencia o agotamiento. Esto implica que el sistema debe reorganizarse constantemente. Si le falta información, dejará de funcionar y se transformará en otro sistema más ordenado. Este fenómeno se rige por el principio de Libertad Asintótica.
Proceso de estudio
- Proceso 1: Se registra lo que se observa directamente. Se asocia una causa con un efecto (aunque solo se observe la causa y no se conozca el efecto). A estas se les llama "propiedades diferenciales". Estas propiedades surgen cuando lo observado no coincide con lo esperado. De aquí nacen las propiedades emergentes.
- Proceso 2: Se aplican ciertos métodos que rompen la simetría y se obtienen resultados físicos medibles en laboratorio. Los resultados que no se confirman se descartan y se buscan otras posibilidades.
Resumen general:
- La entropía se relaciona con la tendencia natural de los objetos a alcanzar un estado de neutralidad. Los sistemas tienden a buscar su estado más probable, que en física es simétrico y sin propiedades destacadas. En nuestra realidad, esto se traduce en desorden y desorganización.
- La dinámica de estos sistemas es transformar y transferir energía. La energía no aprovechable se convierte en una alteración interna del sistema. A medida que disminuye la capacidad de transferencia, aumenta la entropía interna del sistema.
- Propiedad 1: Un sistema tiende a adoptar la forma más económica para manejar sus "cargas" (interacciones o flujos).
- La dinámica del sistema tiende a disipar su forma de manejar cargas, porque también está sujeta a la Propiedad 1, convirtiéndose en un subsistema.
- Lo importante no es el resultado insignificante, sino que surjan otros sistemas igual o más caóticos. Los valores insignificantes de estos sistemas pueden sumarse a los del sistema vecino, obteniendo un resultado que crece rápidamente. Así, la estabilidad se asocia con un rango de caos con un resultado predecible, sin tener que observar la incertidumbre interna del sistema.
- En sistemas relativamente sencillos, el estudio de las fuerzas internas ha permitido replicarlos para uso humano. A medida que se ha avanzado en el estudio de los sistemas, se han logrado replicar sistemas cada vez más complejos.
Aunque la entropía se manifiesta claramente en sistemas cerrados y aislados, también se evidencia, de forma más sutil, en sistemas abiertos. Estos últimos pueden prolongar la expresión de sus propiedades al importar y exportar "cargas" (energía, información) de su entorno. Con este proceso, generan neguentropía (entropía negativa), que es la diferencia entre el estado del sistema en un momento A y en un momento B.
Neguentropía
La creación de modelos usando la visión de la teoría general de los sistemas permite observar los fenómenos como un todo. Al mismo tiempo, se analizan cada una de sus partes sin olvidar cómo se relacionan entre sí y cómo afectan al fenómeno general. Así, el fenómeno se entiende como el sistema, sus partes como subsistemas y el fenómeno general como un suprasistema.
Véase también
En inglés: Systems theory Facts for Kids
- Mario Bunge
- Dinámica de sistemas
- Sistema complejo
- Sistema dinámico
- Sistema de sistemas
- Ingeniería de sistemas
- Ingeniería de sistemas de sistemas
- Cibernética
- Teoría sistémica en ciencia política
- Teoría de conjuntos
- Pensamiento sistémico
- Ludwig von Bertalanffy
- Aleksandr Bogdánov
- Jacque Fresco
- Principio de los subsistemas de conjugados por V. Geodakian
