Modelado y Simulación de Problemas Complejos

Modelos de sistemas complejos, investigacin interdisciplinaria y

simulacin computacional

Noviembre de 2015

El desafo de construir programas de investigacin interdisciplinarios en

problemas complejos

Dr. Leonardo G. Rodrguez Zoya

Los programas de investigacin interdisciplinaria sobre problemas complejos - Leonardo G. Rodrguez Zoya [email protected]

Qu aprendieron en el curso?Formalismos de modelado y simulacin

Dinmica de sistemas

Sistemas multi-agente

Redes neuronales

Modelos de colas

Lgica difusa

Criticidad auto-

organizada

Algoritmo gentico

Autmatas celulares

DEVS


Qu me propongo hacer?

Dimensin tico-poltica

Dimensin epistemolgica

Dimensin tcnica

Formalismos + DEVS

Investigacin interdisciplinar de problemas

complejos

Cmo construir

conocimiento?

Por qu y para quien construir conocimiento?

El concepto de problema

Meta punto de vista que articula mltiples puntos de vista

Qu es un problema (complejo)?

Un meta-sistema que incluye mltiples puntos de vistasobre una experiencia comn que busca ser conocida ytransformada porque es evaluada como no deseable.

Experiencia

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Sistema observado

Sistemas

observadores

Cul es el desafo?

Una forma de practicar la investigacin Que supone un trabajo en equipo Integrado por distintos especialistas Que aprenden a dialogar y comprenderse

a travs de un lenguaje comn En la cual se explicita un acuerdo tico-

poltico (marco epistmico) que permitedefinir una finalidad

Se construye una pregunta comn Para conocer una parte del mundo y

transformarlo

Una ciencia humilde y frgil, capaz de pensarse a s misma de modo auto-crtico en su relacin con la sociedad para asumir el desafo de pensar y actuar en la complejidad del mundo

Investigacin interdisciplinaria en sistemas complejos

Supone una concepcin de la relacin ciencia y sociedad. Una ciencia

Socialmente relevante

Polticamente consciente

Humanamente responsable

Metodolgicamente factible

Tericamente robusta

Epistemolgicamente reflexiva


Articulacin de tres dominios

Qu es el mundo? Cul es la naturaleza de la

realidad?

Quin conoce? Qu conoce? Cmo conoce (relacin S-O)?

Cul es el resultado de S-O?

Cmo y con qu construir

conocimiento?

Metodologa

Prctica cientfica / prctica de

investigacin

Epistemologa

Ontologa

Pensarnos a nosotros mismos: el sistema de creencias

Creencias ticas

Creencias sociales

Creencias lgico-

cognitivas

Creencias ontolgicas

Creencias axiolgicas

Creencias metodolgicas

Creencias epistmicas

Organizacin de un marco epistmico en racimos de creencias

Creencias polticas

Qu me propongo hacer?

Modelos de simulacinModelos de simulacin

Nivel tcnicoNivel tcnico

Nivel metodolgico

Nivel metodolgico

Nivel epistemolgico

Nivel epistemolgico

Nivel tico-poltico

Nivel tico-poltico

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Estructura de la propuesta: conceptos y niveles de reflexin

Modelo

Complejidad

Interdisciplina

Nivel epistemolgico

Nivel tico-poltico

Nivel metodolgico

Nivel tcnico

Sistemas complejos

Problemas complejos

Momento 1. Niveles y conceptosMomento 2. La propuesta

Nivel epistemolgico


Por qu investigamos?

Investigamos para conocer

Qu es conocer?

El conocimiento como problemaEl conocimiento como objeto de estudio


Interrogar crticamente la nocin de conocimiento

Qu conocemos?

Qu es el conocimiento?

Cmo conocemos?

Por qu y para quien

conocemos?

Quin conoce?

Dnde conocemos?

ConocimientoObjeto

ProcesoFinalidad Contexto

Sujeto

Producto

Concepciones epistemolgicasConcepciones de conocimiento

Bacon. Empirismo

Descartes. Racionalismo

Kant. Crtica de la Razn

Piaget. Epistemologa

gentica

Sujeto Objeto

Meta sistemaMeta punto de vista

Una epistemologa compleja

Sistema observador

Sistema observado

Una descripcin (del universo) implica a aquel que describe (que lo observa) H. Von Foerster

Observacin de la observacin cientfica: epistemologa de segundo orden o del conocimiento del conocimiento

Nivel tico-poltico

Reflexin poltica sobre la relacin ciencia-sociedad-valores

SociedadCiencia

(Institucin + Conocimiento)

Sociedad1

3

2

Cmo la sociedad condiciona el tipo deciencia que en ella se desarrolla? (1)

Cmo la ciencia influye en la sociedad? (2) Cul es el rol de los valores en el proceso

de construccin de conocimiento cientfico?(3)

Tipos de valores

Objetividad Neutralidad Universalidad

Valores epistmicos

Valores sociales Valores ticos Valores polticos Valores estticos

Valores no epistmicos

Cul es el rol de nuestras creenciasaxiolgicas (valores) en nuestra prctica deinvestigacin?

Cmo incorporar reflexivamente los valores auna metodologa cientfica rigurosa y objetiva?

El rol de los valores del cientfico

El rol de los valores en la ciencia

Equidistancia

24 % posicin

equidistante

22,9% prximos al polo B

Polo A Polo B

El conocimiento cientfico es y debe ser completamente

neutral

El conocimiento cientfico se construye en

funcin de valores e intereses

53,1% prximos al polo A


Dimensin tico-poltica de la prctica cientfica

Cosmovisin Ideologa

Postura tico-poltica

Paradigma

Sistema de valores

Marco normativo

Dimensin axiolgica

Marco epistmico

Nivel ontolgico

Cules son nuestras creencias acerca de la naturaleza de la realidad?

Es compleja la realidad?

T

r

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-

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f

Lo complejo como atributo,

caracterstica, propiedad

intrnseca o natural de

ciertos fenmenos.

Lo complejo para un sujeto es un

obstculo de conocimiento.

Cualidad atribuida por el sujeto a un

objeto de conocimiento.

1 2

Acentuacin del objeto (+ realismo)

Acentuacin del sujeto (+ constructivismo)


El status ontolgico de los sistemas complejos (i)

Extracto de entrevista (Rodrguez Zoya, 2013): un sistema complejo es algo que existe en la

realidad, que se puede observar, que es unobjeto de estudio () es que tal y como lo veoyo, un sistema complejo es algo que existe en larealidad y que se puede estudiar

Concepcin realista: el sistema complejo es un fenmeno dado positivamente en el mundo

de la experiencia


El status ontolgico de los sistemas complejos (ii)

Extracto de entrevista (Rodrguez Zoya, 2013): un sistema complejo est relacionado con el

hecho de plantear una pregunta especfica () queva a permitir recortar un conjunto de observablesque vamos a llamar el sistema. Es una definicinepistemolgica. () el sistema aparece a partir delmomento en que se plantea una pregunta o sepretende resolver un problema

Concepcin constructivista: el sistema complejo es construido por el investigador


Concepciones de sistemascomplejos

Nuestras creencias funcionan como teoras implcitas que estructuran

un modo de ver la realidadAbies alba - PinaceaeAcer pseudoplatanusArbutus unedoCedrus deodaraCrataegus monogynaCopeyRosaceaeCupressusTuscaJuno


Toda experiencia est cargada de teora

(Rusell Hanson, Patrones de Descubrimiento, 1958)

El nio y el profano pueden ver: ellos no son ciegos. Peroellos no pueden ver lo que ve el fsico: ellos son ciegos conrespecto a lo que ste ve. Nosotros podemos no or que eloboe est desafinado, aunque esto sea dolorosamente obviopara un msico (quien, incidentalmente no oye los tonos ylos interpretas como estando desacorde sino quesimplemente oye el oboe desafinado)

No hay lectura directa de la experiencia


Quines son?


La construccin de la observacin

Ningn observable est dado. No hayobservables pre-constituidos. No hay datosdados en la experiencia. No hay nada que seadirectamente observable. No hay lectura pura dela experiencia. No hay observables puros.

Los mtodos cualitativos y cuantitativos permiten construir distintos

tipos de observables

Nivel metodolgico


Qu son los mtodos?


El mtodo, el camino, el caminante y el caminar

Lo que ensea a aprender, eso es el mtodo El mtodo no puede formarse ms que

durante la bsqueda No hay mtodo, soy hay una larga

preparacin Lo mtodos vienen al final (El anticristo) El mtodo es atreverse a pensar por uno

mismo para enfrentar la complejidad de losproblemas


Multidimensionalidad de la idea de mtodo

Praxis Pensamiento

Procedimientos

Tcnicas

Lgica o forma de razonamiento

Normas

Mtodo Reglas


La doble dimensin del mtodo

Praxis Poiesis

Pensamiento complejo y metodologa de la investigacinLeonardo G. Rodrguez Zoya [email protected]

Prctica tico-poltica

Prctica social

Prctica de conocimiento

Prctica de pensamiento

Praxis

La modelizacin es una praxis, una prctica

Sin accin no hay mtodo ni modelo

Los mtodos de la complejidad

Mtodos cientficos

Mtodo de pensamiento

Mtodos de modelado y simulacin de sistemas

complejos

Pensamiento complejo


El pensamiento es el arte dialgico de la concepcin

Pensamiento

Nuestra prctica de pensamiento es el recurso metodolgico ms preciado

Imaginacin Creatividad

Innovacin


La complejidad de la concepcin

Pensar es concebir nuevas preguntas (abduccin)

Cmo pensamos?

Cmo nos interrogamos?

Cmo conocemos?

Cambiar depregunta de es loms difcil, porqueimplica cambiar elpunto de partida deun razonamiento.

Revoluciones depensamiento:nuevaspreguntas

Qu es el movimiento? Cmo se produce el movimiento?

Aristteles Galileo Newton

Antes de Galileo la idea de movimiento permanente no ocasionado por la accin constante de algo careca de sentido

Pensador chino 5 a.c. La cesacin del movimiento se debe a una fuerza opuesta. Si no hay fuerza opuesta, el movimiento nunca se

detendr


Cultivar el arte de preguntar

Tres formas de inferencia cientfica:induccin, deduccin y abduccin.

Abduccin, creatividad, imaginacin,psicologa del descubrimiento cientfico.

No hay tcnica ni procedimiento paraformular una buena pregunta.

Pueden sugerirse reglas para evaluar labondad de una pregunta de investigacin:claridad, pertinencia, justificacin, relevancia.


La importancia de la interrogacin como arte

Arte de preguntar: arte de pensar, concebir,imaginar.

Cambiar de pregunta es cambiar de mundo,de paradigma, de marco epistmico.

Formular la pregunta es lo ms difcil. Los cambios ms significativos en la historia

de la ciencia y en la reorganizacin de lossistemas de conocimiento fueron por cambiosde preguntas.


El marco epistmico como Weltanschauung

Es un sistema de pensamiento rara vez explicitadoque condiciona tanto el tipo de preguntas que seformulan como las teoras que se construyen perono determina su contenido.

Concepcin de ciencia y

conocimiento

Concepcin de la sociedad y la naturaleza

Marco epistmico

Paradigmassociales

Paradigmasepistmicos= +

Condiciona el tipo de ciencia


Ejemplo de aplicacin del concepto de marco epistmico

El marco epistmico condiciona la pregunta conductora.

Por qu la ciencia moderna slo se desarrollo en Occidente? Por qu China no tuvo revolucin cientfica?

Oriente y Occidente tienen distintos marcos epistmicos.

Aristteles qu es el movimiento? Newton cmo se produce el movimiento? Galileo, el principio de inercia y el

pensamiento chino.


El pensamiento complejo es un mtodo reflexivo que busca el conocimiento del

conocimiento

Meta-punto-de-vista: reintroduccinreflexiva del sujeto en elconocimiento que construye.

El observador tiene que incluirse en su observacin

Edgar Morin propone un principio de reflexividad y auto-crtica:


Ejercicio auto-reflexivo

Cul es el marco epistmico que condiciona el tipo de ciencia que se desarrolla en la actualidad?

Cul es el marco epistmico que gobierna nuestra propia concepcin del mundo?

De qu modo nuestro marco epistmico influye en el tipo de preguntas que nos formulamos?

Posibilidad de auto-observacin y auto-crtica de nuestro marco epistmico

El concepto de modelo

En la vida cotidiana los individuos construyen modelos de la realidad social

Modos de ver Modos de pensar Modos de organizar la realidad

Modelos mentales

Modelos sociales

No razonamos ms que a travs de modelos (Paul Valery)

Comunicacin y discurso

Todo modelo es construido con un lenguaje: sin lenguaje no hay modelo


La modelizacin como praxis y como lenguaje

Modelos en lenguaje natural

Lo que hacemos cuando investigamos es construir modelos

Modelos en lenguaje formal


El lenguaje y los modelos

Modelos cualitativos, discursivos,

expresados en lenguaje natural

Modelos matemticos

Modelos estadsticos

Modelos computacionales


Modelos basados en casos: cualitativos

Modelos centrados en variables: estadsticos cuantitativos

Modelos centrados en procesos: simulacin de la complejidad social


La conceptualizacin de Minsky(Matter, Minds and Models, 1965)

Inclusin del sujeto-observador. Relacin tridica: sujeto (S) modelo (M) objeto (O). El modelo como mediador epistmico de la relacin S-O. Nocin prctica de modelo (utilidad, inters, uso). No determinacin a priori del soporte y forma de

expresin del modelo.

Para un observador B, un objeto A* es un modelo de un objeto A en la medida en que B puede usar

A* para responder preguntas que le interesan sobre A.


Circuito cognitivo de los modelos cientficos

Fuente. Rodrguez Zoya (2013)

-Modelos implcitos -Individuales y colectivos

Modelo mentalModelo mental

Modelo discursivo

Modelo discursivo

Modelo conceptual

Modelo conceptual

Modelo formalModelo formal

Modelo operacional

Modelo operacional

1. Modelos matemticos2. Modelos estadsticos3. Modelos computacionales

El proceso de modelizacin: creacin de mltiples modelos

- Modelos en lenguaje natural

- Modelos cualitativos

Modelo programado (ejecutable)

- Dilogo y comunicacin- Comprensin (Posib.)- Apertura hacia el otro, humildad cognitiva.

1. Explicitar marco epistmico y formulacin de la pregunta

2. Modelo de futuro3. Modelo de situacin

Explcito y sistemtico

El concepto de complejidad


Una aproximacin intuitiva

El aporte del sentido comn: (i) complejidad = dificultad, lmite, obstculo de

comprensin (ii) complejidad = complicacin

Qu es la complejidad?

1. La complejidad es un problema, expresanuestra incapacidad de comprensin,nuestros lmites cognitivos.

2. Distinguir lo complejo de lo complicado.


Etimologa del concepto complejidad

Raz latina plexus: entrelazamiento. Verbo plectere: plegar, trenzar, entrelazar. Complexsus: enredo, conexin, que

abarca, apretn, abrazo. Lo contrario al trmino complejidad

(complexsus) no es lo simple sinoimplexsus: lo que no puede serdescompuesto. (Cf. Le Moigne 1990).

Lo complejo: Lo que est tejido junto. Paradoja de lo uno y lo mltiple (unitas multiplex)


Metfora de la trama(unidad mltiple)

Lo complejo: un fenmeno que no puede ser descompuesto en unidades elementales


Distincin de lo complejo y lo complicado

Un fenmeno complejo no puede ser descompuesto en ni reducido a partes

elementales o unidades mnimas. Lo complejo

1

Un fenmeno complicado puede ser descompuesto y/o reducido a partes

ms simples.

Lo complicado

2

La simplificacin o reduccin de lo complejo produce mutilacin. Se descompone el tejido

conjunto que no puede ser recompuesto.


Caractersticas de los sistemas complejos

Componentes simples (en relacin al todo). Interacciones no lineales (el comportamiento del

sistema no se reduce a una suma de partes).No hay control centralizado (auto-organizacin).Conducta emergente (propiedades cualitativamente

nuevas que no se encuentran las partes).Dependencia ecolgica del entorno (sistema

abierto). Evolucin, adaptacin y aprendizaje.

Complejidad organizada, no descomponibilidad, interdefinibilidad

Warren Weaver Herbert Simon

Rolando Garca

Sistemas complicados y sistemas complejos

Sistemas complejos de transportes

Las ciudades como sistemas complejos

Complejidad de la comunicacin y la

interaccin

Complejidad de la fotografa y del cine

Los elementos de un sistema complejo son interdefinibiles y pertenecen a

distintas disciplinas


La complejidad como problema y como concepto cientfico

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Problemas de simplicidad

Complejidad desorganizada

Complejidad organizada

Modelos mecnicos

Modelos estadsticos

Modelos sistmicos

ProbabilidadTermodinmica

Fsica newtoniana

Sistemas complejos

1948Warren Weaver

Science and Complexity


Caracterizacin de los sistemas complejos

Complejidad organizada sistemas de complejidad organizada, sistemas no

descomponibles cuyas partes son interdefinibles y no separables

Sistemas complejos

1

Complejidad desorganizada sistemas de complejidad desorganizada,

descomponibles y de partes aislables

Sistemas complicados

2

interdefinibilidad organizacin no descomponible

La dificultad de la interdisciplina


Problemas complejos

La fragmentacin de saberes

Problemas fundamentales

Mtodos de conocimiento

La organizacin del conocimiento

Inadecuacincreciente


Compartimentacin y separacin de saberes

Cultura cientfica Cultura humanista

Ciencia Filosofa

Ciencias fsico-biolgicas

Ciencias humanas y

sociales

Hiperespecializacin


Principio de disyuncin

Paradigma moderno es un paradigma de simplificacin

Principio de reduccin1

2

Para el paradigma moderno,

conocer es separar


Necesidad de un mtodo de pensamiento que en lugar de

desunir, ayude a religar

El mtodo del pensamiento complejo un pensamiento que religa

Articular lo que est separado

Distinguir lo que est unido


Los modelos, los mtodos y las disciplinas son como un lenguaje

Aprender a modelizar, aprender a construir modelos es

aprender un lenguaje yun nuevo hbito de pensamiento


Y como todo lenguaje


El horizonte metodolgico

Comprender

Escribir

Leer

Hablar

As como al hablar un lenguaje extranjero expandimos la posibilidad de comprender nuevos mundos, tambin practicando un nuevo mtodo

podemos expandir nuestro horizonte de pensamiento, de conocimiento y de accin


Podemos entendernos aunque yo no hable tu idioma y tu no hables el mo

Momento 2. Bosquejo de propuesta


Las fuentes de inspiracin

Rolando Garca Oscar Varsavsky

El enfoque constructivo de Oscar Varsavsky

Cmo es la sociedad que deseamos?

Estilo social / Estilo de desarrollo

Cmo pasamos de la sociedad actual a la sociedad deseada?

Estilo cientfico

Estilo tecnolgico

Estilo de consumo

Estilo de produccin

Estilo artsticos

Estilo educativo

Compartir una propuesta

En qu tipo de sociedad queremos vivir?

Programas de investigacin interdisciplinaria en

problemas complejos

Qu tipo de ciencia necesitamos para construir una sociedad mejor?

Futuro deseable

Enfoque constructivo

Estrategia poltico-cientfica


Futuro deseable

Sociedad deseable

M

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Problemas complejos

Investigacin interdisciplinaria

Sistemas complejos

Modelos de simulacin computacional

Sociedad futura

Modelo de sociedad

Interrogantes centrales

Por qu es estratgico pensar y concebir modelos compartidos de

futuro deseable?

Qu es un problema complejo?

Cmo investigar un problema complejo??

1

2

3

Interdisciplina Modelos Sistemas complejos Simulacin

88Introduccin

Por qu concebir modelos de futuro

deseable?

Por qu es estratgico pensar el futuro que deseamos?

Presente

Deseo

Variedad de futuros

Futuro

Nuestro presente fue antes futuro

Nuestro futuro ser presente

brecha / puente

Representacin expectativa del

porvenir

Por qu y para quin? Fines

Juicios de valor

(dimensin axiolgica)

Deliberacin racional y

eleccin de fines

Esperanza

Incertidumbre

Las tres lgicas del enfoque constructivo

Lo deseable

Lo posible Lo probable

Modelo normativoVisin del mundoSistema de valoresEleccin de finesConcepto tico-poltico

Modelo de futuro

Visibilizar alternativasAnlisis de viabilidadExploracin de consecuencias What if?Valoracin escenarios

Modelo posibilsticos

Finalidad predictivaAnticipar un estado futuroClculo probabilsticoGrado de confianza

Modelo probabilstico

Ayuda a la planificacin y la toma de decisiones: eleccin entre alternativas posibles



Dimensin tica y poltica de los modelos de futuro

La concepcin de un modelo implica un compromiso tico (con

ciertos valores) y poltico (con ciertos fines)

Ningn modelo de futuro es axiolgicamente neutral

Objetividad Neutralidad valorativa

A todo modelo subyace un modelo normativo

Marco epistmico

Sistema de creencias y

valores

Visin del mundo

Sistema de pensamiento

Percepcin e interpretacin de la realidad

Jerarqua de

problemas

Preguntas que se

plantean

InferenciasRelaciones casuales

Un ejemplo

Modelo Los lmites del crecimiento

(Club de Roma, World III, 1972)

Modelo Mundial Latinoamericano

(Fundacin Bariloche, Herrera, Scolnik, Oteiza, et al. 1972)

Lmites fsicos del crecimiento Lmites sociopolticos

Estrategia: restriccin de crecimiento y

control poblacional

Estrategia: satisfaccin de necesidades bsicas

Valores: conservar el orden mundial

Valores: construir un futuro alternativo

Cmo construir modelos de futuros?

Modelos jerrquicosModelos

descendentes

Modelos TOP-DOWN

Modelos construidos por gestores, directivos,

decisores, planificadores, tcnicos, cientficos

Modelos emergentesModelos

participativos

Modelos BOTTOM-UP

Modelos co-construidos con la multiplicidad de

actores involucrados en la problemtica

Quin decide lo deseable?

Un principio tico-constructivo

Si el modelo va a ser empleado para laaccin y la toma de decisiones que afectala vida de un conjunto de actores, dichosactores deberan ser consultados sobre elfuturo que desean.

1

Los puntos de vista de los actoresimplicados en la situacin-problemticadeben ser representados en el modelo defuturo deseable.

2

Modelizacin participativa

Escalas de observacin para la construccin de modelos de futuro

Escala planetaria

Escala supra-nacional

Escala pas

Escala sub-nacional

Escala Organizacional

Modelos Sistema-mundo; Sistemas globales

Modelos regionales

Modelos de sistemas sociales

Modelos de desarrollo regional/local

Modelos organizaciones pblicas, privadas, sociales

97Introduccin

Qu es unproblema complejo?

La humanidad se enfrenta a problemas de complejidad creciente

Deterioro ambiental

Desigualdad social

Envejecimiento poblacional

Crecimiento demogrfico

Crecimiento de las ciudades

Especulacin financiera

Hiperproduccine hiperconsumo

Redes globales de terrorismo y

crimen organizado

Cambios en los sistemas productivos

Pobreza y exclusin

Los problemas complejos demandan nuevas estrategias de pensamiento, de conocimiento y de accin

Energa

Salud

Alimentos

Agua

Fsicos-biolgicos, ambientales, tecnolgicos, productivos, socio-econmicos, jurdico-normativ.Actores

sociales, polticos,

econmicos(productores, proveedores, organismos regulacin, etc.)

Carcter sistmico y no-disciplinario de los problemas complejos

Mltiples actores

Sistema socio-agro-ambiental

Mltiples procesos

Mltiples duraciones:

corto, mediano, largo plazo

Escala espacial y temporal

Niveles de organizacin Ecolgicas,

econmicas, sociales, ticas,

polticas, culturales.

MltiplesConsecuencias

Niveles de organizacin semi-autnomosVnculo entre el nivel micro y macro.

Sistemas complejos

Investigacin interdisciplinaria

Planificar estratgicamente acciones constructivas para transformar el sistema hacia un estado ms deseable

Por qu son complejos los problemas fundamentales?

Plano tico

Plano epistmico

Plano prctico

Problemas complejos

Construir un vivir bien colectivo

Vida y necesidades humanas

Marco epistmico Alternativas de futuro

Modelos de futuro

Dimensin axiolgica

Sistemas complejos: mltiples actores, procesos interrelacionados, escalas temporales, dinmicas y niveles de organizacin (micro-macro)

Imperativo prctico: actuar para transformar Dificultad de comprensin

En los problemas complejos hay un entrelazamiento de los

aspectos epistmicos, ticos y prcticos.

Desafo de conocimiento

Desafo de gestin

Desafo tico-poltico

Desafo colectivo

DecisinAccin

MetodologaComprensin sistmica

Visibilizar alternativasConcienciaRelacin ciencia y poltica

Trabajo en equipo


Actuar sobre el sistema para transformarlo

Los problemas complejos exigen un compromiso tico-poltico

Problemas Complejos

No es posible separar el componente fctico (descriptivo-explicativo) del

componente axiolgico (tico-poltico).

Explicar y comprender el

sistema

Diagnstico IntervencinLograr que el sistema

evolucione hacia una situacin socialmente deseable.

Deseabilidad implica valores y polticas consecuentesPlano epistmico Plano prctico-constructivo

l18

103Introduccin

Cmo investigar problemas complejos?

Multi-mtodoInvestigacinInterdisciplinaria

Sistemas complejos

Metodologa de investigacin interdisciplinaria de

problemas complejos

Componente epistemolgico

Componente metodolgico

Componente tcnico

Modelos

Simulacin computacional

Mtodos cualitativosMtodos cuantitativosMtodos matemticosMet. Computacionales

Mtodos escnicos

Modo de organi-zacin de unproceso de inv.colectivo integradopor especialistasdisciplinarios.

Pregunta conductora

Marco epistmico

Epistemologa constructivista

3.1. El componente epistemolgico

La construccin de un sistema complejo

PreguntaQuin

pregunta?Por qu

pregunta?

En qu contexto?

A quin le interesa la pregunta? Construccin del

sistema complejo

Ningn sistema complejo est dado en la realidad emprica, en el punto de partida de una investigacin

Marco epistmico

Importancia metodolgica de explicitar lacosmovisin, el sistema de valores y elmarco normativo que gua la investigacincientfica de carcter emprico.

Diagnstico

Rol metodolgico del marco epistmico en la construccin de un sistema complejo

Mundo de la experiencia

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Mltiples problemas complejos

Marco epistmico

Pregunta conductora

Delimitacin y construccin del sistema

Evidencia emprica

Modelo de futuro

Estrategias propuestas

Pregunta conductora

Diagnstico

Estrategia propuesta

Situacin problemtica

Sequa (frica, India, Brasil: 1960 1970) escasez de alimentos

(riesgo de seguridad alimentaria) hambrunas

Cmo se puede aumentar la produccin

de elementos en la regin X?

Cmo y por qu se ha modificado el acceso a

los alimentos, por parte de los sectores

populares?

Catstrofes naturales;superpoblacin; incapacidadpases pobres para incrementarproduccin; atraso de lastcnicas agrcolas.

Cambios en el sistemaproductivo; utilizacin abusivadel medio fsico; degradacinmedio-ambiental; marginacinde sectores sociales; deteriorode la calidad de vida

Programas de control de natalidad y modernizacin de la agricultura (Nuevas tecnologas,

mtodos de produccin)

Causas sociales, econmicas y polticas. Actuar en el nivel

socio-econmico poltico.

Diferencia en el marco epistmico

3.2. El componente metodolgico

La investigacin interdisciplinaria

Los mltiples procesos entrelazados en un problema complejo pertenecen al

dominio de distintas disciplinas

La complejidad de un problema estligada a la imposibilidad decomprenderlo sistmicamente desde unadisciplina particular.

Consecuenciametodolgica

Articulacin de disciplinas

Metodologa interdisciplinaria

Articulacin de enfoques disciplinarios

al comienzo de la investigacin para

formular una pregunta conductora, delimitar

un problema y construir un sistema

complejo

Modo de concebir un problema

Metodologa interdisciplinaria

Marco epistmico

Equipo multidisciplinario

Los miembros de un equipo deben compartir un marco epistmico: Sistema de valores Un marco normativo Una concepcin de la

relacin ciencia-sociedad

Proceso

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La interdisciplina como proceso; la transdisciplina como producto

Una metfora imperfecta El director? La partitura? Los msicos?

Como en el jazz tenemos que aprender a tocartodos juntos.

La partitura no est escrita. La escribimos entretodos pero no es un papel en blanco. Hay reglas yconocimientos previos.

El director no es el jefe que manda. Es alguienque sabe escuchar y coordina las diferencias.


Diferencias con otros enfoques

En la multi-disciplina se integran resultados deinvestigaciones disciplinarias sobre un problema (secoordinan o yuxtaponen resultados); en la inter-disciplina se articulan al comienzo para construir unproblema comn.

No toda investigacin es interdisciplinaria (Ej. Que uninvestigador utilice conocimientos de distintasdisciplinas).

La interdisciplina es una consecuencia metodolgicade concebir problemas como sistemas complejos

La metodologa interdisciplinaria no emergeespontneamente por la mera constitucin deequipos multi-disciplinarios.

Precisin de los lmites y alcance de la metodologa interdisciplinaria

El equipo es multidisciplinario, la metodologainterdisciplinaria.

La interdisciplina no presupone ni la anulacin ni la fusin delas disciplinas (integracin disciplinaria o transdisciplina).

La interdisciplina requiere del conocimiento especializado. La interdisciplina es una estrategia para articular los

conocimientos disciplinares implicados en la comprensin deun problema complejo.

La interdisciplina es un proceso que integra fases dearticulacin y diferenciacin de conocimientosdisciplinarios.

La interdisciplina es una propiedad emergente de unequipo (multidisciplinario) resultante de compartir un marcoepistmico y construir un problema comn.

Proceso de modelizacin

El proceso de investigacin interdisciplinaria

La investigacin interdisciplinaria es un proceso (no un acto) en la cual se articulan dos fases:

Fases de integracin disciplinaria

Fases de diferenciacin disciplinaria

1

2 Modelo interdisciplinario de un sistema complejo

Proceso de construccin de sucesivos modelos

-Modelos implcitos -Individuales y colectivos

Modelo mentalModelo mental

Modelo discursivo

Modelo discursivo

Modelo conceptual

Modelo conceptual

Modelo formalModelo formal

Modelo operacional

Modelo operacional

1. Modelos matemticos2. Modelos estadsticos3. Modelos computacionales

El proceso de modelizacin: creacin de mltiples modelos

- Modelos en lenguaje natural

- Modelos cualitativos

Modelo programado (ejecutable)

- Dilogo y comunicacin- Comprensin (Posib.)- Apertura hacia el otro, humildad cognitiva.

1. Explicitar marco epistmico y formulacin de la pregunta

2. Modelo de futuro3. Modelo de situacin

Explcito y sistemtico

Cmo organizar una investigacin interdisciplinaria?

1. Constituir un equipo multidisciplinario en funcindel problema complejo que se quiere abordar. Anlisis de las viabilidad de un proceso de investigacin

interdisciplinaria en sistemas complejos.

2. Explicitacin y co-construccin de un marco-epistmico compartido.

3. Construccin colectiva de la pregunta conductora yelaboracin interdisciplinaria de un modelo delsistema complejo.

Tres tareas cruciales:

Metodologa interdisciplinaria y la metodologa de modelizacin

Qu es?

El Lenguaje Unificado de Modelado UML y la metodologa interdisciplinaria

1. Es un conjunto de smbolos que permiten crear: Diagramas estticos (modelo de la estructura u

organizacin de un SC). Diagramas dinmicos (modelo de

comportamiento, evolucin o cambio de un SC).2. Fcilmente comprensible por investigadores de

distintas disciplinas y especialistas en informtica.3. Facilita la comunicacin, organiza la discusin.4. Permite explicitar los conceptos y las relaciones.

Rigor. Precisin. Desambiguacin. Coherencia.5. Interfaz entre el modelo discursivo, conceptual y

formal.

Una herramienta de visualizacin grfica empleada en la ingeniera de software.

Ejemplo: Diagrama de caso de uso

Ejemplo de diagrama UML Diagrama de clases

Flexibilidad para modelizar actores individuales y colectivos, normas, instituciones, medio ambiente.

Heterogeneidad de atributos ycomportamientos.

Modelado de las relaciones entreactores y recursos.

Diagrama (Proyecto MAELIA)

UML como herramienta de dilogo, comunicacin para la construccin de

un modelo conceptual compartido

Cada especialista tiene su modelo mental implcito.

Especialista

Equipo multi-disciplinario

Proceso de comunicacin y discusin sobre

el problema complejo Informtico

Diagrama UML

Modelo conceptual emergente

Sesin de trabajo interdisciplinario

3.3. El componente tcnico

La simulacin computacionalLos modelos basados en

agentes (MBA SMA)

Qu es simular? Por qu simular? Cmo simular?

Emular un comportamiento de un sistema A por un sistema B

Comprensin de procesos

Sustituto a la experimentacin

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Simulacin humana de procesos sociales

(juegos)


Usos de la simulacin en el estudio de sistemas complejos

Juegos de Rol

Simulacin humana

Modelos de sistemas complejos

Simulacin computacional

Modelos basados en agentes (MBA)

Un MBA es una sociedad artificial de agentes autnomos y heterogneos que

interactan entre s y con el entorno

Sistema real(socio-agro-ambiental)

Sistema artificial(MBA)

MBA = Agentes + Reglas + Entorno MBA Programa informtico

Simulacin del proceso deauto-organizacin de un sistemacomplejo

Modelos generativos (bottom-up) Modelado de la complejidad

(heterogeneidad, autonoma,racionalidad limitada, adaptacin,aprendizaje).

Modelado del espacio geogrfico (GIS)

Arquitectura de un modelo de agentes

Aportes de los MBA a la investigacin interdisciplinaria de problemas complejos

1. Exploracin de la relacin entre el nivel micro ymacro de un sistema complejo.

2. Laboratorios artificiales, experimentacin virtual.3. Modelado de la heterogeneidad de entidades

humanas y no humanas (medio fsico, social,institucional, normativo, econmico) y susmltiples relaciones.

4. Modelos posibilsticos: exploracin dealternativas posibles, hiptesis what if?,construccin de escenarios, anlisis de viabilidad.

Para concluir

AprendizajeReflexinDecisinAccin

Modelos de posibilsticos

Modelos de diagnstico

Modelizacin y simulacin de sistemas complejos


Programas de investigacin interdisciplinarios en problemas complejos

Modelos de futuro

Momento normativo

Momento explicativo

Momento estratgico

Momento tctico-

operacional

Naturaleza de la propuestaPropuesta abierta y colectiva

Propuesta abierta y colectiva

Propuesta poltica

Propuesta poltica

Propuesta epistmicaPropuesta epistmica

Propuesta metodolgica

Propuesta metodolgica

Propuesta tcnica

Propuesta tcnica

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Anlisis de viabilidad

Cules son las condiciones de posibilidad para el desarrollo de

programas de investigacin interdisciplinarios

en problemas complejos?

Condiciones institucionales

Condiciones culturales

Condiciones econmicas

Condiciones organizacionales

Condiciones educativas

Condiciones tcnicas


Seremos capaces de imaginar creativamente el futuro deseable

y trabajar colectivamente de modo honesto, riguroso y

apasionado para construirlo?

Leonardo G. Rodrguez Zoya

[email protected]

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Cmo citar esta obra

Rodrguez Zoya, Leonardo Gabriel (2015), Sistemas complejos, investigacin interdisciplinaria ysimulacin computacional. Qu tipo de ciencia necesitamos para construir una sociedad mejor?,Buenos Aires: Consejo Nacional de Investigaciones Cientficas y Tcnicas.


Modelado y Simulación de Problemas Complejos

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