Introducción al modelaje de sistemas dinámicos
COMP 397X
Rafael R. Canales-Pastrana
UIA-Bayamón
DESTREZAS DEPENSAMIENTO
SISTEMODINAMICAS
PENSAMIENTODINAMICO
SE BUSCAN PATRONESDE CAMBIO
PEN
SAM
IEN
TO
GE
NE
RIC
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PEN
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PENSAMIENTOSISTEMICO“ELSISTEMA ES EL
CULPABLE”
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VER REFLEXIONESMODELO FLU EN CD
MODELAJE SD:¿PARA QUE?1.CLARIFICAR SUPUESTOS,VARIABLES Y PARAMETROS2.COMPRIMIR EN EL TIEMPO EL COMPORTAMIENTO
3.EXPLORAR SUPUESTOS ALTERNATIVOS4. CLARIFICAR CONCEPTOS TRANSDICIPLINARIOS5.CONTRASTAR CONJETURAS CUANTITATIVAS6. CONTESTAR PREGUNTAS ESPECIFICAS SOBRE EL SISTEMA
7.ESTIMAR PARAMETROS DE DIFICIL ESTIMACION ALTERNA
8. ORGANIZAR INFORMACION DE ORIGENES DIVERSOS9.EVALUAR POLITICAS DE ACCION SOBRE LOS SISTEMAS10.EVALUAR LA SENSITIVIDAD DEL SISTEMA A CAMBIOS
11. SUGERIR DATOS CRUCIALES QUE SE NECESITA SABER
12.AYUDAR AL DISEÑO Y ANALISIS DE EXPERIMENTOS13.IDENTIFICAR TENDENCIAS Y HACER PRONOSTICOS14. ESTIMAR LA INCERTIDUMBRE DE LOS PRONOSTICOS15. GENERAR UN SENTIDO DE APODERAMIENTO
SUGERENCIAS PARA COMENZAR
1. SELECCIONE UN SISTEMA DINAMICO INTERESANTE DE SU CAMPO QUE NO SUELE
ESTUDIARSE A PROFUNDIDAD EN LOS CURSOS BASICOS/INTERMEDIOS QUE USTED ENSEÑA.
2 CONSTRUYA UN MODELO SD DEL SISTEMA E INVESTIGUE SU COMPORTAMIENTO., A LA LUZ DE SU CONOCIMIENTO PREVIO DEL SISTEMA.( “LEARNING BY DOING “)
3. SELECCIONE UN GRUPO PEQUEÑO DE ESTUDIANTES Y PROVISTO QU E HAY HARDWARE Y SOFTWARE DISPONIBLE RECONSTRUYA EL MODELO CON ELLOS.
4. CONCENTRE SUS ENERGIAS EN APRENDER Y ENSEÑAR LA SISTEMODINAMICA COMO UNAHERRAMIENTA DEL PENSAMIENTO Y NO MERAMENTE COMO UN PROGRAMA DE COMPUTADORA.
LO DEMAS VIENE POR AÑADIDURA.
5. COMPARTA SUS EXPERIENCIAS Y MODELOS CON OTROS COLEGAS A TRAVES DE INTERNET.
UN MODO DE HACER SELECCION INICIAL
1. IDENTIFIQUE UN PATRON CARACTERISTICO DE COMPORTAMIENTODE UN SISTEMA CONOCIDO: Vg. OSCILACION
2. SELECCIONE UN ARQUETIPO SISTEMODINAMICO QUE GENEREUN PATRON SIMILAR DE CAMBIO:
Vg. DOS NIVELES RELACIONADOS POR BUCLE NEGATIVO
3.INTENTE BUSCAR EN SU MODELO MENTAL DEL SISTEMA UNA POSIBLE INTERPRETACION DEL ARQUETIPO SISTEMICO:
Vg VER PROXIMAS ILUSTRACIONES
LOCALICE EN UN BANCO DE MODELOS, UN MODELO SD DEUN SISTEMA EN SU CAMPO DE INTERES , RECONSTRUYALO.
Vg. VER MUESTRA DE MODELOS MAS ADELANTE
MODO ALTERNO
4. HAGA QUE SUS ESTUDIANTES PASEN POR EL MISMO PROCESO QUE USTED
ESQUEMA SISTEMODINAMICO DE SISTEMA DINAMICO OSCILANTE
NIVEL1FLUJO1
NIVEL 2FLUJO 2
C
MOMEN TU M
FU ER ZA ELASTIC A
D ESPLAZAMIEN TO VELOC ID AD
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IN SU LIN A
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SEC R EC ION ELIMIN AC ION
PR OD U C C ION C ON SU MO
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R EPR OD U C C ION PR ED AD O D EPR ED AC ION
C
IN VEN TAR IOFABR IC AC ION
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TRABAJ AD OR ESC ON TR ATACION \\D ESPID O
C
OSCILADOR FISICORESORTE DE HOOKE
OSCILADOR BIOQUIMICOCICLO DE LA GLUCOSA
OSCILADOR BIOLOGICOPREDADOR-PREDADO
OSCILADOR ECONOMICOCICLO ECONOMICO
MAS ILUSTRACIONES DEL ESQUEMA SD DE OSCILADOR
NIVEL1FLUJO1
NIVEL 2FLUJO 2
C
C ON C EN TR AC ION
EN ZIMAR EGEN ER AC ION
EN ZIMA
D EC R EC IMIEN TO
EN ZIMA
C ON C EN TR AC ION
C OMPLEJ O EN ZIMATICO
SIN TESISD ESTR U C C ION
X
Y
A+X-------> YY+X-------->2X+Bresultado neto: A----->B
C
N IVEL D E PR EFER EN C IA
D E MOD A :FALD AS C OR TASC AMBIO D E PR EFER EN C IAS
N IVEL D E QU EMAZON
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D E QU EMAZON D E MOD A
C quemazon=aburrimiento
MALTR ATO
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FR EC U EN C IA
MALTR ATO
R IESGO
D EL MALTR ATAN TE
C R EC IMIEN TO
D E R IESGO
C
OSCILADORQUIMICO
REACCIONAUTOCATALITICA
OSCILADOR SOCIOLOGICOCICLO DE LA MODA
OSCILADOR PSICOLOGICOCICLO VIOLENCIA DOMESTICA
CREYENTES RELIGIOSOS AFILIADOS
SUSCEPTIBLES
ESCEPTICOS
DESAFILIACION
VACUNACION
TASA DE VACUNACION
NIVEL DE LITERACIA CIENTIFICA
PSEUDOCREYENTES
RECUPERADOS
RESUSCEPTIBILIZACION
CONTAGIO
RECUPERACION
TASA DE RESUSCEPTIBILIZACION
TASA DE RECUPERACIONEXPERIENCIAS PARANORMALES
TASA DE CONTAGIO
PROPENSIDAD NATURAL
AUDIENCIA
PROMOCION EN MEDIOS
intensidad de errores
cognoscitivos
beneficio netocontrolabilidad ambiental
nivel de conocimiento
metacientifico
nivel de conocimiento cientifico
MODELO PSICOSOCIAL DE DIFUSION DE LA PSEUDOCIENCIA
FISICA: CAIDA DE METEORITOALTURA
VELOCIDAD
MASA
MOMENTUMFUERZA NETA
PESO
FRICCION
g MASA AREA TRANSVERSAL
~
DENSIDAD DEL AIRE
COEFICIENTE AERODINAMICO
DENSIDAD DEL METEORO
QUIMICA:AGOTAMIENTO DEL OZONO ESTRATOSFERICO
OZONO
PRODUCCION NATURAL O3DESTRUCCION O3
CAMBIO EN RADIACION ULTRAVIOLETA
CLO
TASA ANUAL DE CAMBIO DE EMISION
DESTRUCCION CLO
CLORO
COEF REACCION D
DESTRUCCION CL
CFCL3
EMISION ATMOSFERICA
DESTRUCCION CFCL3
VEL REACCION A
NIVEL ACTUAL DE EMISION ANUAL
COEF REACCION C
DESTRUCCION NATURAL O3
TASA NAT DESTRUCCION O3
TASA REMOCION NATURAL CL
COEF REACCION B
REACCION REACTANTES PRODUCTOS A O + O2 O3 B CFCL3 CFCL2 +CL C CL + O3 CLO + O2 D CLO + O CL + O2
A BASIC MATHEMATICAL MODEL OF THE INMUNE RESPONSE, H. MAYER et al, DynamicalDisease, Ed J. Belair/L. Glass, American Institute of Physics, 1995.
PATOGENOS
ANTIPATOGENOS
crecimiento patogenos eliminacion patogenos
autocatalisis de antipatogenos
produccion antipatogenos
mortalidad antipatogenos
coef eliminaciontasa crecimiento patogenos
intensidad respuestainmunologica
uv
tasa actual de auto catalisis
tasa normal autocatalisis
n
tasa mortalidadantipatogenos
BIOQUIMICA:MODELO DE LA RESPUESTA INMUNOLOGICA
FRECUENCIA GENE
?
FLUJO DE GENES
?
PRESION MUTACIONAL
?
DERIVA GENETICA
?
SELECCION NATURAL
tasa mutacion directa Aa
tasa mutacioninversa aA
FRECUENCIA GENEPOBLACION INMIGRANTE
TASA MIGRATORIA
VARIANZA REPRODUCTIVA
TAMAÑO POBLACION
FITNESSGENOTIPO
TASA REPRODUCTIVAGENE
FITNESS MEDIOPOBLACION
TASA REPRODUCTIVADIFERENCIAL
semilla
MODELO DE EVOLUCION DE UNA POBLACION
A PRIMER ON POPULATION BIOLOGY, E. WILSON & W. BOSSART,1975
MODELO DE PSICOTERAPIA FAMILIAR
CORAJE DE MADRE
coraje potencialpadre
ENFURECIMIENTO MADRE
CORAJE DE PADRE
tasa enfurecimiento padre
ENFURECIMIENTO PADRE
NIVEL DE RESPONSABILIDAD PADRE
ADQUISICIONRESPONSABILIDAD
coraje potencialmadre
tasa adquisicion responsabilidad
nivel critico deresponsabilidad
tasa enfurecimientomaterna
tasa maxima enfurecimiento madre
nivel potencial deresponsabilidad padre
DISIPACIONRESPONSABILIDAD
duración sentidoresponsabilidad
paterno
DISIPACION DE CORAJE PADRE
duracion corajede padre
FUENTE: ANALYSIS OF DYNAMIC PSYCHOLOGICAL SYSTEMS, VOL 2METHODS AND APPLICATIONS, ED. BY R. LEVINE & H. FITZGERALDPLENUM PRESS, 1993.
MODELO DE GERENCIA INDUSTRIAL
TRABAJADORES
TRABAJO ACUMULADONUEVOS PEDIDOS PRODUCCION
PRODUCTIVIDADPOR TRABAJADOR
~
HORAS TRABAJADAS
~ PRODUCTIVIDADPOR HORA TRABAJADA
TRABAJO MANEJABLE
DESGASTE MENTAL MEDIO
INCREMENTO EN DESGASTE MENTAL
DISIPACIONDE DESGASTE MENTAL
~
TIEMPODE DISIPACION
DESGASTEPOR HORA EXTRA
TRABAJADA
RECLUTAMIENTO NETO
~
NUMERODESEADO
DE TRABAJADORES
TIEMPODE RECLUTAMIENTO
BUCLECORRECTIVO
BUCLEREFORZANTE
VER TUTORIAL 2 EN CD
MODELO DE GOODWIN DEL CICLO ECONOMICO
VER:THE DEATH OFECONOMICSP.OLMEROD, 1994
BUTTERFLYECONOMICSP. OLMEROD, 1999.
THE ECONOMYAS AN EVOLVINGCOMPLEX SYSTEMSANTA FE INST. PROC.. 1 & 2,1987,1997
nivel de empleo reduccion nivel empleo
tasa de productividad
tasa de crecimiento de fuerza trabajadora
crecimiento nivel empleo
salario relativo
contraccion salarial
crecimiento del salario
gananciarelativa
tasa marginal de crecimientode salario
tasa nula
tasa maxima decrecimiento
choque externo
capitalinversion depreciacion
tasa depreciacion
tasa maxima decrecimiento
tasa de productividad
produccion
tasa de crecimientode la produccionfuerza de trabajo
tasa de crecimiento de fuerza trabajadora
ingreso realper capita
elasticidad deproductividad
nivel mediode empleo
tasa depreciacion
gananciamedia
MERCADO LABORAL
LUCHA DE CLASES
ACUMULACION DE CAPITAL
SOCIOLOGIA: MODELO DE LA ADICCION A DROGAS EN PR
J.Medin & L. Santiago, modelo revisado de Jack Homer et-al, A System Dynamicssimulation model of cocaine prevalence,1990, Rand Corporation.
SUB MODELO DE PREVALENCIA DE ADICCION A DROGAS EN PR.
ADICTOS ACTIVOS LIBRES EXADICTOS
ADICTOS ENCARCELADOS
INICIACION
RECUPERACION
ENCARCELACION
EXCARCELACION
REINCIDENCIA
mortalidad AE
mortalidad AA
mortalidad EA
SUSCEPTIBILIDAD REF
TASA DE REC
TASA REINC
TASA DE EXCARCELACION
tasa AA
tasa EA
tasa AE
PREVALENCIA ADICCION
POBLACION SUSCEPTIBLE
MULTIPLICADOR SOCIAL
RIESGO LEGAL PERCIBIDO
RIESGO DE SALUD PERCIBIDO
MULTIPLICADOR ECONOMICO
Barry Richmond,Story of the month, High Performance Systems Inc,2001
POLITOLOGIA: DINAMICA DEL TERRORISMO
ACTOS TERRORISTAS
COMISION
TERRORISTAS
intensidad actividad terrorista
ELIMINACIONRECLUTAMIENTO
OPERATIVOS ANTITERRORISTAS
OPERACION ANTITERRORISTA
efectividad media por operativo
SENTIMIENTO ANTI USA GENERACION DE
SENTIMIENTO ANTI USA
Intensidad de generacion
~
productividad del reclutamiento
multiplicador politico
DISIPACION
TASA DISIPACION
COMISION
ACTOS TERRORISTAS
CONSTRUCCION DE MONUMENTOS
CONSTRUCCION DE MONUMENTOS
CAMBIO DEMOGRAFICO
CAMBIO DEMOGRAFICO
PRODUCCION DE ALIMENTOS
PRODUCCION DE ALIMENTOS
LUCHA DE CLASES
LUCHA DE CLASES
HISTORIA: MODELO DEL COLAPSO DE LA CIVILIZACION MAYA
brecha
poblacion
monumentalizaciondel trabajo
longevidad
monumentos
nacimientosdefunciones
monumentalizaciondel trabajo
terminacion
decadenciade monumentos
ajuste por lucha de clase
reservade alimentosproduccion alimentaria consumo alimentario
tasa denacimiento
construccionper capita
fraccion poblacionen construccion de
monumentos
~
multiplicadorde longevidad
monumentalizaciondel trabajo
duracion mediade monumentos
tiempode ajuste por
lucha de clases
monumentalizacion deseada del trabajopor clase dominante
monumentosper capita normal
poblacion
poblacionproduccion alimentos
fraccion poblacionen produccion alimentos
produccionalimentaria
normal
~
multiplicadorproduccionalimentaria
poblacion normalproduccion de alimentos
~
multiplicadormonumentalizacion deseada
monumentosper capita deseadopor clase dominante
monumentosconstruyendose
construccion
poblacion
duracion media de construccion
~ multiplicadorde longevidad
construccionnormal per capita
longevidad normal
monumentosper capita
~multiplicador monumentos
per capita deseadospor clase dominante
monumentosper capita
consumo alimentarioper capita
consumo normalalimentos per capita
consumo alimentarioper capita relativo
consumo alimentarioper capita relativo
consumo alimentarioper capita relativo
CONSTRUCCION DE MONUMENTOS
CAMBIO DEMOGRAFICO
PRODUCCION DE ALIMENTOS
LUCHA DE CLASES
HISTORIA: COLAPSO DE LA CIVILIZACION MAYA CLASICA
A CASE STUDY OF THE CLASSIC MAYA COLLAPSE, D. Hosler ,et-al, Social processesin Maya Prehistory,Ed by N. Hammond, Academic Press, 1987.
MOTIVACION PARA VENGANZA DECRECIMIENTOCRECIMIENTO
motivacion por muerte
CLAUDIUS
MUERTE
NUEVA EVIDENCIAVIEJA EVIDENCIA
ENVEJECIMIENTO
tasa envejecimiento
indice de motivacion
ESCENA
REVELACION
oportunidadde actuar
LITERATURA : MODELO DE HAMLET Pamella Lee Hopkins,System Dynamics Review 8, no. 1 , winter 1992, 91-98.
DINAMICA DE LA MOTIVACION DE HAMLET PARA VENGAR LA MUERTE DE SU PADREY AJUSTICIAR A CLAUSIUS
compromisos culturales conPD
PARADIGMA DOMINANTE PDINVESTIGACION NORMAL
desarrollo potencial dePD
ROMPECABEZAS
GENERACION DE ROMPECABEZAS
ANOMALIAS
PARADIGMA REVOLUCIONARIOINVESTIGACION REVOLUCIONARIA
compromisos culturales conPR desarrollo potencial dePR
ROMPECABEZAS PR
GENERACION DE ROMPECABEZAS PR
ANOMALIAS PR
SOLUCION DE ROMPECABEZAS PR
SOLUCION DE ROMPECABEZAS
FILOSOFIA DE LA CIENCIA: MODELO DE KUHN DEL DESARROLLO DE LA CIENCIA
HUMANIDAD
NACIMIENTO MUERTE
HUMANIDAD1
NACIMIENTOI MUERTE1SALVACION
REINO DE LOS MUERTOS
CONDENA
HUMANIDAD11
GLORIFICADOSPARAISO
CONDENADOSINFIERNO
NIVELES DE EXISTENCIA TRANSHUMANO
REENCARNACION
MUERTE11
REINO DE LOSNO NATOS
CONCEPCIONES SOBRE LA VIDA HUMANA Y EL MAS ALLA
MATERIALISMO FILOSOFICO
FUENTE Y SUMIDARO ESTAN VACIOS
CRISTIANISMO
BUDISMO
ONTOLOGIA DE LA SISTEMODINAMICA
SISTEMISMOTODO OBJETO CONCRETO ES UN SISTEMA O ES PARTE DE
UN SISTEMASISTEMA=CONJUNTO DE COMPONENTES
INTERACTUANTES CON PROPIEDADES EMERGENTES
DINAMICISMO“TODO FLUYE”
HERACLITO
EPISTEMOLOGIA DE LA SD PARA ENTENDER Y/O CAMBIAR CON EFICACIA
UN SISTEMA CONCRETO ES PROPIO REPRESENTARLO POR UN MODELO SIMULABLE
MODELO SIMULABLE= SISTEMA CONCEPTUALQUE REPRESENTA ESQUEMATICAMENTE A UN
SISTEMA Y QUE OBEDECE A UNA LOGICAALGORITMICA
LA PREGUNTA FUNDAMENTAL QUE DEBE RESPONDER UN MODELO SD ES:
¿COMO CAMBIA UN SISTEMA CONCRETO?
UN SISTEMA COMPLEJO NO PUEDE SER COMPRENDIDO CABALMENTE A PARTIR DELENTENDIMIENTO DE SUS COMPONESTES
ETICA DE LA SISTEMODINAMICA
BUSQUESE LA CORROBORACION EMPIRICA DE LOS MODELOS Y SU COMPATIBILIDAD CON EL MEJORCONOCIMIENTO CIENTIFICO DISPONIBLE , ESTA
BUSQUEDA NO DEBE SER SACRIFICADA EN ARAS DE “COMPLACER AL CLIENTE DEL MODELO”
ESPECIFIQUESE LOS LIMITES DE APLICABILIDADDEL MODELO
LIMITES DEL MODELAJE SD1. LOS MODELOS SON SIEMPRE SIMPLIFICACIONES QUE
CARICATURIZAN LA REALIDAD;SI SON BUENOS CUMPLENCON LA ADVERTENCIA EINSTENIANA:
“SIMPLIFICAR TANTO COMO SEA POSIBLE, PERO NO MAS”
2.EXISTENCIA DE UN DOMINIO DE APLICABILIDAD, MASALLA DEL CUAL EL MODELO NO ES VALIDO NI CONFIABLE
3.LOS MODELOS SD SON POR DISEÑO DETERMINISTAS,Y SUCONVERSION EN ESTOCASTICOS DIFICULTA EL ANALISIS
4.LOS MODELOS SD SE COMPLICAN VISUALMENTE SI LA DIMENSION ESPACIAL SE INTRODUCE EN EL MODELAJE
5.EL MODELAJE SD CON STELLA NO SUELE SER LA SOLUCIONOPTIMA DE PROBLEMAS QUE SE ABORDAN CON MENTALIDAD DE ESPECIALISTA SINO CON MENTALIDAD DE GENERALISTA.
VIVENCIAS
PRINCIPIOS
PRACTICAS
¿QUE ES LA SISTEMODINAMICA?
MODELAJE----SIMULACION---VISUALIZACION DE SISTEMAS DINAMICOS
ESTRUCTURAL
TODO SISTEMA POSEE UNA ESTRUCTURA DE NIVELES Y FLUJOS.
EXCLUSION
UN NIVEL ES INFLUIDO SOLO POR SUS FLUJOS.
LA DINAMICA ES GENERADA PORLOS BUCLES DE REALIMENTACION
DINAMICO
SISTEMISMO
SISTEMAS EN TODA LA RUTA
DINAMICISMO
TODO FLUYE
BUCLEADOS POR VIDA
BUCLISMO
OR
GA
NIZ
AR
NU
ESTR
OS
MO
DELO
S
MEN
TALES
DE U
N M
OD
O C
OH
EREN
TE ENTEN
DER
LAS ESTR
UC
TUR
AS Q
UE
GEN
ERA
N C
AM
BIOS EN
LOS SISTEM
AS
AYUDAR A ENCONTRAR LOS CAMBIOS QUE MEJORAN EL SISTEMA DE MODO MAS DURADERO
APALANCAMIENTO
ENTEN
DIM
IENTOC
OH
EREN
CIA
¿ PARA QUE SIRVE LA SISTEMODINAMICA?
MANEJARLA
COMPLEJIDAD
A F O R IS M O
“ E L P L A C E R D E M O D E L A R E S H A C E R L O ; E L S U F R IM IE N T O : H A B E R L O H E C H O ”
EXPERIENCIA
ACUMULADA MODELANDOADQUISICION DE EXPERIENCIA
MODELANDO
SUFRIMIENTO
PLACER
“NO ES EL CONOCIMIENTO SINO EL ACTO DE CONOCER, NO SON LAS POSESIONESSINO LLEGAR A ELLAS LO QUE GENERA EL MAYOR DE LOS DISFRUTES” K.F. GAUSS
FLOW, MIHALY CSIKSZENTMIHALY, HARPER, 1991.