En este vídeo realizo un ejemplo sencillo sobre el crecimiento de población de los estudiantes de la Universidad del Magdalena.
jueves, 29 de agosto de 2013
viernes, 23 de agosto de 2013
Semana #1 - Introducción a la dinámica de sistemas (Road map 0 y 1)
La dinámica de sistemas fue creada por Jay Forrester en 1960 como una técnica para analizar y moldear el comportamiento temporal en entornos complejos. Se basa en la identificación de los bucles de retroalimentacion entre los elementos, como también en las demoras en la información y materiales dentro del sistema. Es por esta razón que los bucles circulares son tan importantes en la dinámica de sistemas, ya que los sistemas los representamos como el conjunto de bucles retroalimentados que interactuan entre si.
Bucles positivos y negativos
La retroalimentacion negativa es aquella que causa efectos sustractivos en la entrada, por lo general esta es la mas deseada debido a que el sistema tiende a estabilizarse, es decir cuando nos vamos acercando a la orden de consigna hasta llegar a ella. Por ejemplo, un sistema de calefacción está realimentado negativamente, ya que si la temperatura excede la deseada la calefacción se apagará o bajará de potencia, mientras que si no la alcanza aumentará de fuerza o seguirá funcionando.
Por otro lado, la retroalimentacion positiva, contrario a la retroalimentacion negativa, es un mecanismo por el cual los efectos o salidas de un sistema causan efectos acumulativos a la entrada. Este bucle es poco deseado porque difícilmente se alcanza un punto de equilibrio en el sistema. Entonces es correcto decir que un sistema que presenta un punto de equilibrio inestable posee retroalimentación positiva, ya que cualquier variación por mínima que sea, hace que el sistema se aleje de ese estado de equilibrio. Por ejemplo un sistema mecánico compuesto por una esfera sobre el vértice de un cono, puede alcanzar una posición de equilibrio. En la realidad no mantiene por mucho tiempo ya que una variación mínima en la posición de la esfera con respecto al cono, hace que la esfera tienda a separarse aún más de esa posición, conduciendo a una caída.
Respecto a los bucles positivos, durante mi investigación me pareció interesante como personas se han aprovechado de la inestabilidad de un sistema debido a este tipo de bucle para generar modelos aplicables en los videojuegos, estos son algunos ejemplos:
- Acelerar un juego que de otra forma sería lento. Por ejemplo, si los beneficios anuales no aumentasen en SimCity según la ciudad crecía, hubieran sido necesaros varios años para ganar el dinero suficiente para rellenar el mapa con estructuras.
- Crear un sentimiento de crecimiento y progreso. Por ejemplo en un juego de rol, es típico que los jugadores se enfrenten a enemigos al inicio que después son fáciles de destruir debido a la fuerza mejorada y las armas, compradas con la experiencia y el oro ganado por esos encuentros anteriores.
- Para magnificar pequeñas ventajas. Por ejemplo, en StarCraft, un jugador que tiene más recursos será capaz de producir más unidades, siendo capaz de ocupar territorios ricos en recursos y ganando todavía más recursos, esto permite a un jugador con una pequeña ventaja destrozar a su oponente en el momento adecuado.
Sin embargo, los bucles de retroalimentación positiva también pueden ser una forma de estrategias degeneradas, destruyendo el desafío del juego. Por ejemplo, suponiendo que un jugador en un juego de acción en primera persona ganase 100 puntos de salud por cada persona asesinada. Entonces, un jugador cuidadoso podría amasar una gran cantidad de puntos de salud y ser virtualmente indestructible. Éste es un motivo por el que muchos FPS ponen un límite en la salud máxima que un jugador puede tener.
Aplicaciones de la dinámica de sistemas y su aporte a los estudiantes
Volviendo a la dinámica de sistemas, en los últimos años ha tenido gran aplicación en la educación y de hecho es uno de los enfoques del profesor Forrester en en los que propone un modelo de aprendizaje (para K-12) enfocado al estudiante donde se atienden sus necesidades y se usa la dinámica de sistemas para hacer las clases mas interactivas y el que estudiante comprenda los temas de mejor manera y no como un simple proceso de memorizar información; los profesores no serían una figura autoritaria si no mas bien unos entrenadores o instructores para la formación de los estudiantes.
Ejercicios
Antes de ver un ejercicio recomiendo al lector familiarizarse mas con el concepto de dinámica de sistemas con el video del Msc. Samuel Prieto, donde explica de forma breve pero concisa el proceso de modelado con dinámica de sistemas y con que herramientas podemos apoyarnos.
He seleccionado los ejercicios que en concepto son mas ilustrativos para empezar a comprender la manera de aplicar la dinámica de sistemas, estos son:
La dieta
Este ejercicio se explica de manera muy concreta el funcionamiento de un bucle de retroalimentacion, la clave para comprender este problema es que la toma de decisiones del sistema se basa en información actual, no en información pasada o futura.
He realizado este gráfico para entender mejor el sistema:
La persona tiene un alto peso y decide hacer la dieta, con esta disminuye peso, si aun sigue teniendo un alto peso decide continuar la dieta hasta una disminución de peso aceptable hasta deja la dieta, lo que lleva a ganar peso nuevamente.
Dejar de fumar
Este ejercicio es basado en: Conceptualization Exercise (D-2610-3), 15.873: Principles of Dynamic Systems II, Sloan School of Management, Massachusetts Institute of Technology, basado en un ejercicio por Alan Graham, revisado por John Sterman.
Este modelo es genérico y puede aplicarse a por ejemplo, los estudiantes de la universidad del Magdalena. Este es el gráfico que describe el sistema:
Inicialmente identificamos los tres bucles R1, B1 y B2 como partes del sistema "Dejar de fumar". Empezando por la derecha si observamos a R1 nos dice que el número de cigarrillos fumados por día conduce a un aumento de la adicción a la nicotina, el aumento de la adicción a la nicotina, a su vez conduce a un aumento de la necesidad física de un cigarrillo, lo que conduce a un aumento en el número de cigarrillos fumados por día.
Si no se controla, este refuerzo del lazo daría lugar a un crecimiento exponencial en el número de cigarrillos que un fumador fuma por día; en este caso no aplica ya que el fumador mas osado probablemente fume menos de un centenar por día.
Poner estos dos bucles positivos sugiere que solo habrá aumento de cigarrillos por día, y es cuando actúa el bucle de la izquierda B2 para estabilizar el sistema, vemos que a medida que el número de cigarrillos fumados por día aumenta, se deteriora la salud, el deseo de dejar de fumar aumenta, y el número de cigarrillos fumados por día cae.
Debido a la demora de cigarrillos fumados y la adicción, la persona todavía tiene la necesidad física de fumar. Entonces al final lo que determina si la persona puede superar la adicción es la fuerza del lazo relativa de los bucles B1 y B2.
Como reflexión de este capitulo, la dinámica de sistemas es un bien necesaria para modelar problemas que otros mecanismos no pueden; cuando no tenemos datos precisos ni históricos sólo tenemos datos parciales, hay retrasos entre causa y efecto, interviene variables cualitativas y muchas relaciones no lineales, la mejor alternativa es un modelo de simulación usando la dinámica de sistemas.
Fuentes: A Guide to Learning System Dynamics - Professor Jay W. forrester,
viernes, 16 de agosto de 2013
Sobre este blog
Este blog representará mi aporte como estudiante de ciencias de la computación (Universidad Del Magdalena) en el área de dinámica de sistemas. La temática, los recursos y la guía del curso sigue patrones sugeridos por mi profesor Mg. Samuel Prieto (tw: @samuelprieto) y el curso de dinámica de sistemas del Instituto Tecnológico de Massachusetts dictado por el Profesor Jay Forrester.
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