Semana 2: Modelos Dinámicos

Modelos Dinámicos

Describen el funcionamiento de los componentes del sistema a base de una serie de ecuaciones. Son más realistas que los estáticos. Por ejemplo, el modelo depredador-presa.

Tipos de Modelos Dinámicos

Modelos mentales

Son las representaciones que hacemos en nuestra mente de la realidad. Lo que guardamos en nuestra mente no es la realidad, sino sus modelos mentales.Es una representación de una realidad en la que los elementos que la componen deben ser aquellos considerados los más relevantes para la estructura del modelo, este modelo representa solamente una parte de la realidad.

Desarrollo de modelos mentales

•      Diagramas Causales

a)    Directos: relación causa-efecto

Relación causal Simple

Relación en la que existe una realimentación de un elemento a otro.

Relación Correlativa

Es aquella en virtud de la cual existe una correlación entre dos elementos del sistema, sin existir entre ellos una relación de causa a efecto.

Modelos Formales

Son representaciones que realizamos utilizando un lenguaje concreto y preciso. Normalmente se emplea el lenguaje matemático, en forma de ecuaciones que relacionen las variables implicadas. Su importancia, además radica en que pueden hacer precisiones con la exactitud necesaria, como controlar la puesta en órbita de un satélite espacial con la precisión adecuada.

Cuando intervienen muchas variables, la elaboración de modelos matemáticos puede resultar muy complicada, por lo que se recurre a modelos simulados por ordenador. Se parte de un modelo predictivo y se establecen diferentes hipótesis posibles, acerca de las variables que intervienen en el mismo y su evolución temporal. Cada hipótesis determina unas condiciones iniciales, lo que constituye un escenario concreto. Es necesario simular todos los escenarios planteados y, como las diferentes simulaciones pueden proporcionar distintos resultados.Modelo matemático el cual incluye variables y constantes, es la traslación del modelo mental a su parte formal.Es importante categorizar las variables de acuerdo a la función que cada una de ellas tendrá en el sistema bajo estudio.

Modelos informales

 Utilizan un lenguaje simbólico, no formal.

·         Modelos de relaciones causales: Son representaciones gráficas en las que las variables se relacionan mediante flechas. Muchos de estos modelos tiene además una representación formal, también hay estados intermedios como los Diagramas de Forrester, (que utiliza una determinada simbología).

Diagramas de Forrester

Son herramientas específicas de modelado de la dinámica de sistemas (DS).

·         Modelo de caja negra: Se usan cuando no nos interesan los componentes del sistema sino sus relaciones con el exterior. Solamente se observan las entradas y las salidas.

·         Modelo de caja blanca: Se usan cuando lo que nos interesa es conocer los aspectos internos de un sistema. Según la cantidad de variables que estudiemos del sistema pueden ser más o menos blancos o grises.

Aplicaciones

Tiene aplicaciones en prácticamente todas las áreas del conocimiento como podemos observar en los numerosos artículos publicados en los congresos anuales de la System Dynamics Society. Se trata de una potente herramienta para:

·         Enseñar a los reflejos del sistema de pensamiento de las personas que está siendo entrenado.

·         Analizar y comparar los supuestos y modelos mentales acerca de cómo funcionan las cosas.

·         Obtener una visión cualitativa sobre el funcionamiento de un sistema o las consecuencias de una decisión.

·         Reconocer arquetipos de sistemas disfuncionales en la práctica diaria.

Los modelos permiten simular el impacto de diferentes políticas relativas a la situación a estudiar ejecutando simulaciones what if (¿qué pasaría si?) que permiten ver las consecuencias a corto y medio plazo, y ser de gran ayuda en la comprensión de cómo los cambios en un sistema lo afectan en el tiempo. En este sentido es muy similar al Pensamiento sistémico ya que se basa en los mismos diagramas de causales con bucles o lazos de retroalimentación (feedback). Sin embargo, estos modelos de simulación permiten además hacer simulaciones para estudiar el comportamiento de los sistemas y el impacto de políticas alternativas. Se utiliza en especial para investigar la dependencia de los recursos naturales y los problemas resultantes del creciente consumo a nivel global para mejorar el especial en el desarrollo de nuevos productos.

Fases de construcción de un modelo

El tiempo total que requiere la construcción de un modelo es 2 meses y 10 días (70 días).

Primera fase: conceptualización

Tiempo requerido: 40 días

1. Seleccionar el Escenario
2. Definir el propósito del modelo
3. Identificar las variables críticas y los límites del modelo
4. Establecer el horizonte de tiempo
5. Establecer las relaciones entre las variables
6. Desarrollar el diagrama causal (modelo conceptual)

Segunda fase: formulación

Tiempo requerido: 15 días

1. Desarrollar el diagrama de bloques (diagrama de Forrester)
2. Determinar las ecuaciones matemáticas del modelo (modelo formal)
3. Estimar y seleccionar los parámetros del modelo

Tercera parte: evaluación

Tiempo requerido: 15 días

1. Simulación del modelo y prueba de hipótesis dinámicas
2. Prueba del modelo bajo supuestos
3. Respuesta  del modelo con Análisis de sensibilidad

Cuarta parte: Implementación

1. Respuesta del modelo a diferentes políticas
2. Presentar  el modelo en una forma accesible

Para que resulten útiles en investigación, los modelos deben cumplir unas determinadas condiciones:

1.    Han de ser menos complicados y de más fácil manejo que las situaciones reales.

2.    Deben representar la realidad con la mayor fidelidad posible y al mismo tiempo han de ser manejables.

Así un modelo muy simplificado se aleja de la realidad, pero se acerca a la generalidad y es de fácil manejo; por el contrario, un modelo muy preciso se encuentra muy próximo a la realidad concreta, pero su utilización puede resultar compleja.

El predominio de una u otra de estas características dependerá de la utilización que queramos hacer del modelo.