dinamica de los sistemas ambientales

II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas

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24. HERRAMIENTA SOFTWARE PARA EL ESTUDIO DEFENOMENOS AMBIENTALES, MEDIANTE EL

MODELADO Y LA SIMULACION CON DINAMICA DESISTEMAS. GAIA 1.0

Hugo Hernando Andrade SosaOscar Enrique Santamaría PabónAndrés Eduardo Méndez Forero6.

RESUMEN

El hombre en su afán por estudiar el ambiente, por entender todo lo quesucede a su alrededor y la interacción entre él y su entorno; ha creado variasciencias para estudiar la interrelación tierra–mundo [Lovelock, 1979]. Estedocumento muestra las características y prestaciones de una herramientasoftware Guía para el Autoaprendizaje en Ingeniería Ambiental (GAIA),desarrollada con el fin de apoyar el estudio del medio ambiente desde laperspectiva del paradigma Dinámico Sistémico y el lenguaje de la Dinámica deSistemas (D.S), fomentando un proceso de auto–aprendizaje y de auto–creación de guías de estudio. La herramienta posee características propias deuna plataforma de modelado y simulación con D.S, utiliza los conceptos deAmbiente software de Aprendizaje asistido por Ordenador (A.A.O) y tiene lasventajas de una herramienta de autor. Todo esto, para mostrar y permitir eldesarrollo y uso y de un compendio de información teórica y modelos de D.Saplicados al estudio de fenómenos del medio ambiente.

INTRODUCCIÓN.

El grupo SIMON de Investigación se preocupa por promover la difusión deluso de la D.S en la comunidad académica y científica, para esto hadesarrollado herramientas de modelado y simulación como Evolución 3.57

[Cuellar, Lince. 2003] y guiado por una propuesta educativa vienedesarrollando el proyecto MAC8. En este afán, surge la idea de explorar lohecho con D.S en el tema de ambiental y cómo los estudios sobre el medioambiente pueden aprovechar y enriquecerse de las características de la D.S ylas posibilidades que ésta ofrece.

6 Esta ponencia se presenta en nombre de la Universidad Industrial de Santander (UIS), por integrantes delGrupo SIMON de Investigaciones en Modelamiento y Simulación, adscrito a la Escuela de Ingeniería deSistemas e Informática. Bucaramanga – Colombia. Mayor información sobre este trabajo y demás laboresdel grupo SIMON: [email protected] , [email protected],http://azulejo.uis.edu.co/web/investigacion/grupos/simon/index.html7 Herramienta software para el modelado y la simulación con Dinámica de Sistemas, desarrollado por elGrupo SIMON de Investigaciones UIS.8 Micromundos de simulación para el Aprendizaje de las Ciencias de la naturaleza, de los grados 1 a 11.Grupo SIMON


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La idea es pernear la comunidad de estudiosos del medio ambiente con losplanteamientos de la D.S, para esto se desarrolló una herramienta que reúneun conjunto de ejemplos prácticos, aplicaciones, teoría y demás elementoseducativos, y ofrece características que la hacen útil como herramienta deestudio y autoaprendizaje.

DINÁMICA DE SISTEMAS Y EL MEDIO AMBIENTE.

¿Por qué abordar el estudio del medio ambiente con D.S? ¿Qué aporta utilizarla D.S para estudiar el medio ambiente?. Para responder estos interrogantes,se esbozan las características de la D.S como metodología de modelado ycomo recurso para apoyar el aprendizaje profundo, además, se presenta laplataforma de pensamiento sobre la cual está soportada la D.S y como ésta“plataforma” contribuye en el proceso de aprendizaje y a que a su vez escoherente con el paradigma que caracteriza el de estudio de fenómenosambientales.

La Dinámica de Sistemas. Metodología para el modelamiento y elaprendizaje.

La difusión de la D.S comúnmente la mostrado como una metodología demodelamiento de fenómenos complejos, dejando de lado, a veces, suscaracterísticas como recurso para un “aprendizaje profundo”.

El proceso de desarrollo de modelos con D.S se aleja del enfoque conductual(o estocástica para este caso)9 y centrado en lo cuantitativo más quecualitativo, es justamente esta característica la que la diferencia de las demásmetodologías. La D.S permite explicar la estructura causal, las raíces delfenómeno a modelar, mediante un proceso que permite hacer visibles losmodelos mentales y transformarlos en modelos palpables o formales con larigurosidad de las ecuaciones diferenciales. Fig.1.

9 La simulación estocástica es la que normalmente se utiliza para estudiar fenómenos del medio ambiente.


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Figura 1. Modelado con Dinámica de Sistemas.

Como se observa en la Fig 1, el modelador tiene una visión de la realidadfiltrada a través del “lente” que aporta el pensamiento sistémico10 [Andrade yOtros, 2001] los pasos subsiguientes son los que permiten transformar estasideas o modelo mental11 que se tiene del fenómeno, en un modelo matemáticoformal de ecuaciones diferenciales. Cada uno de estos pasos, permiterepresentar con ciertos útiles los modelos mentales, es así como primero sedesarrolla un modelo en prosa que explica en lenguaje cotidiano y escrito lassuposiciones que se tienen sobre el fenómeno. En segundo lugar se desarrollaun diagrama de influencias o de bucles causales12 que indica los bucles derealimentación que se dan entre los diversos elementos del sistema13 y laforma en que están relacionados. Continuando, se desarrolla el modelo en ellenguaje de flujos-niveles14 el cual permite expresar el modelo en función de loque “fluye” y lo que se “acumula” o como lo que cambia y lo que genera elcambio en el sistema. A partir de este diagrama de flujos-niveles, se generanecuaciones diferenciales que corresponden a la representación formal delmodelo mental que en principio se tiene sobre la realidad, una vez generadaslas ecuaciones diferenciales la simulación permiten observar loscomportamientos de los elementos. Terminado el anterior proceso, es posiblevolver a hacer otra iteración, es decir, modificar los modelos para que seadecuen más a los comportamientos esperados por el modelador, de igualforma, al hacer visible el modelo mental, este a menudo cambia gracias a la 10 Paradigma caracterizado por un afán holista, de búsqueda de unidad en la diversidad.11 Los modelos mentales corresponden a las ideas y creencias que nos sirven para guiar nuestros actos,explicar procesos de causa y efecto cuando los vemos y dotar de significado nuestra experiencia.12 Cadena cerrada y cíclica de causa y efecto.13 Entidad con una finalidad, que mantiene su funcionamiento y existencia como un todo mediante lainteracción de sus partes. El sistema corresponde a una abstracción de la realidad o fenómeno de estudio.14 También conocido como diagrama de Forrester.


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realimentación del proceso de modelamiento, Igualmente este cambio guía ymotiva la intervención sobre el fenómeno o realidad.

De lo anterior, se deriva la idea de la utilización de la D.S para el aprendizajeprofundo, se dice profundo en la medida que posibilita cambios en los modelosmentales del investigador. El aprendizaje natural se da en un proceso deinteracción directa con el mundo real y gracias a la realimentación resultadode las decisiones para intervenir dicho mundo (ciclo externo, Fig 2).Igualmente es posible inducir el llamado aprendizaje artificial, denominado asípor la utilización de un mundo virtual modelado por computador, es ésteinteracción no es directamente sobre la realidad sino sobre una abstracción deésta (ciclo interno, Fig 2). De lo anterior, surge la idea del aprendizaje virtual yel modelamiento participativo, es aprendizaje, pues mediante el proceso demodelado se hacen expeditos los modelos mentales y en la interacción con elmundo real y el mundo virtual es posible que los modelos mentales sufrancambios, es justamente este elemento de cambio del modelo mental lo quegarantiza un aprendizaje profundo15.

Figura 2. Aprendizaje virtual y modelamiento participativo.

EL MEDIO AMBIENTE COMO SISTEMA.

Hasta el momento se han esbozado las bondades de la D.S comoherramienta útil al aprendizaje, pero la pregunta de qué y el por qué de la D.Sy el medio ambiente, no se ha contestado plenamente. Para esto se puedeabordar otra pregunta: ¿Qué características tiene el medio ambiente quepermitan su estudio con la D.S? La respuesta podría enfocarse mostrando lasposibilidades de explicar el medio ambiente como un sistema, lo cual sedesarrolla en las siguientes líneas, siguiendo a Leonel Vega Mora y su librogestión ambiental sistémica [Vega, 1995].

15 Para información mas detallada sobre el aprendizaje a través de la dinámica de sistemas referirse a[SENGE, 1999], [ANDRADE y Otros, 2001].


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La moderna concepción global e integral del medio ambiente como sistemaestá íntimamente ligada al reconocimiento de la interrelación entre el sistemanatural y el hombre. Esto tiene que ver el asumir de dos axiomas en el mundomoderno: por un lado, las interdependencias del mundo viviente y, por otro, lacongruencia de los conceptos Tierra-Mundo. El desarrollo conceptual de estosdos axiomas permitirá comprender con más claridad el medio ambiente comosistema.

Interdependencias del mundo viviente.

La interconexión del mundo viviente con la Tierra ha sido reconocida de formaintuitiva hace mucho tiempo, pero sólo hasta el siglo XX llegó a ser de usogeneral una terminología para designar esas interconexiones específicas ysistemáticas del mundo natural.

La mayor preocupación de la ciencia biológica del siglo XVIII y gran parte delXIX estuvo orientada al descubrimiento de las interdependencias del mundoviviente, mediante la taxonomía y luego, a partir del siglo XX mediante lasistemática, con las cuales los organismos comprendidos han sidoclasificados, localizados y descritos, aunque esta tarea dista mucho de estarcompleta.

En el siglo XIX se descubrió que la distribución espacial de las plantas y de losanimales no era fortuita ni estática, sino que estaba relacionada a parámetrosbiológicos como la competencia, la simbiosis y la preferencia alimentaría yterritorial. Así mismo, gracias a los importantes aportes realizados en 1859 porel biólogo británico Charles Darwin en su obra Origen de las especiesmediante selección natural, se fue entendiendo el mecanismo teórico de laevolución de las especies, al manifestar que, … “en cualquier momento dado,la red de interdependencias del mundo viviente es un estado de equilibrioaproximado, aunque dinámico y por lo tanto, sujeto a cambios mediantefuerzas que actúan no sólo en el entorno físico externo de los organismos,sino mediante cambios genéticos en los propios organismos”… [Darwin.1985].

En 1867, Ernst Haeckel propuso la palabra ecología para designar “el estudiode los sistemas vivientes con relación a su entorno”. En 1929, Vernadskypublica su libro Biosphere, en donde define la biosfera como, el área o elcampo de la vida; una región donde las condiciones imperantes son tales quela entrada de la radiación solar puede producir los cambios geoquímicosnecesarios para que se origine la vida y que comprende la troposferaatmosférica, la hidrosfera u océanos y las capas superiores de la litosfera[Vernadsky, 1929].

E 1935 Tansley define el termino ecosistema como una unidad funcional demenor amplitud de la biosfera para significar “un sistema definible o limitadode interrelaciones físicas y biológicas dinámicas y complejas que varían


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enormemente de tamaño y de complejidad, de lo diminuto o simple a lo grandey complejo” [Tansley, 1935].

Posteriormente en 1945, Vernadsky desarrollo el concepto de la noosfera,declarando que, “la noosfera, o área del pensamiento, es un fenómenogeológico nuevo en nuestro planeta, donde el hombre se convierte en unafuerza geológica de cambio a gran escala” [Vernadsky, 1945]. Los conceptosde biosfera y noosfera constituyen lo que se conoce como la “síntesis biosfera-noosfera”, o congruencia Tierra–Mundo, es decir, el problema de lainterdependencia del mundo viviente visto en términos políticos, donde sereconoce la enorme influencia y por lo tanto, responsabilidad del hombre en elmantenimiento del equilibrio natural.

Congruencia Tierra-Mundo

Con la publicación en 1979 por Lovelock de su libro Gaia, Una nueva visión dela vida sobre la tierra, se dio paso a una concepción de la biosfera dentro deuna nueva síntesis unificadora y dinámica del planeta. En dicho libro el autordesarrolló la propuesta de que: “la biosfera es una entidad que se autorregulacon capacidad de mantener nuestro planeta sano, controlando el medioambiente químico y físico” [Lovelock, 1979].

Dicha propuesta, conocida como la Hipótesis Gaia, constituye una progresiónlógica de la síntesis biosfera–noosfera de Vernadsky y proporciona unainterpretación unificadora de las relaciones entre los aspectos inanimados yanimados de la Tierra.

La Tierra es un recurso finito y los recursos naturales que sustenta puedenvariar con el tiempo y según las condiciones de su ordenación y los usos quese les den. Es conocido que las crecientes necesidades humanas y elaumento de las actividades económicas ejercen una presión cada vez mayorsobre los recursos naturales, suscitando la competencia y los conflictos yllevando por supuesto, a un uso impropio de los mismos.

El Mundo ha sido considerado como esa parte de la Tierra que algunassociedades concretas conocían, pero en definitiva era sólo esa parte. Así, elMundo era el dominio de los humanos y cuando se utilizó el término paraincluir toda la tierra como en los términos “el mundo de la naturaleza” o “elmundo natural”, el dominio humano estaba implícito.

De esta manera, aunque Tierra y Mundo pueden ser conceptos separables,con los tiempos modernos, ha ocurrido un cambio significativo en laperspectiva del modo como la gente ve y evalúa la acción con su entorno16,

16 Las imágenes simbólicas han sido importantes en este cambio, y una de ellas ha sido el efectopsicológico de la visión de la Tierra desde el espacio exterior, que constituye quizás el mas significativoimpacto del Programa Apolo de los Estados Unidos, al cambiar la imagen mental que el hombre tenia de laTierra [Gore, 1993].


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hasta el punto de asumir la especie humana como un componente en elinterior de los sistemas vivos de la Tierra.

Concepto amplio del medio ambiente.

El carácter interactuante de los recursos naturales determina que la ecología,en cuanto a disciplina de síntesis, cuyo objetivo de estudio es el ecosistema,deba estar presente en todo lo que se refiere al conocimiento y manejo dedichos recursos. El alcance del término ecosistema es más conceptual queespacial y se refiere, a la organización de la vida y a las interacciones entre loscomponentes bióticos y abióticos.

Por estos motivos surge la necesidad del término medio ambiente, el cual deacuerdo con el Diccionario de la Lengua Española está definido como:“Elemento en que vive o se mueve una persona, animal o cosa”; y tambiéncomo: “Conjunto de circunstancias físicas, culturales, económicas y socialesque rodean a la personas y a los seres vivos”.

En definitiva, lo que realmente el término significa son relaciones, puesto queindica una relación entre un objeto concreto y todo lo que le rodea y quedirecta o indirectamente le afecta y por lo tanto, la ciencia sobre el medioambiente tiende a tener un carácter multidisciplinario.

Resumiendo, el medio ambiente no debería ser considerado como un sectormás, en el cual se incorpora la formación de políticas, planes y proyectos através de un conjunto de variables a las que pueda calificarse de ambientales,sino que en la ideología ambiental debe subyacer un enfoque sistémico que secaracterice por:

o Visión de conjunto y por ello, concepción del medio ambiente como unconjunto de elementos en interacción dinámica entre los efectos de lasintervenciones y las decisiones que se adopten.

o Tratamiento multi-pluridisciplinario, como corresponde a esa visión deconjunto.

o El uso de criterios racionales de sostenibilidad que permitan garantizar en eltiempo y el espacio, el aprovechamiento continúo de los recursos naturalescomo la protección del medio ambiente.

El lenguaje, los conceptos y en general el paradigma Dinámico Sistémico querevela en el presente el pensamiento ambientalista y que se esbozo en losanteriores párrafos con las palabras de Vega Mora, muestran un afán holista,de unidad en la diversidad que igualmente anima el paradigma sistémico y , enparticular, a la D.S. como una de sus expresiones. Por esto, es posibleafirmar que la D.S. y su paradigma de pensamiento constituyen útiles viablespara el estudio del medio ambiente y que las preocupaciones que en estecampo ha tenido la D.S. casi desde su surgimiento tiene raíces profundas quelas determinan.


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ALGUNOS ANTECEDENTES DE MODELOS AMBIENTALES UTILIZANDOLA D.S.

Numerosos estudios de tipo ambiental se han realizado apoyados en la D.S,estos constituyen una muestra de las posibilidades de la D.S. en este campo.Casi desde sus inicios la D.S. parece estar motivada a dar su aporte al estudiode la complejidad del mundo, en 1970, el Club de Roma, una asociaciónprivada compuesta por empresarios, científicos y políticos, encargó a un grupode investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) bajo ladirección del profesor Dennis L. Meadows, la realización de un estudio sobrelas tendencias y los problemas económicos que amenazaban a la sociedadglobal. Los resultados fueron publicados en marzo de 1972 bajo el título "LosLímites del Crecimiento"17. Este trabajo, además, de mostrar el uso de la D.Sen el tema ambiental, es un hito en la historia de la D.S y ayudó a sudivulgación inicial a nivel internacional, logró crear gran controversia en elmundo científico y muchos consideraron sus pronósticos como pesimistas yalarmistas.

En el estudio del modelo del mundo se utilizaron las técnicas de análisis deD.S más avanzadas del momento. En primer lugar se recopilaron datos sobrela evolución que habían tenido en los primeros setenta años del siglo XX unconjunto de variables: la población, la producción industrial y agrícola, lacontaminación y las reservas conocidas de algunos minerales. Diseñaronfórmulas que relacionaban esas variables entre sí —la producción industrialcon las existencias de recursos naturales, la contaminación con la producciónindustrial, la producción agrícola con la contaminación, la población con laproducción agrícola, etc.— y comprobaron que esas ecuaciones sirvieran paradescribir las relaciones entre los datos recopilados. Finalmente, mediante unmodelo introdujeron el completo sistema en un ordenador para calcular losposibles valores futuros de esas variables.

Lo pronosticado por estos cálculos resultó muy preocupante. Comoconsecuencia de la disminución de los recursos naturales, hacia el año 2000se produciría una grave crisis en las producciones industrial y agrícola queinvertirían el sentido de su evolución. Con algún retardo, la poblaciónalcanzaría un máximo histórico a partir del cual disminuiría rápidamente. Haciael año 2100, se estaría alcanzando un estado estacionario con produccionesindustrial y agrícola per cápita muy inferiores a las existentes al principio delsiglo XX y con la población humana disminuida. El club de Roma comentó queel propósito del modelo era mostrar la insostenibilidad del ritmo de crecimientodel planeta, con algunas conclusiones, reflexiones e interrogantes derivablesdel informe de “Límites de Crecimiento”:

♣ No se puede crecer indefinidamente, el progreso tiene límitesestablecidos no por cuestiones tecnológicas sino por cuestionesecológicas globales, existe la insostenibilidad ecológica.

17 Para mas información dirigirse a la página http://www.ur.mx/tendencias/discurso/d-07.htm..


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♣ El crecimiento y el progreso nunca han sido uniformes para todos loshabitantes del planeta, esto es otro limitante en el crecimiento yconstituye la insostenibilidad social.

♣ El fundamento de las advertencias realizadas es cualitativamenteválido para quienes entienden y aprecian los resultados provenientesde la simulación de modelos matemáticos, sin embargo hay quienes nocreen que sea posible anticipar lo que le puede pasar al sistemamundo dentro de 100 o 200 años, puesto que necesariamente setienen que hacer muchas simplificaciones de efecto desconocido en losresultados.

♣ El pronóstico de un colapso motivo las preguntas por, ¿Qué es uncolapso global?, ¿Han ocurrido anteriormente?

♣ Aún los pronósticos pesimistas hay que tener presente que hanexistido guerras, plagas, epidemias y otras calamidades naturales deorden planetario o astronómico que han amenazado la vida sobre elplaneta Tierra, y aparentemente de todas ellas la humanidad se harecuperado.

♣ El informe ha tenido un efecto positivo en la mente y en la acción dequienes se han comprometido con el sistema global, por ejemplo, paradisminuir la producción de compuestos químicos que afectan odañando la capa del ozono, sin embargo, es necesario que tanto laconciencia como la acción a nivel individual participen para lograr eldesarrollo sustentable18.

Como se puede apreciar por los comentarios realizados por el club de Roma,el trabajo de Meadows es un gran pilar en el estudio del medio ambiente conD.S y logró crear conciencia a nivel mundial respecto a los posibles efectos delcomportamiento irracional de los seres humanos con su entorno.

Posteriormente a la publicación del modelo del Mundo, varios han sido lostrabajos en este campo, algunos de ellos son:

♣ An attempt to operationalize the recomendations of the “Limits togrowth” study to sustain the future of mankind, elaborado por SuryaRAJ, este trabajo pretende mostrar la manera como lasrecomendaciones hechas en el trabajo de Meadows pueden seraplicadas.

♣ A simple and useful model of global scale pollution, por Robert Mackey.Explora el fenómeno de contaminación a escala global.

♣ Simulation of policy alternatives to prevent deforestation and soilerosion in Turkey, por Yesim Tosan. Plantea el problema de

18 Desarrollo sustentable es utilizar los recursos naturales de manera que no queden menos para elbeneficio de las generaciones venideras. Esto por supuesto tiene el germen de la búsqueda de un equilibrioglobal; si no posible aumentar los recursos naturales, al menos hay que conservarlos constantes


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deforestación y erosión del suelo en Turquía y propone políticasalternativas.

♣ Modelo de deforestación de Caparo, varios autores. Presenta elproblema de deforestación de una reserva forestal en Venezuela.

COMUNIDAD DE ESPECIALISTAS EN EL MEDIO AMBIENTE Y LA D.S

Uno de los problemas que enfrenta la D.S es su poca difusión en lasdiferentes disciplinas, normalmente ésta se ve limitada al espacio de laingeniería de sistemas y de ingeniería industrial.

El especialista en ambiental que intenta aprender D.S para aplicarla a sucampo de estudio muy pocas veces dispone del material suficiente que lemuestre que se ha hecho y que se puede hacer con este lenguaje. Estomotiva la inquietud de aportar a la difusión de la D.S dentro de la comunidadambientalista que, como toda comunidad científica, es muy recelosa decambiar la manera como tradicionalmente enfocan la solución de susproblemas. Una mirada más detallada del desarrollo de GAIA así como de suspropósitos descubre una preocupación permanente del grupo SIMON deinvestigaciones por aportar en el desarrollo de ésta comunidad.

EL APORTE DE GAIA.

¿Qué es GAIA?

Es una Herramienta software para el estudio de fenómenos ambientales,mediante el modelado y la simulación con D.S; que contiene informaciónteórica de Dinámica de Sistemas, Fenómenos Ambientales y modelamiento deeste tipo de fenómenos con DS; además, de ejemplos didácticos,aplicaciones (modelos ejemplo) y elementos multimediales, posee lascaracterísticas propias de una Herramienta Software guía de autoaprendizajeapoyado en D.S

Herramientas software Guías de Autoaprendizaje Apoyado en D.S.

Las guías de autoaprendizaje, surgen como un híbrido entre los conceptos deA.A.O., las herramientas de autor, el concepto de hipermedia y las plataformasde D.S; pues poseen características de los programas que orientan elaprendizaje con ayuda del ordenador y además, las características de unaherramienta de autor que permiten la creación y organización de documentosinteractivos19 y multimediales, además de facilitar el enlace entre estos, es

19 Los documentos interactivos pretenden conjugar y reunir en un mismo concepto la idea de aprendizajeasistido por computador, elementos multimediales, plataformas de D.S y herramientas de autor. Esteconcepto de Documento Interactivo, surgió como una solución a los diversos requisitos y objetivosplanteados durante la fase de Identificación y definición de requisitos y la fase de análisis de desarrollo delsoftware.


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decir, la vinculación de un artículo con los demás; de tal forma que adiferencia de la enseñanza asistida por ordenador, no es necesario que loscontenidos sean creados por un profesor; más bien su objetivo es que elmismo aprendiz sea el que genere sus propias guías de estudio interactivas;tiene una orientación hacia la inclusión de la D.S en el proceso de aprendizaje,pues permiten la utilización de entornos para el modelado dentro de losdocumentos interactivos Fig 3.

Figura 3. Esquema de los planteamientos utilizados por GAIA.

En síntesis GAIA permite básicamente:

• Operar con toda la información recopilada (modelos, textos, audio,video, y en general archivos con cualquier tipo de información yformato).

• Diseñar y ejecutar experimentos en un modulo de Laboratorio de D.Scon los ejemplos ya existentes y con los modelos creados o agregadospor el usuario. (experimentar)

• Que el usuario elabore sus propios modelos (Modelar).• Mantenimiento de todos los contenidos del software mediante

facilidades para:o Modificar e incluir nueva información.o Incluir nuevos experimentos y modelos y en general para

cambiar cualquier contenido del software.• Crear sus propios contenidos (documentos interactivos), es decir,

permite generar guías de estudio y aprendizaje.


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• Capacidad de transportar los documentos interactivos paracompartirlos con otros usuarios de la herramienta.

• Facilidades de Navegación por los contenidos que se encuentrendentro de la herramienta (múltiples entornos al mismo tiempo).

• Amplias opciones de búsqueda avanzada para localizar de maneraeficiente la información que requiera el usuario.

• Como soporte didáctico se incluyen dos tutoriales:o Tutorial para el aprendizaje de los conceptos básicos del

modelado con D.S.o Tutorial que enseña los conceptos de Flujos y Niveles y la

utilización de los elementos básicos del diagrama de flujo-nivel.• Sistema de ayuda para la operación con la herramienta.• Creación de usuarios con independencia de contenidos.• Opciones de administración de usuarios.• Un glosario con los conceptos más importantes enunciados en los

contenidos de la herramienta; y facilidades para añadir nuevosconceptos.

Las siguientes imágenes del software GAIA dan una idea del ambiente queofrece al usuario para brindar la posibilidad de uso de las diferentes opcionesque se describieron. Figuras 4 y 5

Figura 4. Mostrando un Artículo (Documento Interactivo).


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Figura 5. El laboratorio de modelado.

Información recopilada y modelos desarrollados y reproducidos.

Para iniciar el estudio de un tema, es recomendable que el aprendiz tengaconocimiento, al menos básico de los antecedentes de su tópico de estudio yalguna información inicial que le sirva de guía para el inicio del proceso deaprendizaje, con este fin GAIA presenta un compendio que no pretende serdefinitivo. En la siguiente tabla se encuentra un resumen de los diferentestemas.


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Tipo de Información DescripciónGuía de estudio de Dinámica desistemas aplicada al medio ambiente.

Cuestionario guía con las preguntas más frecuentes sobre ladinámica de sistemas y su aplicación al estudio del medioambiente. Estas preguntas se encuentran dentro dedocumentos interactivos de la herramienta software.

Artículos introductorios al estudio de ladinámica de sistemas.

Artículos en formato pdf. Que introducen al aprendiz en eltema.

Libro Modeling the environment, Anintroduction to system DynamicsModeling of Environmental System.(Andrew Ford).

Traducción completa del libro de Andrew Ford, aquí encuentrainformación suficiente para desarrollar un curso de dinámicade sistemas y medio ambiente para uno o dos semestres,varios ejemplos y aplicaciones de la dinámica de sistemas alestudio del medio ambiente. Los capítulos del libro seencuentran en documentos interactivos dentro de laherramienta20.

Artículos y papers que muestran laaplicación de la dinámica de sistemas enel estudio de fenómenos ambientales.

Encontrara información de diferentes trabajos a nivelinternacional donde se ha aplicado la dinámica de sistemaspara el estudio del medio ambiente. La mayoría de losartículos están en formato pdf y .doc

Papers que muestran el concepto de losllamados Environmental ManagementSystems (Sistemas de GestiónAmbiental)

Se muestra la relación que tiene el pensamiento sistémico y ladinámica de sistemas con los sistemas de gestión ambiental.Estos archivos están en formato pdf.

Papers donde se explica el alcance de lanorma ISO 14000

En estos articulo se muestra la relación existente entre lanorma ISO 14000, los EMS, el pensamiento sistémico y ladinámica de sistemas.

Además del material teórico, se cuenta con un conjunto de modelos resultadode un proceso de reproducción y desarrollo realizado con la colaboración delos estudiantes de la materia sistemas dinámicos II del pregrado de ingenieríade sistemas y con los estudiantes de la especialización en ingenieríaambiental de la Universidad Industrial de Santander. Se identifican tresgrandes grupos de modelos dentro de la herramienta de acuerdo a su origen:

Origen del modelo (tipo de trabajo) DescripciónReproducción modelos Libro Modelingthe Environment de Andrew Ford.

Reproducción de todos los modelos y aplicaciones de laDinámica de Sistemas al medio ambiente que se encuentrandentro del libro.

Reproducción de tesis y trabajosinvestigativos que utilicen la Dinámica deSistemas para estudiar fenómenos detipo ambiental.

Reproducción del modelo de “Efectos de Contenidos Húmedosen Rellenos Sanitarios”. Es una Tesis de Grado presentada enla facultad de Ingeniería y Administración del Instituto deTecnología de la Fuerza Armada (En Estados Unidos) paraobtener el titulo de Master de Ciencias en Ingeniería yAdministración Ambiental. Su autor es: Craig P. Eck

Elaboración de modelos prototipos dediferentes fenómenos ambientales conlos estudiantes de pregrado y laespecialización en ingeniería ambiental.

Estos modelos a los cuales se hace referencia abarcan entreotros los siguientes temas:Cadena Alimenticia.Cambio Global del Medio ambiente.Modelos Depredador-Presa.Ciclos Básicos de la Naturaleza.Contaminación de aguas.Contaminación aire.Deforestación.Efecto Invernadero.Manejo de Basuras.Se denominan prototipos pues no son elaborados porexpertos en los temas mencionados y no tienen la rigurosidadde un trabajo investigativo como en caso del modelo de“Efectos de Contenidos Húmedos en Rellenos Sanitarios”.

20 Mas adelante en el artículo se explicara con más detalle el concepto de documentointeractivo.


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Tecnologías utilizadas para el desarrollo del software.

Para lograr que la herramienta cobijara las características mencionadas, senecesito de la puesta en práctica de varias tecnologías informáticas yplataformas de desarrollo. Figura 6.

Figura 6. Tecnologías y herramientas utilizadas para desarrollar GAIA.

Módulos funcionales de GAIA 1.0

GAIA 1.0 guarda toda la información dentro de una base de datos access,incluyendo los modelos y elementos multimediales que pueden estarcontenidos dentro de un articulo (documento interactivo). Figura 7.

Figura 7. Módulos funcionales más importantes.


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Más información técnica del desarrollo de GAIA 1.0 se encuentra en el informede la tesis que dio origen a este software. (Méndez, Santamaría, 2004)

Otros alcances.

Finalmente hay que mencionar que GAIA 1.0, puede ser usada comoplataforma para mostrar la utilidad de la D.S. en diferentes áreas delconocimiento, es posible que la base de datos sea alimentada con otroscontenidos donde la dinámica de sistemas sea utilizada en el estudio defenómenos de X disciplina.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

El propósito de difundir la utilización de la D.S. en el estudio de diferentesramas del conocimiento puede ser asistido mediante la elaboración deplataformas computacionales que muestren contenidos y aplicaciones deejemplo de la dinámica de sistemas en temas de interés para algunacomunidad científica.

Puede ser apropiado para la difusión de la dinámica de sistemas repetir esteejercicio de acopio de contenidos en otras áreas de estudio y utilizar laplataforma software desarrollada para así contribuir con la difusión de ladinámica de sistemas.

La ingeniería de software y la D.S. tienen aún mucho por hacer en el reto dedifusión del paradigma dinámico Sistémico y el desarrollar propuestas y útilesa este fin constituye una tarea estratégica de la comunidad comprometidacon este reto.

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