Funcionamiento de los sistemas

6.1. Definición del funcionamiento

La mayoría de los sistemas complejos y específicamente los que tratamos en este trabajo, se desempeñan de acuerdo con lo que llamaremos una curva de funcionamiento. Hall llama curva de poder o potencia¹, a la curva que se puede visualizar gráficamente con la entrada (system input) en el eje X y la eficiencia en el eje Y. Al principio, la curva puede mostrar que pequeños aumentos en la entrada llevan a grandes saltos en el rendimiento. Sin embargo, después de alcanzar cierto nivel de entrada, el rendimiento adicional que se obtiene por cada unidad adicional de entrada empieza a disminuir. Esta fase representa el principio de rendimientos decrecientes.

 

De manera semejante, la curva de funcionamiento que proponemos se puede visualizar gráficamente con el tiempo (duración del sistema) en el eje X y su eficiencia (proporcional a la complejidad) en el eje Y, asumiendo que los suministros de energía, materia e información son los adecuados en cada etapa; y esto nos proporciona una curva que podríamos llamar “ideal”. De no ser así la curva tomará una forma diferente, como veremos más adelante.

6.2. Definición de eficiencia

“La eficiencia es el medio por el cual se obtiene la máxima producción o rendimiento con la menor entrada o esfuerzo posible. Coloquialmente, esto se traduce como ‘obtener lo máximo de lo mínimo’. Idealmente, pequeños aumentos en esta entrada deberían generar un retorno de inversión considerable.“²

Para entender el concepto de una curva de potencia en el contexto de la eficiencia, es importante desglosar primero la idea de eficiencia y luego cómo se relaciona con la curva de potencia.

La eficiencia, en términos generales, se refiere a la relación entre los recursos invertidos en un proceso (como energía, tiempo, dinero, o materiales) y el resultado obtenido de dicho proceso. La idea es lograr el mayor resultado posible con la menor cantidad de recursos. Esto es fundamental en diversas áreas, desde la ingeniería y la economía hasta la gestión de empresas, la sostenibilidad ambiental hasta los sistemas políticos y biológicos.

Cuando hablamos de una "curva de poder" en relación con la eficiencia, estamos describiendo una relación específica entre la entrada (o inversión) y el rendimiento (o retorno) que no es lineal, sino que sigue una función de potencia. En este contexto, una curva de poder muestra cómo pequeños aumentos en la entrada pueden llevar a aumentos desproporcionadamente grandes en el rendimiento, al menos hasta cierto punto.

En resumen, una curva de poder en el contexto de la eficiencia nos ayuda a entender cómo optimizar nuestros recursos para obtener los mejores resultados posibles, reconociendo que existe un punto de equilibrio entre la entrada y el rendimiento donde la eficiencia es máxima.

6.3. Curva de funcionamiento en los sistemas complejos

Trasladando lo anterior a todos los sistemas complejos y una eficiencia máxima como meta, podemos transformar la curva de poder (power curve) de Hall para obtener una trayectoria (curva) de cualquier sistema complejo en función del tiempo y de su eficiencia como se muestra en la siguiente figura, donde se evidencian las posibles etapas por las que se considera pasan los sistemas materiales que se desarrollan plenamente. A esta curva le llamamos curva de funcionamiento

Para que se pueda interpretar mejor este esquema aclaramos que todo sistema material está sujeto a la entropía, de manera que es inevitable su declive y extinción. No así los sistemas mentales, que no están sujetos a la entropía y son conocimiento, a diferencia del conocimiento que está vinculado a la materia. Y estos sistemas mentales nunca decrecen, pues el conocimiento se acumula.

Todo sistema, incluyendo el universo mismo, tiene cuatro fases fundamentales que pueden subdividirse, de modo que han sido estudiados separadamente. Además, cuatro puntos o umbrales marcan el cambio de fase en la evolución del sistema. Hacemos énfasis en que cada etapa tiene diferente duración, como más adelante se ejemplificará.

 

El segmento O-D marca la duración del sistema, que se divide en cuatro fases básicas:

1.- Preparación o gestación, OA – fase en la cual la entropía se mantiene en niveles bajos y predomina el principio que llamaremos complejidad-información (Ver capítulo 10, “Los principios primordiales”), que abarca leyes que obligan al crecimiento y desarrollo de los sistemas desde sus etapas más básicas hasta alcanzar un nivel de orden que pueda ser desorganizado por la entropía.

2.- Crecimiento acelerado, AB – Fase de desarrollo en la que se incrementa la eficiencia de manera exponencial, domina el principio de la complejidad y la información y las leyes que de este principio se derivan (de unión y cooperación). En los sistemas (incluyendo los biológicos), surgen las estructuras disipativas que invierten su entropía a costo de incrementar la entropía del entorno.

3.- Incertidumbre BC – Fase de interacción entre estructuras disipativas y entropía. Período en el que se establece una interacción dialéctica entre los principios constructivos y la entropía. En esta fase se presentan puntos o breves periodos de decisión o resolución (ver figura) y está caracterizado por fluctuaciones, eventos que incrementan o decrementan la eficiencia de los sistemas.

4.- Decaimiento CD – Fase en la cual domina la entropía y que termina con la desintegración del sistema; es decir, la desaparición del sistema como tal.

Cada sistema en particular tiene diferente duración de las etapas y las líneas sólo indicarían un promedio de la eficiencia que puede tener variaciones; pueden tener muy diferentes caminos y duraciones pero, siempre que completen su ciclo, pasan por los puntos marcados en O, A, B, C y D:

O - Origen

A – Punto de inflexión a un crecimiento acelerado de la eficiencia

B – Punto de inflexión hacia la etapa de incertidumbre

C – Punto de culminación (máxima eficiencia)

D – Final del sistema

Aunque el esquema es para cualquier sistema que cumple todo el ciclo de fases, cada sistema tiene su propia duración y puede extinguirse en cualquier punto de su proceso. En otras palabras, la entropía puede intervenir en cualquier punto del funcionamiento del sistema, causando una crisis que puede ser controlada y hasta revertida, sustentando al sistema con materia y energía e información. Sin embargo, si el sistema no es suficientemente sustentado, la entropía lo conduce a un estancamiento temporáneo o a la extinción inmediata que constituye una catástrofe.

La fase que nombramos de incertidumbre BC, requiere una explicación que es indispensable al tratar la evolución humana: En el esquema general de un sistema ideal, la trayectoria del sistema es sólo un promedio de las crisis que se suceden en esta fase, por lo que a continuación la aclaramos.

En el punto de culminación, cuando la entropía se manifiesta claramente, se produce un fenómeno importante que determina el futuro de la evolución del sistema, la eficiencia tiende a disminuir. Este fenómeno sucede en un breve lapso o “punto” de decisión, en el que el sistema tiene tres alternativas:

1.-Seguir un equilibrio dinámico con base en fluctuaciones, después de las cuales la entropía se revierte a base de sustentar al sistema con información, energía y materia, hasta llegar al punto C de retornos negativos, cuando la entropía inexorablemente conduce al sistema a su extinción.

2.-Seguir un equilibrio estático en el cual se revierte sólo parcialmente la entropía y se alarga la duración del sistema que va en decaimiento.

3.-Destrucción o catástrofe, extinción súbita del sistema, que puede deberse a múltiples causas. Las catástrofes pueden suceder en cualquier fase de la evolución del sistema.

En la etapa de incertidumbre, cuando el sistema sigue el comportamiento de equilibrio dinámico, ocurren fluctuaciones que pueden ser de dos tipos básicos:

-Las fluctuaciones no trascendentales inducen cambios que no alteran las relaciones fundamentales que caracterizan la estructura; para nosotros se manifiestan en los procesos adaptativos.

-Las fluctuaciones que exceden “umbrales” definidos para cada situación particular y que producen disrupciones de las estructuras. En este caso, la disrupción de la estructura depende no sólo de la magnitud de la fluctuación sino también de sus propiedades intrínsecas, las cuales se designan como condiciones de estabilidad del sistema.

Estabilidad e inestabilidad son por consiguiente propiedades estructurales del sistema, con base en las cuales se definen otras propiedades también estructurales, tales como vulnerabilidad, propiedad de una estructura que la torna inestable bajo la acción de perturbaciones, o resiliencia, capacidad para retornar a una condición original de equilibrio después de una perturbación. Para nosotros estos procesos pueden ser eventos críticos que incrementan o decrementan la complejidad de los sistemas.

6.4. Descripción de curva de poder

De acuerdo con Hall, se puede con facilidad graficar la curva de poder de múltiples sistemas y pone como ejemplo la práctica de la medicina:

“Como muchos sistemas físicos, los organismos se adhieren a una curva de poder. Al principio, el crecimiento domina con fuerza suficiente para detener las reacciones bioquímicas adversas [estructuras disipativas que siguen el principio de la complejidad-información]. Luego, el ímpetu de los organismos decae, y varios desórdenes se establecen o se manifiestan de otro modo [fase de incertidumbre]. Eventualmente, estos trastornos abruman el sistema y resultan en la muerte [fase entrópica]. Una de las causas para llegar más temprano o más tarde a este punto de rendimientos decrecientes es que la ciencia médica ahora se ocupa con éxito de la mayoría de los trastornos hasta que el número de ellos en una persona se vuelve abrumador. Sin embargo, es posible que la medicina haya llegado al punto en que su capacidad de alargar la vida esté limitada a reducir los trastornos fisiológicos producidos por los agentes ambientales negativos. Es decir, llega un punto en el que es imposible para la medicina combatir la entropía.”

6.5. Descripción y ejemplos de curva de funcionamiento

Ahora describiremos una curva de funcionamiento para un ser humano de acuerdo con su eficiencia metabólica.³ Como cada organismo tiene diferentes características metabólicas que dependen de varios factores, las curvas de funcionamiento difieren para cada organismo, por lo que sólo como ejemplo trazaremos la curva de funcionamiento para un organismo conocido (real) que ha tenido ligeras variaciones en las entradas pero que básicamente han sido los adecuados para cada etapa de su funcionamiento.

 

La fase de preparación se considera a partir de la fertilización hasta los 3 años. En este punto se inicia la fase de crecimiento que se da con base en periodos de crecimiento acelerado y periodos de crecimiento lento. Esta fase se extiende hasta los 22-25 años, cuando de llega al punto de inflexión y se inicia la fase de incertidumbre, que se prolonga hasta los 60 años, cuando se alcanza el punto de culminación y la entropía toma el mando. El organismo, en esta etapa, necesita entradas diferentes que le ayuden a mitigar un aceleramiento de la entropía, que finalmente llevará al sistema a su extinción.

Existen muchos ejemplos más, el problema para determinar en qué etapa se encuentra el sistema y poderlo estudiar de manera reduccionista es la duración de las fases. Así, el sistema económico se encuentra en la etapa de incertidumbre en la que se suceden crisis y eventos que revierten la entropía, manteniendo por un tiempo determinado un crecimiento, hasta llegar al punto de culminación, pero la etapa entrópica también puede tener etapas en que la entropía se revierte y es muy difícil, sin el análisis de un muy largo periodo, identificar la etapa en que se encuentra este sistema, que por otra parte está íntimamente relacionado al comportamiento del sistema social.

Otro ejemplo de sistema del que se puede trazar su trayectoria es el Imperio Romano. En este ejemplo, la eficiencia se puede valorar con la extensión del imperio y a su vez con su complejidad:

 

Se inició ( según la leyenda) en el año 753 aec, su período de crecimiento acelerado se puede datar en el año 348 aec. Por el año 100 aec, se puede ubicar el punto de inflexión donde inicia el período de incertidumbre con fluctuaciones que disminuyen y aumentan los territorios conquistados, el asesinato de Julio Cesar, los emperadores Julio-Claudios, hasta llegar a su máxima extensión con Trajano. En el año 138 las fronteras empiezan a retroceder y esto marca el inicio de la etapa entrópica. En el 213 estallan los conflictos en las fronteras y se da una gran crisis. Y así, sigue el desmoronamiento del imperio, con las etapas de los emperadores soldados, la de dos augustos y dos césares, la división del imperio en el año 392. En el 410 Alarico saquea Roma y en el 476, el ostrogodo Odoacro depone a Rómulo Augústulo y da fin al imperio romano de occidente.

Otro ejemplo de curva de funcionamiento es el siguiente, que nos muestra el comportamiento del índice Dow Jones (Dow Jones Industrial Average), que es uno de los índices bursátiles más conocidos y seguidos en el mundo. Este índice representa el desempeño de 30 grandes empresas públicas que cotizan en las bolsas de valores de Estados Unidos, específicamente en la Bolsa de Nueva York (NYSE).

 

La curva de funcionamiento nos muestra claramente que el índice Dow Jones se encuentra en la fase de incertidumbre marcada por fuertes fluctuaciones y que puede prolongarse más o menos tiempo, pero llegará a un punto de culminación cuando el sistema ya no soporte más iniciativa humana y se iniciará la fase de decaimiento.

6.6. Conclusión

En este capítulo, hemos explorado la naturaleza del funcionamiento de los sistemas complejos a través del concepto de la curva de funcionamiento. Entendemos que la eficiencia de un sistema no es constante, sino que varía a lo largo del tiempo, siguiendo una trayectoria que puede ser dividida en cuatro fases: preparación, crecimiento acelerado, incertidumbre y decaimiento. Este patrón refleja la interacción entre los principios de complejidad-información y la entropía, que inevitablemente influye en el destino de todos los sistemas materiales.

La curva de funcionamiento nos proporciona una herramienta valiosa para comprender y predecir el comportamiento de diversos sistemas, desde organismos biológicos hasta civilizaciones enteras. Hemos visto cómo la eficiencia de un sistema puede aumentar rápidamente en sus primeras etapas, sólo para enfrentar rendimientos decrecientes a medida que se acerca a su punto de culminación, seguido por una fase de declive debido al predominio de la entropía.

Al aplicar estos conceptos a ejemplos específicos, como el metabolismo humano y el Imperio Romano, hemos ilustrado cómo las variaciones en la eficiencia y la interacción con la entropía pueden trazar la historia de un sistema. La capacidad para revertir temporalmente la entropía y prolongar la vida de un sistema, ya sea mediante la medicina en los organismos o mediante reformas en las civilizaciones, subraya la importancia de gestionar adecuadamente los recursos y adaptarse a las fluctuaciones.

En resumen, la curva de funcionamiento es una representación poderosa de la dinámica interna de los sistemas complejos, ofreciéndonos una visión clara de las etapas de crecimiento, estabilidad y declive que todos los sistemas materiales experimentan inevitablemente. Esta comprensión nos equipa mejor para anticipar y mitigar las crisis, al tiempo que reconoce la inevitabilidad del cambio y la entropía en la evolución de los sistemas. Y como ejemplo presentamos la curva de funcionamiento del índice Dow Jones que se utiliza para medir la salud financiera del mercado. Se considera un buen indicador de cómo están funcionando las empresas más grandes y conocidas del país.