miércoles, 19 de junio de 2013

La retroalimentación negativa y sistema de control



En el capítulo anterior observamos que los sistemas vivos en general, poseen una característica que los lleva no sólo a permanecer (o sobrevivir) sino a crecer y expandirse. Es lo que hemos denominado el principío de la organización.

Ahora bien, para poder llevar a cabo esta función (aparte de aquellas que caracterizan al sistema) es indispensable que se desarrolle una capacidad de adaptación con el medio o entorno que rodea al sistema, es decir, que lleguen a poseer los mecanismos necesarios para modificar su conducta a medida que las exigencias del medio lo requieran.

Esto significa que el sistema debe estar capacitado para observar ese medio, para estudiar su conducta en relación a él e informarse de los resultados y consecuencias de esa conducta para la existencia y la vida futura del sistema. En otras palabras, debe controlar su conducta, con el fin de regularla de un modo conveniente para su supervivencia. Esto nos conduce de lleno a examinar la conducta especial de los sistemas: su autocontrol y los mecanismos o comportamientos diseñados para llevar a cabo esta actividad.

De hecho, entramos en el campo de la Cibernética, siguiendo la definición y el concepto que a este campo de estudios le asigna N. Wiener, especialmente en lo que ya hemos denominado "retroalimentación negativa"



La retroalimentación negativa y sistema de control
Hemos señalado que en general los sistemas tienden a mantenerse en equilibrio, sea estadístico u homeostático (estado permanente) y que actúan sobre ellos dos fuerzas: una que trata de impedir los cambios bruscos y otra que impulsa al sistema a cambiar, pero en forma lenta y evolutiva.

Por otra parte, cuando hablábamos de la comunicación de retroalimentación en el capítulo anterior, señalábamos que este tipo especial de información tendía a mantener al sistema dentro del programa o plan que éste se había fijado para alcanzar su objetivo. En otras palabras, cuando el sistema se desvía de su camino, la información de retroalimentación advierte este cambio a los centros decisionales del sistema y éstos toman las medidas necesarias para iniciar acciones correctivas que deben hacer retornar al sistema a su camino original. Cuando la información de retroalimentación es utilizada en este sentido, decimos que la comunicación de retroalimentación es negativa (o simplemente retroalimentación negativa).

Si recordamos nuestra caminata a ciegas por el pasillo, podemos observar que los pasos correctivos que seguían a la comunicación de retroalimentación (el golpe del bastón contra la muralla izquierda) eran opuestos al movimiento original que nos conducía hacia la pared. Como nos acercábamos peligrosamente hacia la pared izquierda, debido a que la dirección de nuestra caminata se inclinaba en ese sentido, la acción correctiva hacía cambiar nuestra dirección ligeramente hacia la derecha. Si la "corrección" fuera lo contrario, entonces sólo estaríamos apoyando a la dirección inicial y tendríamos ahora una comunicación de retroalimentación positiva, que nos llevaría rápidamente a chocar contra la pared. (Sobre este tipo particular de comunicación de retroalimentación nos extenderemos en el punto siguiente).

En general, para su control apropiado, la comunicación de retroalimentación debe ser siempre negativa.

La siguiente imágen ilustra cómo la función de retroalimentación negativa se agrega a la función de conversión a través de la corriente de entrada para producir una corriente de salida modificada.




En este caso observemos que parte de la corriente de salida retroalimenta a la corriente de entrada. El rectángulo inferior [F(y)] determina cuánto y en qué forma será retroalimentada la corriente de salida.

La corriente de entrada (x) se encuentra representada por una flecha con sentido positivo, mientras que la retroalimentación está indicada por una flecha negativa. En este caso, la corriente de entrada es reducida por la cantidad de retroalimentación negativa y el efecto sobre la corriente de salida será limitarla o modificarla.

x = Corriente de entrada
y = Corriente de salida
F(x) = Función de conversión de la corriente de entrada
F(y)= Función de conversión de la corriente de salida originadapor la información de retroalimentación.

Generalmente un sistema con retroalimentación es frecuentemente denominado sistema con circuito cerrado.

Un buen ejemplo de este sistema de control a través de comunicación de retroalimentación negativa es la conducta de un automóvil. Supongamos que viajamos de Santiago a Valparaiso, y decidimos cruzar la recta de Casablanca a una velocidad de 100 km/hr. Este es nuestro objetivo. En este caso, la corriente de entrada (x) será la presión que ejerce nuestro pie en el acelerador. La función d e conversión [F(x )] será el motor, especialmente aquellos subsistemas que se relacionan con la velocidad del vehículo. La corriente de salida (y) será justamente la velocidad. El marca-kilómetros, al indicar nuestra velocidad (es decir, al medir la corriente de salida) actúa como comunicación de retroalimentación, la que es captada por nuestro aparato sensor: la vista. Supongamos que el marca-kilómetros indica 100 km/hr.
Entonces esta información captada por nuestra vista va al cerebro donde sufre una conversión [F(y)] y del cerebro sale una orden dirigida al pie que tenemos en el acelerador cuyo efecto será corregir la presión que éste ejerce sobre ese pedal. Así, a la presión inicial que constituía la corriente de entrada (x), la retroalimentación aplica una nueva presión (esta vez negativa) cuya suma algebraica da como resultado una menor presión, es decir, una cantidad de energía como corriente de entrada. Indudablemente que, ante un cambio en la corriente de entrada, la corriente de salida también sufre un cambio: la velocidad disminuye. Si ahora llega a 100, que es nuestro objetivo, la comunicación de retroalimentación se hace igual a 0. Esto significa que vamos bien encaminados. Toda esta operación será repetida cuando nuevamente recibamos una comunicación de retroalimentación que indique una nueva diferencia.


Todo este mecanismo constituye lo que se ha dado en denominar "sistemas (o subsistemas) de control" y, el esquema presentado en la siguiente figura lo describe gráficamente.



Generalizando lo dicho hasta aquí podemos distinguir varios aspectos o partes que constituyen un sistema de control. Ellos son:

a) Una variable: que es el elemento (o programa de objetivo) que se desea controlar. En nuestro caso la variable la constituye la velocidad a que avanza el automóvil.
b) Mecanismos sensores: que son sensibles para medir las variaciones o los cambios de la variable. En el caso presentado estos mecanismos sensores son el marca-kilómetros, nuestra vista y las funciones interpretativas de nuestro cerebro.
c) Medios motores: a través de los cuales se pueden desarrollar las acciones correctivas. En nuestro caso ellos son las neuronas y el sistema muscular que mueve el pie para una mayor o menor presión.
d) Fuente de energía: que entrega la energía necesaria para cualquier tipo de actividad. Por ejemplo la energía almacenada de nuestro cuerpo para poder llevar a cabo el movimiento del pie sobre el pedal. También debemos cónsiderar la fuente de energía que mueve al motor.
e) Retroalimentación: mediante la cual, a través de la comunicación del estado de la variable por los sensores, se logran llevar a cabo las acciones correctivas. En el caso del automovilista, éstas son las decisiones del cerebro, una vez que recibe la información (de retroalimentación) proporcionada por el marca kilómetros y transmitidas por la vista y los nervios correspondientes.

Estos cinco elementos se encuentran en cualquier sistema de control, ya sea de la presión de la sangre, la temperatura de un cuarto, de un proceso industrial o de la conducta de individuos, grupos o comunidades. Desafortunadamente no siempre es posible identificar con facilidad las partes específicas del sistema a que corresponde cada una de estas actividades.

Otra característica de este sistema de control basado en la comunicación de retroalimentación negativa es que sus elementos (los cinco recién señalados) deben ser lo suficientemente sensitivos y rápidos como para satisfacer los requisitos específicos para cada función o elementos de control. Así, si nuestra caminata "a ciegas" la realizamos con una velocidad baja, es bien probable que logremos pasar la prueba con éxito, ya que estamos dando tiempo suficiente al sistema de control para que actúen sus diferentes partes y se logren llevar a cabo correcciones a tiempo. Sin embargo, si decidimos cruzar el pasillo a la carrera (y siempre a ciegas), por más rápido que movamos el bastón de izquierda a la derecha, con toda seguridad chocaremos varias veces con las paredes.
Esto es debido fundamentalmente a que la velocidad con que avanzamos puede ser superior a la velocidad con que el cerebro capta la comunicación de retroalimentación, decide la acción correctiva y, finalmente, hace accionar los medios motores con e l fin de revertir la dirección o la conducta.

Podemos observar en nuestro ejemplo del paseo por el pasillo, que este sistema de control encierra una serie de transformaciones o funciones de conversión. El cerebro, en forma activa, inicia las actividades musculares de los pies y manos. La señal producida por el golpe del bastón en la pared produce sonido y señales sensoriales a la mano y el oído, las que se convierten por el cerebro en información importante. El metabolismo de cuerpo energiza toda la operación. En otros sistemas de control de tipo mecánico también existe esta alta serie de transformaciones ya que, muchos de ellos, son réplicas de control cerebral.

A través de este sistema de control, basado en la retroalimentación negativa, los sistemas tienden a mantener una conducta relativamente estable, ya que este mecanismo está constantemente vigilando el comportamiento del sistema y tomando las medidas necesarias para que se mantenga dentro de los límites deseados. En otras palabras, se trata que la variable (nuestro elemento controlado) esté oscilando siempre dentro de los valores o estados permitidos. Mientras el sistema se mantenga dentro de esos estados, no se tomarán acciones correctivas. Estas sólo aparecerán cuando la variable cruce y salga de los límites impuestos.

Estas ideas del control por retroalimentación negativa han dado origen a numerosos sistemas de control "por excepción" dentro de los sistemas sociales industriales. La idea central es dejar en libertad a los niveles operacionales para determinar la variable y sólo tomar acción (a niveles superiores) cuando se informa que la variable ha salido de sus valores permitidos y, lo que constituye una excepción, cuando el nivel operacional particular no posee los recursos necesarios (por ejemplo, capacidad decisional) para solucionar el problema. Este sistema, a diferencia de otros más tradicionales en que los valores arrojados por la comunicación de retroalimentación son discutidos por aquellos niveles superiores del sistema, permite una mayor descentralización de las operaciones y libera a los niveles decisionales de trabajos de rutina. Ellos sólo entran en acción cuando es necesario, es decir, cuando el control de la variable ha escapado de las manos de los niveles operacionales directamente responsables de ella.

Veamos ahora la aplicación de la comunicación de retroalimentación positiva, tema del próximo punto. Sin embargo, antes de seguir adelante conviene hacer una aclaración. En realidad la comunicación de retroalimentación es sólo una. El carácter de positivo o negativo está dado por el tipo de acción que tome el cerebro del individuo, en el caso de la caminata "a ciegas" o los centros decisionales de los sistemas sociales.

En general podemos señalar que, cuando se modifica la conducta del sistema y se dejan constantes los objetivos, nos encotramos ante la retroalimentación negativa. Cuando se mantiene la conducta del sistema y se modifican los objetivos entonces nos encontramos frente a una retroalimentación positiva.




Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!  

 


2 comentarios:

  1. Respuestas
    1. Hola Anónimo, gracias por la visita...
      No entendí muy bien tu consulta...
      Entre tanto mis mejores deseos... Hasta cualquier instante...

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