SISTEMAS COMPLEJOS,VIRTUALIDAD Y HERRAMIENTAS PARA LA CREACIÓN DE AMBIENTES VIRTUALES

LOS SISTEMAS COMPLEJOS, LA VIRTUALIDAD Y LOS AMBIENTES VIRTUALES DE APRENDIZAJE

AQUILIO AYOLA PEÑA ELSY RUÌZ DÌAZ PEDRO ROMERO ANAYA

TUTOR DOCTORANDO EN ANTROPOLOGÌA: ANDRÈS LARA R.

UNIVERSIDAD DEL AREA ANDINA ESPECIALIZACIÒN EN PEDAGOGÌA PARA LA DOCENCIA UNIVERSITARIA CREACIÒN Y UTILIZACIÒN DE AMBIENTES VIRTUALES DE APRENDIZAJE EL COPEY-CESAR, ABRIL 25 DE 20011

INTRODUCCION

La teoría de sistemas es un método: método: que nos permite unir y organizar los conocimientos con

la

intención

de

una

mayor

eficacia

de

acción.

Engloba la totalidad de los elementos del sistema estudiado así como las interacciones que existen

entre

los

elementos

y

la

interdependencia

entre

ambos.

La Teoría General de Sistemas fue concebida por Bertalanffy en la década de 1940, con el fin de constituir un modelo práctico para conceptualizar los fenómenos que la reducción mecanicista de la ciencia clásica no podía explicar. En particular, la teoría general de sistemas parece proporcionar un marco teórico unificador tanto para las ciencias naturales como para las sociales, que necesitaban emplear conceptos tales como "organización", "totalidad", globalidad e "interacción dinámica; lo lineal es sustituido por lo circular, ninguno de los cuales era fácilmente estudiable por los métodos analíticos de las ciencias puras.

Lo

individual

perdía

importancia

ante

el

enfoque

interdisciplinario.

El mecanicismo veía el mundo seccionado en partes cada vez más pequeñas, la teoría de los sistemas

veía

la

realidad

como

estructuras

cada

vez

más

grandes.

La Teoría General de Sistemas, que había recibido influencias del campo matemático (teoría de los tipos lógicos y de grupos) presentaba un universo compuesto por acúmulos de energía y materia (sistemas), organizados en subsistemas e interrelacionados unos con otros. Esta teoría aplicada a la psiquiatría, venía a integrar los enfoques biológicos, dinámicos y sociales, e intentaba, desde una perspectiva global, dar un nuevo enfoque al

diagnóstico,

a

la

psicopatología

y

a

la

terapéutica.

Sistema es un conjunto de elementos en interacción dinámica en función de una finalidad de que se compone un sistema. Los sistemas complejos permiten simular y comprender una gama amplia de fenómenos, que van desde los fenómenos biológicos a los sociales. Los algoritmos usados sistemas complejos son cercanos a los evolutivos y bioinspirados. Aparte de compartir una fuente de inspiración, los fenómenos naturales, comparten herramientas: sistemas basados en reglas borrosas, redes neuronales, y algoritmos evolutivos (…).

La ciencia de los sistemas complejos trata de describir diferentes sistemas (biológicos, sociales, culturales) haciendo énfasis en su descomposición en elementos simples y la interacción entre los mismos, que da lugar a lo que se denomina un comportamiento emergente, o no diseñado desde el principio. . En este trabajo esbozaremos un ejemplo de sistema complejo, específicamente el que tiene que ver con el

ecosistema, mostraremos los distintos ambientes y estados que se dan en él y

la manera cómo interactúan sus subsistemas. Por otra parte, nos referiremos a lo que entendemos por virtualidad y realidad virtual y comentaremos acerca de algunas herramientas que nos podrían ser útiles para la creación y uso de ambientes virtuales de aprendizaje (AVA).

EL ECOSISTEMA: UN SISTEMA COMPLEJO

1. ¿Qué se hizo?

El grupo trabajó sobre el ecosistema como un sistema complejo en el cual se establecen las características estudiadas, así: subsistemas interconectados, aspectos convencionales, aspectos simples, surgimiento de vínculos ocultos al observador, interdependencia, cualidad de infinito, espacio, tiempo y el caos.

Ver anexo 1

2. ¿Por qué se hizo?

El trabajo se realizó como una forma de explicar y entender lo que son los sistemas complejos (Rizoma) y también porque son un acercamiento más efectivo a la realidad y el grupo consideró que el ecosistema es un ejemplo adecuado para representar la definición de un sistema complejo y sus características.

3. ¿Para qué sirve?

Este tipo de aprendizajes o ayudas educativas permiten hacer mayor claridad sobre temas específicos, en forma más práctica, innovadora y eficiente, la cual le permite al educando acercarse más a la realidad de la temática estudiada, por tratarse de una buena herramienta pedagógica que se aleja de la metodología tradicional y se identifica con estrategias más actualizadas del sistema educativo actual.

4. ¿Cuál herramienta sirve?

Consideramos que la herramienta más adecuada en este caso es la de NETLOGO, puesto que es un entorno de modelado programable para simular fenómenos o ambientes naturales y sociales, es especialmente apta para los sistemas complejos. Los modeladores pueden dar instrucciones a cientos o a miles de agentes, todos funcionando de forma independiente, esto permite explorar la conexión entre el comportamiento del nivel micro de los individuos y los patrones de nivel macro que surgen de la interacción de muchas personas y de subsistemas.

NETLOGO permite a los estudiantes abrir simulaciones y jugar con ellas, explorar su comportamiento bajo diversas condiciones.

¿Qué es virtual? Etimológicamente, esta palabra proviene del latín VIRTUS, que significa FUERZA o VIRTUD. Es un adjetivo que en su sentido original hace referencia a aquello que tiene VIRTUD para producir un efecto, pese a que no lo produce. El concepto de todas formas está asociado a lo que existe en apariencia y no real o físicamente. Este término es muy usado en el ámbito de la INFORMATICA Y LA TECNOLOGIA, para nombrar a la realidad construida por medio de sistemas o formatos digitales.

La virtualidad establece una nueva forma de relación entre el uso de las coordenadas de espacio y de tiempo, supera las barreras espaciotemporales y configura un entorno en el que la información y la comunicación se nos muestran accesibles desde perspectivas hasta ahora desconocidas al menos en cuanto a su volumen y posibilidades. La realidad virtual

permite la generación de entornos de interacción que separen la necesidad de compartir el espacio-tiempo, facilitando en este caso nuevos contextos de intercambio y comunicación.

Autores como Lévy, han señalado la existencia de diferentes

niveles de virtualidad en su

relación con la dimensión bidimensional/tridimensional y su relación con la realidad. Yendo desde un continuo que comienza con una menor virtualidad de aquellos aspectos que nos alejan de la realidad o que categorizamos a priori como claramente imaginarios o ilusorios, aumentando con lo bidimensional, hasta las posibilidades que ofrece la tridimensionalidad en su relación de semejanza o analogía con lo real.

La realidad virtual ha eliminado la frontera existente entre

realidad e irrealidad. No se

trata en este caso de la imposibilidad de separación entre lo real y aquello que no lo es, sino la difusión de los límites que los separan. La amplia variedad de posibilidades que ésta ofrece,

ha

facilitado

el

establecimiento

de

un

estatus

de

realidad,

sustentado

fundamentalmente en tres aspectos:

La realidad virtual es

compartida con otras personas. Se centra generalmente en la

interacción interpersonal, que a pesar de no producirse en el mismo espacio-tiempo, si es percibida como un acto colectivo. Tiene una estrecha relación con el

mundo físico dada su interrelación e influencia

mutua. La experiencia en la realidad virtual viene mediada por la experiencia en el mundo real y ésta es influida por lo que allí es experimentado. Está interconectada con la

producción artística, ya que se convierte en un espacio

más de creación con motivaciones estéticas.

La generación de nuevas oportunidades en entornos diversos ha facilitado la existencia de posibilidades emergentes para la reconstrucción de la propia identidad. Los entornos virtuales, y más concretamente la realidad virtual, han generado un espacio de moratoria para la construcción de la identidad sustentada en la creación de más de un yo. La existencia de estas identidades múltiples favorece la experimentación, pudiendo adoptar, potenciar o desestimar aspectos puestos en práctica en estos entornos, en la propia cotidianidad. Se trataría pues de un espacio de interrelación entre los espacios cotidianos y la realidad virtual, en que las propias experiencias en estos entornos producen una mutua influencia, generando una ruptura de las fronteras entre ambos.

Inmersión y navegación La realidad virtual puede ser de dos tipos:

inmersiva

y   no

inmersiva.

Los métodos

inmersivos de realidad virtual con frecuencia se ligan a un ambiente tridimensional creado por un ordenador, el cual se manipula a través de cascos, guantes u otros dispositivos que capturan la posición y rotación de diferentes partes del cuerpo humano. La realidad virtual no inmersiva también utiliza el ordenador y se vale de medios como el que actualmente nos ofrece Internet, en el cual podemos interactuar en tiempo real con diferentes personas en espacios y ambientes que en realidad no existen sin la necesidad de dispositivos adicionales al ordenador. Nos acercamos en este caso a la navegación, a través de la cual ofrecemos al sujeto la posibilidad de experimentar (moverse, desplazarse, sentir) determinados espacios, mundos, lugares, como si se encontrase en ellos.

La realidad virtual no inmersiva ofrece un nuevo mundo a través de una ventana de escritorio. Este enfoque no inmersivo tiene varias ventajas sobre el enfoque inmersivo

como son el bajo costo y fácil y rápida aceptación de los usuarios. Los dispositivos inmersivos son de alto costo y generalmente el usuario prefiere manipular el ambiente virtual por medio de dispositivos familiares como son el teclado y el ratón que por medio de cascos pesados o guantes.

El alto precio de los dispositivos inmersivos ha generalizado el uso de ambientes virtuales fáciles de manipular por medio de dispositivos más sencillos, como es el ejemplo del importante negocio de las videoconsolas o los juegos en los que numerosos usuarios interactúan a través de Internet. Es a través de Internet como nace VRML, que es un estándar para la creación de estos mundos virtuales no inmersivos, que provee un conjunto de primitivas para el modelaje tridimensional y permite dar comportamiento a los objetos y asignar diferentes animaciones que pueden ser activadas por los usuarios.

Por último hay que destacar algunas mejoras que facilitan los sistemas de realidad virtual, en lo que se refiere al tratamiento de enfermedades relativas a problemas de movilidad.

Realidad virtual (VR) es un término que se aplica a entornos simulados por computadora que pueden simular la presencia física en lugares en el mundo real, así como en mundos imaginarios. Entornos de realidad virtual más actuales son experiencias principalmente visuales, aparece en una pantalla de ordenador o a través de especial

muestra

estereoscópica, pero algunas simulaciones incluyen información sensorial adicional, tales como sonido a través de altavoces o auriculares. Algunos avanzados, táctil sistemas ahora incluyen información táctil, generalmente conocido como fuerza de comentarios, médica y las aplicaciones de juegos. Además, la realidad virtual abarca entornos de comunicación

remota que proporcionan presencia virtual de los usuarios con los conceptos de telepresencia y telexistence. o un artefacto virtual (VA) ya sea mediante el uso de dispositivos de entrada estándar, como un teclado y un ratón, o a través de dispositivos multimodal como un guante de cable, Polhemus y cintas omnidireccionales. El entorno simulado puede ser similar al mundo real, por ejemplo, en simulaciones para la formación de piloto o combate, o puede diferenciarse de la realidad, como en los juegos VR. En la práctica, es actualmente muy difícil crear una experiencia de realidad virtual de alta fidelidad, debido en gran parte al técnicas limitaciones a la potencia de procesamiento, la resolución de imagen y ancho de banda de comunicación; Sin embargo, los defensores de la tecnología la esperanza de que se superen las limitaciones como procesador, imágenes, y tecnologías de la comunicación de datos a ser más potente y rentable con el tiempo.

Aproximación al concepto de virtualidad Diversos constructos caracterizados por el adjetivo „virtual‟ han alcanzado una gran importancia en los campos de la informática y las telecomunicaciones, entre los que destacan la memoria virtual, el circuito virtual y la realidad virtual (Mowshowitz, 1997). Como afirma este autor, estos fenómenos tienen una gran significación teórica y empírica en el diseño e implementación de sistemas informáticos, en las redes y en la interacción persona-ordenador, respectivamente. Sin embargo, el adjetivo „virtual‟ se ha aplicado en otros constructos sociales y organizativos relacionados (Mowshowitz, 1997; McKissick, 1998), tales como la oficina virtual (Giuliano, 1982), la clase virtual (Hiltz, 1986), la corporación virtual (Davidow y Malone, 1992), el equipo virtual (Hammer y Champy, 1993) y la comunidad virtual

(Rheingold, 1993). En todas estas aplicaciones los autores estudian cómo la tecnología hace posible la virtualidad y analizan el impacto de los nuevos modos de comunicación en diversos contextos. Así, por ejemplo, según Giuliano (1982), la caracterización de la oficina virtual permite la expansión del lugar de trabajo en el tiempo y el espacio, dado que el trabajo está unido al trabajador, y no al flujo de papeles en un escritorio, de manera que el trabajo se puede realizar dondequiera que el trabajador se encuentre. Por su parte, Hiltz (1986) se centra en el estudio de la clase virtual y la utilización de la comunicación mediada por ordenador en la enseñanza universitaria, lo que supone, según esta autora, nuevas oportunidades y retos para la enseñanza, tales como liberar a los estudiantes de los rígidos programas de las actividades tradicionales en clase, permitiéndoles realizar cursos en cualquier localización y a cualquier hora, y posibilitar la aplicación de técnicas de enseñanza innovadoras (e.g., el role-playing de simulación interactiva). Hammer y Champy (1993) destacan el concepto de equipos virtuales a partir de su popular reingeniería de procesos y los describen como grupos de individuos que se unen para completar un proceso, reemplazando a la estructura departamental funcional como la unidad de trabajo definitoria de una organización. Según afirma Franke (2002), a pesar de que Mowshowitz utiliza el término de organización virtual en 1986 por primera vez, el mundo académico prestó poca atención a esta nueva aproximación de red organizativa, de modo que muchos autores consideran que este término, o más concretamente el de corporación virtual, se debe a Davidow y Malone (1992). Byrne (1993), por su parte, afirma que Jan Hopland, directivo de Digital Equipment Corporation (DEC), ya había empezado a utilizar el término de „empresa virtual‟ a finales de los años ochenta para describir una empresa que podía reunir más recursos que los que

tenía por sí sola, mediante colaboraciones tanto fuera como dentro de sus fronteras. Así, Hopland se inspiró en el mundo de la tecnología de información para utilizar el adjetivo „virtual‟; de hecho, en los primeros tiempos de los orde ordenadores nadores se empleaba el término „memoria virtual‟ para describir el modo de lograr que un ordenador actuara como si tuviera más capacidad de almacenamiento que la que realmente poseía (Byrne, 1993), disponiendo así de una memoria lógica virtualmente ilimitada. En el ámbito organizativo, esto supone considerar a la corporación virtual como una organización que tiene la esencia o los efectos de una corporación tradicional, aunque sin disponer realmente de la apariencia o estructura convencionales. En diversos trabajos recogidos en la literatura se establece que el uso de las TIC avanzadas hace posible la organización virtual, ampliando las posibilidades de la forma en que se organizan las actividades a través del espacio geográfico, el tiempo y las fronteras organizativas tradicionales (Gristock, 1997, 1998; Gosain, 1998). En este sentido, Skyrme (1998) propone tres dimensiones de la virtualidad: el espacio, el tiempo y la estructura, que, según Gristock (1997), conducen a tres tipos de virtualidad: presencia virtual, permanencia virtual y capacidades virtuales. Por un lado, la virtualidad crea la oportunidad de dispersar las actividades organizativas, de manera que los miembros de la organización pueden estar muy separados geográficamente. Esta dimensión hace referencia a la sensación de compartir el mismo entorno físico, aunque a distancia, lo que es denominado como „presencia virtual‟ (Gristock, 1997) o „telepresencia‟ (Gristock, 1998). Al mismo tiempo, Skyrme (1998) afirma que esta dimensión de la virtualidad permite a las organizaciones agregar operaciones que anteriormente estaban separadas (e.g., servicio al cliente mediante central de llamadas). No obstante, es preciso señalar diversos inconvenientes relacionados

con la dimensión espacial. En este sentido, McDonough et al. (2001) afirman que la dispersión geográfica de los miembros de un equipo afecta negativamente al grado de confianza y de cooperación entre ellos, lo que provoca, según Vartiainen (2001), que la comunicación entre los socios sea más compleja. De este modo, según este autor, la comunicación electrónica como único medio en el trabajo virtual ha sido cuestionada desde la perspectiva de desarrollo de confianza, de manera que los encuentros cara a cara “[...] se consideran irremplazables tanto para construir la confianza como para reparar la confianza destruida” (Vartiainen, 2001:7). Por su parte, la dimensión temporal se refiere a que la pertenencia a la organización es muy flexible, recogiendo la sensación de compartir el mismo marco temporal, aunque a distancia en el tiempo, lo que es denominado como „permanencia virtual‟ (Gristock, 1997) o „telepresencia temporal‟ (Gristock, 1998). De acuerdo con Skyrme (1998), esta dimensión de la virtualidad posibilita a la organización trasladar las operaciones según los husos horarios y, desde otra perspectiva, facilita la utilización flexible del tiempo, de manera que los teletrabajadores pueden combinar sus responsabilidades profesionales con sus necesidades personales. Finalmente, la virtualidad proporciona a las organizaciones el acceso a fuentes externas de recursos a través de la flexibilización de sus estructuras y la disolución de sus fronteras físicas, uniendo a personas y capacidades diferentes al objeto de desarrollar determinadas tareas (Skyrme, 1998); de ahí que se denomine a este tipo de virtualidad como „capacidades virtuales‟ (Gristock, 1997) o „telecomunidad‟ (Gristock, 1998), reflejando una sensación de comunidad, a la que uno no pertenece. Las personas pueden estar en equipos temporales u organizaciones virtuales, que existirán hasta que finalice el proyecto o el problema se

resuelva, si bien en algunas ocasiones estos equipos y organizaciones virtuales tienen cierto grado de permanencia (Skyrme, 1998). En definitiva, se puede definir la virtualidad organizativa como la que es manifestada por organizaciones cuyos miembros están separados por el espacio, el tiempo y/o las fronteras organizativas (Gristock, 1998; Snow et al., 1999), y que deben crear sus propias combinaciones de telepresencia, telepresencia temporal y telecomunidad para apoyar un intercambio de conocimiento eficaz y eficiente (Gristock, 1998).

EJEMPLO DE SIMULACIÒN, EMPLEANDO LA HERRAMIENTA NETLOGO: PREDACIÒN DEL LOBO- OVEJA

¿Qué es? Este modelo explora la estabilidad de los ecosistemas de depredador-presa. depredador-pres a. Tal sistema es llamado inestable si éste tiende en resultar en la extinción de una o más especies envueltas. En contraste, un sistema es estable si tiende a mantenerse por más periodo de tiempo, a pesar de las fluctuaciones en los tamaños de la población.

¿Cómo funciona? Hay dos variaciones principales en este modelo. En la primera variación, los lobos y las ovejas deambulan al azar alrededor del paisaje, mientras los lobos buscan ovejas para atacar. Cada paso le cuesta energía a los lobos, y ellos deben comer ovejas para recuperar su energía- cuando se les acabe la energía, ellos mueren. Para permitir que la población continúe, cada lobo u oveja tienen una fija probabilidad de reproducirse en cada momento del paso. Esta variación produce dinámicas interesantes de población, pero es en última instancia inestable.

La segunda variación incluye hierba, pasto (verde) así como también lobos y ovejas. El comportamiento de los lobos es idéntico al de la primera variación, sin embargo, esta vez las ovejas deben comer pasto para mantener su energía-Cuando se les acaba la energía, ellas mueren. Una vez que el pasto es comido, éste solamente volverá a crecer después de una cantidad fija de tiempo. Esta variación es más compleja que la primera, pero es generalmente estable.

CONCLUSIÓN

Un sistema es una reunión o conjunto de elementos relacionados que interactúan entre sí  para lograr un fin determinado. Los sistemas complejos, por otra parte, se caracterizan fundamentalmente porque su comportamiento es imprevisible. Sin embargo, complejidad no es sinónimo de complicación: este vocablo hace referencia a algo enmarañado, enredado, de difícil comprensión. En realidad, y por el momento, no existe una definición precisa y absolutamente aceptada de lo que es un sistema complejo, pero pueden darse algunas peculiaridades comunes. En primer término, está compuesto por una gran cantidad de elementos relativamente idénticos. Por ejemplo, el número de células en un organismo, o la cantidad de personas en una sociedad. En segundo lugar, la interacción entre sus elementos es local y origina un comportamiento emergente que no puede explicarse a partir de dichos elementos tomados aisladamente. Un desierto puede contener billones de granos de arena, pero sus interacciones son excesivamente simples comparadas con las que se verifican en las abejas de un enjambre. Por último, es muy difícil predecir su evolución dinámica futura; o sea, es prácticamente imposible vaticinar lo que ocurrirá más allá de un cierto horizonte temporal. Por otra parte, El impacto de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en la educación toma diversas formas para descubrir y desarrollar nuevas maneras de enseñar y aprender. La virtualidad es un concepto que, sin ser lo mismo, va asociado a este impacto tecnológico en el mundo educativo. Se trata de aprovechar, en beneficio de la educación, un espacio nuevo que la informática y las telecomunicaciones han puesto a

nuestro alcance. La reflexión sobre este aprovechamiento educativo de los ambientes virtuales no ha hecho más que empezar. Los materiales didácticos multimedia creados para posibilitar el aprendizaje son un buen ejemplo del tipo de recursos que podemos emplear para explotar al máximo la educatividad del medio virtual. Pensar, diseñar, elaborar y poner en práctica buenas acciones formativas basadas en la tecnología multimedia que nos permitan sacar el mejor provecho de la interacción en un entorno virtual de aprendizaje no es sencillo.

BIBLIOGRAFÌA

Uribe B., 2004. Dimensión Virtual (Por comparación a una Dimensión „natural‟ o física) en "Mundos Virtuales trabajo e investigación en mundos virtuales habitables". pp 17 -54 Wilensky U., 1999, Netlogo 4.0.3. Center for Connected Learning and Computer Based Modeling, Northwestern University. Accesado en: http://ccl.northwestern.edu.netlogo/  http://ccl.northwestern.edu.netlogo/ .. Facundo, A. 2003. La educación superior virtual en Colombia. Bogotá: UNESCO /  IESALC. Valenzuela, J.; Zúñiga, Mª Eugenia; Iriarte, Patricio; Palant, Mónica; Rojas, Angélica; Hormazábal, José: (2002) "Hacia la Universidad Global: La inserción de las tecnologías de información y comunicación en la educación superior", Ediciones UTEM. Marcelo, Carlos (2001). Aprender a Enseñar Para La Sociedad del Conocimiento. Revista Complutense de Educación. 12 (2): 531-593. http://es.wikipedia.org/wiki/Virtualmente http://www.eumed.net/tesis/2006/mfm/1b.htm http://espaciociencia.com/ecosistema-qu-es-y-por-qu-importa/  http://www.agapea.com/libros/Aprender-en-la-virtualidad--isbn-8474328055-i.htm

ANEXOS

2. ECOSISTEMA

3. INTERACCIONES EN UN HABITAT