La Aplicación de las Ciencias a la Ingeniería de Sistemas

Este artículo contiene una breve explicación sobre la relación entre la ciencia y la ingeniería de sistemas, mostrándonos como podemos aplicar los diversos principios científicos de la TGS y de otras disciplinas como lo son la física y matemáticas. Ya que estas nos brindan herramientas claves para identificar, comprender, diseñar e implementar los diferentes sistemas complejos, Además la ingeniería de sistemas ha experimentado notables avances tecnológicos en los que se evidencia la innovación y desarrollo de diferentes sistemas, conduciéndonos hacia soluciones productivas y óptimas. Estas contribuciones tienen un impacto en la aplicación de estas ciencias, beneficiando así la vida cotidiana de la humanidad.

¿Qué es la ingeniería de sistemas?

La ingeniería de sistemas se ocupa de la planificación, diseño, implementación y gestión de sistemas complejos, ya sean físicos o virtuales, en diversos sectores como la industria, el transporte, la salud, la energía y las comunicaciones. Su importancia radica en la capacidad para resolver problemas y mejorar la eficiencia y calidad de los sistemas.

¿Qué y cuáles son las ciencias?

La ciencia se define como un conjunto organizado de conocimientos basados en observación, experimentación y evidencia empírica. Es un método sistemático de adquirir y organizar información para comprender, explicar y predecir fenómenos naturales, la ciencia implica observación exigente, recopilación de datos, formulación de hipótesis, experimentación y revisión constante de teorías en función de nuevos descubrimientos.

Ejemplos de estas son las matemáticas, que estudian procedimientos lógicos como números y ecuaciones; la lógica, que analiza los métodos de razonamiento; la ciencia de la computación, que se centra en los sistemas informáticos; la aritmética, que estudia operaciones con números naturales y enteros; la estadística, que aborda probabilidades y proporciones; la geometría, que se dedica al estudio de formas geométricas en el plano, en el ámbito de la ingeniería de sistemas, resulta crucial la aplicación de disciplinas matemáticas discretas, lógica, teoría de conjuntos, análisis numérico, estadística, teoría de la probabilidad y modelamiento lineal para el análisis de información.

Así mismo, al profundizar en la teoría de modelos de bases de datos, redes neuronales, procesos estocásticos, sistemas basados en el conocimiento, neuro computación, métricas del software, optimización, teoría de lenguajes o estudio de los compiladores, la comprensión de sus modelos requiere conocimientos en cálculo diferencial e integral, así como análisis matemático. No obstante, es fundamental no perder de vista la importancia de las matemáticas y las ecuaciones diferenciales para comprender ciertos modelos estadísticos, probabilísticos e inferenciales.

La relación de la TGS con su aplicación en la ingeniería de sistemas

La Teoría General de Sistemas (TGS) se define como un campo que abarca tanto la ciencia como la filosofía, presentando un enfoque multidisciplinario que se puede aplicar en diversos contextos donde se producen interacciones. Este enfoque aporta una perspectiva innovadora a las ciencias al facilitar la comprensión, la evolución y comportamiento de un sistema, los cuales están intrínsecamente vinculados a su entorno. El propósito fundamental de la Teoría General de Sistemas es generar modelos y teorías que permitan distinguir a los sistemas de su entorno, centrándose en sus modalidades de interacción. También busca clasificar las numerosas interacciones que pueden surgir entre sistemas, proponiendo su utilidad en prácticamente todas las áreas de investigación existentes.

Algunas formas como se relaciona la TGS con la ingeniería de sistemas son las siguientes:

• La TGS promueve un enfoque holístico, considerando el sistema en un conjunto en lugar de concentrarse únicamente en sus componentes individuales. En primer lugar, se observa que ha sido ampliamente adoptada como marco conceptual en la Ingeniería de Sistemas. Ya que esta teoría proporciona una visión holística que permite comprender los sistemas como entidades interconectadas, donde las interacciones entre los componentes son cruciales para su funcionamiento global y cómo la relación entre ellos afecta su rendimiento. La aplicación de la TGS en el análisis de sistemas ha permitido una comprensión más profunda de las relaciones dinámicas entre los elementos del sistema y ha facilitado la identificación de patrones emergentes y propiedades sistémicas. En la ingeniería de sistemas, esto implica entender cómo cada componente contribuye al funcionamiento general del sistema.
• La TGS favorece el desarrollo de modelos y simulaciones para comprender y predecir el comportamiento de sistemas complejos. En la ingeniería de sistemas, esto se traduce en la creación de modelos matemáticos y simulaciones para evaluar el rendimiento del sistema bajo diferentes condiciones y escenarios.
• La TGS ayuda a optimizar el uso de recursos. En la ingeniería de sistemas, esto implica la asignación eficiente de recursos como tiempo, personal y tecnología para maximizar el rendimiento del sistema incluyendo una mejora significativa en su diseño para lograr el objetivo de este.

Avances claves durante la ingeniería de sistemas

En el transcurso de la Segunda Guerra Mundial, surgió la necesidad de crear sistemas de comunicación más eficaces, impulsados por la necesidad militar de establecer sistemas de comunicación más eficientes y seguros en el campo de batalla. Se desarrollaron y mejoraron tecnologías de radio, telégrafo, teléfono y otros medios de comunicación para facilitar comunicación confiable entre las personas, dando origen al desarrollo de las telecomunicaciones tal como las conocemos en la actualidad. Ahora ya encontramos diversas formas de enviar información y archivos como imágenes documentos videos a gran distancia y en todas partes del mundo.

El internet desarrollo una red de computadoras interconectadas a nivel mundial para transferir información, se dice que esta se origino gracias a la ARPANET que proponía utilizar computadoras y enlaces para establecer una red, El ingeniero británico Sir Timothy Berners-Lee presentó la propuesta inicial para la WWW en ese año y, posteriormente, logró la primera comunicación exitosa mediante la implementación de HTTP.

Con el progreso de la tecnología informática, la ingeniería de sistemas se amplió hacia este dominio, aplicando un enfoque sistemático en el diseño y desarrollo de hardware y software de computadoras. La contribución de los ingenieros de sistemas resultó crucial para catalizar la revolución informática y llevarla a la era digital que caracteriza la actualidad.

• Una de las principales causas de esta evolución radica en el avance tecnológico. Los sistemas informáticos presentes hoy en día exhiben una complejidad y capacidad significativamente mayor en comparación con los anteriores. Este fenómeno ha generado un cambio en el enfoque de la ingeniería de sistemas, que ahora se orienta hacia el diseño y desarrollo de soluciones que tienen la capacidad de adaptarse y mejorar según las necesidades que van surgiendo, capaces de gestionar grandes volúmenes de datos y ejecutar tareas complejas en tiempo real. Asimismo, como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático ha transformado de manera significativa el ámbito de la ingeniería de sistemas estas tecnologías permiten a los ingenieros desarrollar sistemas y aplicaciones inteligentes capaces de aprender y ajustarse a lo largo del tiempo a medida que estas tienen cambios. El desarrollo de estas innovadoras tecnologías ha generado nuevas oportunidades en áreas como la robótica, la medicina y la seguridad cibernética.
• El software es como el cerebro de una computadora. Son instrucciones o programas escritos por personas llamadas programadores. Imagina que es como una receta para la computadora, le dice qué hacer y cómo hacerlo.
• La programación es el proceso de diseñar y construir un programa de computadora para realizar una tarea específica. Esta implica escribir un conjunto de instrucciones que le indican a una computadora qué hacer. Dichas instrucciones se escriben en un lenguaje de programación, que puede ser de alto o bajo nivel, y se utilizan para crear software o aplicaciones.

Hay dos tipos principales de software.

• Uno es el software de sistema, que es como el jefe que controla todo en la computadora. Ayuda a que el hardware (las partes físicas de la computadora) funcione bien y se comunica con otros programas. Por ejemplo, Windows o Mac son ejemplos de software de sistema.
• El otro tipo es el software de aplicación: Estos son como trabajadores especializados que hacen cosas específicas que queremos. Por ejemplo, si usas un procesador de texto para escribir documentos, un navegador web para buscar en Internet, o un juego para divertirte, todos estos son ejemplos de software de aplicación.

Hoy en día, el uso de software y programación está omnipresente en casi todos los aspectos de nuestra vida cotidiana. Aquí hay algunas formas en que interactuamos con software y programación en la actualidad:

• Dispositivos Personales: Como teléfonos inteligentes, tabletas hasta computadoras portátiles y relojes inteligentes, todos estos dispositivos funcionan gracias a software. Las aplicaciones que utilizamos en estos dispositivos son programas escritos en lenguajes de programación específicos.
• Redes Sociales: Plataformas como Facebook, Instagram, Twitter son impulsadas por software que permite la interacción social en línea. La programación facilita la creación de estas plataformas, la gestión de datos y la experiencia del usuario.
• Comercio Electrónico: Las plataformas de comercio electrónico, como Amazon, Shopee, Mercado Libre y muchas otras, dependen de software para gestionar transacciones, inventario, recomendaciones de productos y procesos de envío.
• Servicios de Streaming: Plataformas de música y video, como Spotify, Netflix y YouTube, utilizan algoritmos y programación para ofrecer recomendaciones de lo que cada persona quiere ver y optimizar el contenido.
• Sistemas de Navegación y Mapas: Aplicaciones de navegación como Google Maps y Waze emplean algoritmos y programación para producir rutas eficientes, actualizaciones de tráfico en tiempo real y otras características.
• Domótica: En hogares inteligentes, la programación y el software permiten la automatización de dispositivos, como luces, cámaras de seguridad y electrodomésticos.
• Salud Digital: Aplicaciones de seguimiento de su actividad física, monitoreo de la salud. La programación juega un papel crucial en el ámbito de la salud digital.
• Educación en línea: Plataformas educativas en línea, como Microsoft teams, Google Classroom y Moodle, utilizan software para ofrecer cursos, evaluar el progreso de los estudiantes y facilitar la interacción en línea.

Conclusiones

La aplicación de principios científicos en la ingeniería de sistemas permite la optimización de procesos. La utilización de métodos científicos y técnicas de modelado contribuye a mejorar la eficiencia operativa, reducir costos y minimizar errores en el desarrollo y mantenimiento de sistemas.

La integración de ciencia e ingeniería impulsa la creación de tecnologías innovadoras. La investigación científica proporciona la base teórica y conceptual para el desarrollo de nuevas soluciones, permitiendo avances significativos en áreas como inteligencia artificial, ciberseguridad, redes.

La ingeniería de sistemas, al integrar conocimientos científicos, fomenta la colaboración interdisciplinaria. La resolución de problemas complejos en este campo a menudo requiere la colaboración entre ingenieros, científicos, matemáticos y otros profesionales. Esta interacción multidisciplinaria potencia la creatividad y la capacidad de encontrar soluciones innovadoras y eficientes.

Autor: Nicol Garcia Guiza

Editor: Carlos Iván Pinzón Romero

Código: UCPS-1

Universidad: Universidad Central

Fuentes:

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Análisis completo de la ingeniería de sistemas: una disciplina clave (todoingenierias.com)
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Ciencias Formales - Concepto, objeto de estudio y ejemplos
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Internet - Concepto, tipos, servicios, usos y navegadores
La historia de la ingeniería en sistemas: evolución y avances tecnológicos (curiososweb.com)La historia de la ingeniería en sistemas: evolución y avances tecnológicos (curiosaweb.com)
Parra, E. (2010). Las ciencias básicas en ingeniería de sistemas: Justificaciones gnoseológicas desde los objetos de estudio y conocimiento. Revista en educación en ingeniería.