Modelos de sistemas abiertos.

Modelos de Sistemas abiertos: caja negra y caja blanca

Para estudiar la dinámica de sistemas se utilizan modelos, es decir, versiones simplificadas de la realidad, entendiendo que como tal, no es aplicable fuera del entorno para el que fue formulado. Por ejemplo no podemos guiarnos por una carretera conun mapa geológico.

Modelo de caja negra: Un modelo de caja negra se representa como si fuera una caja dentro de la cual no queremos mirar y sólo fijarnos en sus entradas y salidas de materia, energía e información, es decir, en sus intercambios con el entorno. Por tanto, no interesan los elementos del sistema ni sus interacciones. Para muchos de nosotros, la televisión es una caja negra que tiene entradas de ondas electromagnéticas, que transforma (no sabemos cómo) en imágenes y sonidos. Se trataría de un sistema abierto, porque si se cortan las entradas deja de funcionar.
 
  • El primer paso a la hora de diseñar un sistema caja negra es marcar sus fronteras o límites.
  • Posteriormente, señalamos las entradas y las salidas, si es que existen.
 
Utilizando la tierra como un sistema de caja negra, podemos considerarla como un sistema en el que entra y sale energía, la energía que entra es radiación electromagnética (luz, etc.) y la energía que sale es radiación infrarroja (calor) procedente de la superficie terrestre. La materia que entra procedente de un meteorito. Se trata de un sistema abierto que autorregula su temperatura, manteniendo una media de unos 15º C, lo cual permite la existencia de agua líquida y por tanto de vida.
Modelo de caja blanca o transparente: Si estudiamos no sólo las entrada y las salidas del sistema, sino también los elementos del sistema y sus interacciones, nos estamos basando en un enfoque de caja blanca.
Lo primero que hay que hacer es marcar las variables que lo componen y unirlas con flechas que las relacionen entres sí. Cada una de las variables se puede considerar como un subsistema del inicial y se puede diseñar como modelo de caja negra o blanca. La representación de todo ello, variables y flechas, es un diagrama causal.
 
En cualquier modelo que diseñemos, debemos tener cuidado de incluir solamente las variables necesarias, ya que, si aumenta mucho su número, se pierde claridad, debido al complejo entramado de relaciones entre dichas variables, y por tanto dicho modelo no nos serviría.

Si analizamos la Tierra como un sistema de caja blanca, al ser un sistema complejo, cuando se elabora un modelo lo consideramos formado por la interacción de 4 subsistemas:
  • Atmósfera: capa más externa del planeta en estado gaseoso.
  • Hidrosfera: capa discontinua de agua que envuelve la superficie sólida del planeta. Comprende fundamentalmente el agua líquida, continental y oceánica, y el hielo glacial, aunque una pequeña cantidad forma parte de al atmósfera y de los seres vivos.
  • Geosfera: de estructura rocosa. Es el sistema terrestre de mayor volumen, para nosotros presenta especial interés sólo su parte más externa o litosfera.
  • Biosfera: sistema constituido por todos los seres vivos que habitan la Tierra y que ocupa la parte inferior de la atmósfera, la parte superior de la litosfera y una parte de la hidrosfera.

 

La interacción entre todos estos sistemas terrestres da como resultado la regulación del clima.