Realimentación.
Una ida de la Olla, primera parte.
Prólogo.
Hace años que tengo algunas ideas en la mente que me gustaría explicar, ya que forman la base de mi pensamiento y mi forma de ver el mundo, y que utilizo para analizar la situación de cara al Peak Oil.
Dado lo limitado de mi neurona, es uno de los conceptos básicos que he tomado prestado de mis estudios de ingeniería.
Mi pensamiento es más complejo que sólo esto, por eso me parece adecuado explicar los pocos conceptos básicos que tengo en mente en una serie de artículos separados, más cortos, mas fáciles de entender (y de escribir), y eso permite además explorar un poco las ramificaciones de estos conceptos.
Como otras ideas, suelo extender el ámbito de aplicación a otras áreas que no las técnicas en dónde han sido explicadas.
Servosistemas.
Ese era el nombre de la asignatura que estudié en Ingeniería Técnica en Telecomunicaciones. Una de las asignaturas hueso, duras, difíciles, por tanto claves.
En realidad, esta asignatura no tiene mucho que ver con electrónica, es más genérica, y en su momento además era aplicable a otras ramas de la ingeniería: se desarrolló bastante antes de que existiese la electricidad.
Es un subconjunto de otra rama de la ciencia más amplia, Dinámica de Sistemas. Y su utilización va más allá de simplemente estudiar sus efectos simples sobre circuitos. El libro de Limits to Growth precisamente se basa en Dinámica de Sistemas.
Es la base de la Teoría del Control.
Control en el sentido, por ejemplo, de guiado de un avión autónomo, de de un cohete (una parte importante se desarrolló en el marco del Proyecto Apollo, conocido como Filtros de Kalman, y que sirvieron para que los americanos cogiesen la delantera a los rusos).
Esta asignatura es importante no porque sea relevante para el diseño de la electrónica, sino justo por todo lo contrario: se suele utilizar electrónica para efectuar Sistemas de Control, también llamado Servosistemas, que sirven para tener controlados ciertos parámetros en muchos otros sistemas.
Es decir, una parte importante de los que hacemos electrónica, desarrollamos Servosistemas para controlar ciertos procesos no electrónicos.
Es algo que he hecho bastantes veces, lo tengo por mano (por tanto, toda esta charada es en el fondo Deformación Profesional), y ha resultado algo muy útil.
Resulta que además, este tipo de concepto es muy utilizado en muchos frentes, con un ejemplo que voy a desarrollar muy adecuado, y que sirve para ilustrar varias cosas.
De hecho, en un principio, los servosistemas han sido mecánicos, sólo la reciente explosión en la capacidad de cálculo ha permitido desarrollar sistemas electrónicos de control que permiten cosas que de otra forma no se podían.
Es decir, se ha suprimido este conocimiento del campo de la mecánica (en muchos ámbitos, no en todos) para dejar este trabajo en manos “más capaces” (las de la electrónica, no las mías).
Un ejemplo es el Harrier, un avión aerodinámicamente inestable (marginalmente, eso sí) y que sólo la electrónica es capaz de mantener estabilizado. Hay casos peores, sobre todo en el ámbito de aviones militares.
Un ejemplo.
Voy a empezar precisamente poniendo un ejemplo mecánico, el que sirve de portada a este artículo (extraído del enlace de la Wikipedia) y una aplicación muy adecuada relacionada con el artículo en proceso de estudio que tengo sobre la hidroeléctrica: el control de la turbina de una presa.
El “aparato” que aparece arriba es lo que se conoce como un Regulador de Bolas o Centrífugo, aunque en muchas ocasiones es referido, equívocamente, por un Regulador de Watt. La razón del error es obvia: fue precisamente James Watt el que adaptó este sistema que ya existía, para regular la velocidad de giro de sus máquinas de vapor, popularizándolo.
Es un sistema antiguo y que está bastante visto en películas añejas. De hecho, figura todavía en el escudo de los ingenieros mecánicos, a pesar que creo que ya no tocan nada de esta temática hoy en día al traspasar las responsabilidades de estos sistemas a aparatos electrónicos.
Veamos cómo funciona.
En un principio, se basa en dos bolas montadas sobre un brazo basculante cada una, montadas de forma diametralmente opuestas en un eje que gira.
Este montaje juega con el efecto de dos fuerzas diferentes: la gravedad, que tira de las bolas hacia abajo y (por el efecto del brazo basculante) hacia adentro, y la fuerza centrífuga, que empuja las bolas hacia afuera y (por el efecto del brazo basculante) hacia arriba.
Son dos fuerzas en oposición, más o menos, con una de ellas fija (la gravedad) y la otra que depende de la velocidad de giro (la fuerza centrífuga).
Eso provoca que, cuanto más rápido giran las bolas, más altas y hacia afuera se colocan, moviendo el brazo en un sentido. Cuanto más lentas, más bajas y hacia adentro, haciendo bajar el brazo.
Ese brazo lleva un “tirante” que se utiliza para actuar sobre un elemento de regulación.
En el caso de las turbinas hidráulicas para generar electricidad, es necesario que éstas giren a una velocidad constante, es decir, en una posición precisa de las bolas.
Si gira más rápido, éstas suben, indicando que hay que frenar, mientras que si gira demasiado lento, éstas bajan, indicando que hay que acelerar.
¿Cómo se frenan o acelera? Pues simple: cerrando o abriendo “el grifo” (las palas amarillas de las fotos obtenidas de la Wikipedia, de una turbina Francis) del agua que va a parar a la turbina, respectivamente.
Por tanto, el principio de funcionamiento, es que cuando más rápido giran las bolas, el “tirante” conectado al brazo tiene que cerrar el grifo, mientras que si van demasiado lentas, al bajar, lo abren.
Es decir, a más velocidad, menos agua debe entrar. A menos velocidad, más agua.
Eso es lo que hace este regulador de bolas: adecúa la apertura del grifo a la velocidad, “midiéndola” y actuando en consecuencia.
Eso permite que, si por lo que sea, por ejemplo porque ponemos en marcha el horno, la turbina se frena (hay más demanda de electricidad, más potencia), las bolas bajan debido a la bajada de velocidad, abren el grifo, eso hace acelerar la turbina de tal manera que ésta recupera la velocidad, sólo que consumiendo más agua, pero manteniendo (aproximadamente) la velocidad de giro (la frecuencia, que es lo que determina la estabilidad de la red eléctrica).
Por tanto, de una forma sencilla, se tiene un servosistema que regula, controla un funcionamiento y que permite que esté estable bajo un rango de condiciones, a pesar de las variaciones que pueden producirse.
Realimentación positiva (mala) y negativa (buena).
Se ha resaltado que a más velocidad, menos agua. Y a menos velocidad, más agua. Es decir, la regulación va al revés, y por tanto, se llama negativa por esa razón.
Es fácil de deducir que la realimentación negativa es estable, ya que mantiene, tal y cómo se ha explicado, el punto de trabajo deseado (más o menos, no entremos en detalle).
Pero ¿que pasaría si se hiciese una realimentación positiva?
Es decir, si cuanto más rápido va la turbina, más abrimos el grifo.
Es simple: más rápido iría aún. Y aún más abriría el grifo. Hasta llegar al tope del grifo, que haría que fuese a toda la potencia posible, a toda pastilla, a todo trapo. O, probablemente, acabaría mal, rompiéndose por exceso de velocidad, quemando cosas por exceso de tensión, etc.
Es decir, el sistema se volvería inestable, inservible e indeseable.
En teoría, aceleraría de forma exponencial hasta el infinito y más allá, o sea, hasta que llegase a algún límite duro.
Por eso se diferencia entre dos tipos de realimentación, la positiva que siempre se ha entendido como mala porque genera inestabilidad, y la negativa, que es la que mantiene la cosa estable.
Matemáticamente estamos ante una exponencial creciente en el caso de realimentación positiva, y en una decreciente que tiende a un cierto valor, en el caso de la negativa. Eso suele verse en el signo del exponente de la exponencial.
Ida de la Olla nº1.
Bueno, este último párrafo era para los matemáticos, y totalmente innecesario para la mayoría de la gente, aunque el tema este de la exponencial es un tema recurrente en el ámbito del crecimiento, el pico petrolero, etc.
Sin embargo, dado el nivel de sinuosidad de mi mente (y eso es otro juego matemático que veremos en otra ocasión), creo que es interesante ver otro tipo de aplicación social, al comportamiento.
He expresado que un servosistema es un sistema de control que se basa en medir o sensar el resultado, compararlo con el estado deseado, y actuar en consecuencia para minimizar la diferencia (de ahí, una vez más, el sentido de realimentación negativa).
De ahí podemos sacar el Principio de la Realimentación.
Todo sistema, mecánico o social, será estable, si el sistema de control está directamente involucrado, comprometido, implicado y responsabilizado en minimizar la diferencia entre lo obtenido y lo deseado.
Es decir, a nivel social también cabe una realimentación positiva.
En este caso, además, debo explicar que el Maestro Thomas Sowell estaba equivocado (por una vez en su enorme cantidad de citas). El señor Shirky lo explica más detalladamente.
La cita del Maestro Sowell es esta:
"Es difícil imaginar una forma más estúpida o más peligrosa de tomar decisiones que poner esas decisiones en manos de personas que no pagan ningún precio por equivocarse."
Lo que viene a decir, que si quien toma las decisiones no tiene ninguna responsabilidad en el resultado, no sirve para tomar las decisiones: no sufre ninguna consecuencia.
El Principio de Shirky reza lo siguiente:
“Las organizaciones tratarán de preservar el problema para el que deberían ser la solución.”
Ese es un claro ejemplo de realimentación positiva: si los que toman decisiones obtienen más beneficios de hacer que el problema vaya a más, harán que vaya a más (crecimiento exponencial). Es decir, que las consecuencias de hacer mal su trabajo se convierten (para los que toman las decisiones) en más trabajo, en prosperidad, en beneficio, en poder, en interés. En contra de los que sufren las consecuencias.
Por tanto, podemos exponer el Principio de la Realimentación en los siguientes términos:
“Para una una sociedad funcione, quienes toman las decisiones deben sufrir las consecuencias de dichas decisiones en sus propias carnes.”
Beamspot.
De momento poco que comentar... habrá que esperar a que la serie se desarrolle, pero de momento has abierto un camino que me gusta... a ver si sigues por los derroteros que te intuyo, cuando llegues al meollo va a ser interesante leer tu teoría.
La frase final, tiene flecos sin cerrar. ¿Qué tipo de decisiones? ¿las positivas o las negativas? ¿Si asumimos que un político debe sufrir las consecuencias -negativas- de sus decisiones, le legitima para beneficiarse de las consecuencias -positivas- de otras decisiones? Ej, un político no debería despenalizar el delito de malversación y/o prevaricación o cohecho.
Entonces volvemos al punto en el que estamos, el de la demagogia y el cortoplacismo, porque nadie quiere aplicar medidas impopulares, sólo las que le beneficien al político de turno. Y eso es nefasto para el conjunto de la sociedad a largo plazo.
Ahora, si lo que queremos es acotar que sólo a las consecuencias negativas deben ser sufridas, y ningún beneficio va a obtener el político de las decisiones que le sean favorables, entonces, nadie querría ser político.
No sé, es un bucle, del cual no sé salir dentro del sistema político actual. Desde otros sistemas sí se puede abordar. Y por otros sistemas, no pienso sólo en autocracias... podría valer también el sistema de funcionariado final del Imperio Romano, en el que los cargos eran hereditarios (nadie quería mandar, así que fue la única manera de que se ocupasen los puestos). Y más lejos aún... ¿alguna vez se ha ensayado un sistema en el que los cargos políticos y administrativos de un país se designen de forma temporal, obligatoria, y por sorteo, entre la población? Creo que sí, pero no estoy seguro.
Tal vez, los regímenes democráticos degeneran en regímenes plutocráticos (que es lo que tenemos ahora, con ayuda de los partidos políticos, que en sí mismos se han convertido en un problema para el sistema), los cuales no saben gestionar bien el descenso. Buf, menuda liada... por eso al final, el colapso de una sociedad, no deja de ser una solución para resetear el sistema. No sé si hay otras formas sin pasar por la mano de hierro. Y no sé cual es peor...
Thick Lizzy, me encanta como escribes.
Varios apuntes; como dices, ya Platón se mostró en su día desencantado con la democracia ática de Pericles. Cuan parecido es lo que sentimos muchos, casi 2500 años más tarde, con lo que sentía Platón. Lo que dices que los políticos se empapen de filosofía, me recuerda al análisis que hace Toynbee del tercer tipo de salvador de la sociedad en desintegración (tras fracasar los salvadores por la espada y los salvadores por la máquina del tiempo): los filósofos disfrazados de reyes. Nota: todos fracasan en su intento de salvar la sociedad, incluso el último intento, el "Dios encarnado en hombre" también fracasa más adelante, pero creo que este comentario no debe desarrollar estas ideas de Toynbee
Quizá más o menos como había pensado Platón, si no es posible que la filosofía asalte la política, si al menos se debería hacer que los políticos estuviesen empapados de filosofía. Los personajes de poder y los órganos de decisión cualesquiera que sean (políticos, técnicos, empresariales, jurídicos, etc.), si tuvieran una visión lo suficientemente amplia de sus decisiones en el futuro (si su política es de alcance “filosófico”) quizá serían más conscientes de que las consecuencias de sus determinaciones al final también recaerían, directa o indirectamente sobre ellos, sobre todo si esas consecuencias son transcendentales y las externalidades se convierten en un proceso caótico fuera de control.
Al final, es una cuestión de grados de ceguera y de una insuficiente visión (fruto de la ambición desmedida y/o ignorancia, desde el punto de vista del intelectualismo moral socrático es lo mismo) de quienes ostentan el poder al poner en práctica lo que determinan y los efectos que tendrá sobre la multitud de la gente involucrada; como digo, ellos incluidos, si lo que deciden es irresponsablemente exacerbado.
¿Sería posible actuar en política como haría la ingeniería forense o la NASA con el procedimiento AMFE (Análisis Modal de Fallos y Efectos) para anticiparse a todas las incidencias que pudieran surgir? Montesquieu sugirió en su momento una especie de “regulador PID” con el principio de la separación de poderes cuando se convenció de que para evitar abusos, la mejor forma de combatir al poder es con el propio poder (un gran ejemplo de realimentación negativa). Pero la falta de visión de las consecuencias finales “autoinfligidas” por desgracia ha sido la enfermedad que ha arrastrado a más de un político en la historia. Se me ocurren unos cuantos: Julio César, Napoleón, Sadam Hussein, Somoza, Gadafi, Hitler…, aunque éste, después de tratar de aplicar todo lo demencial de su proyecto hasta el paroxismo, se podría decir que recobró la visión demasiado tarde en el Búnker con los soviéticos ya encima: “Un hombre debe reunir el coraje suficiente para enfrentar las consecuencias (…) Sé que mañana millones de personas me maldecirán”.