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Concetti introduttivi di teoria dei sistemi

25/04/2022 08:01

Antonio Costantini

Scienza, Automazione, sistemi,

Concetti introduttivi di teoria dei sistemi

La teoria dei sistemi nacque come risposta alle nuove conoscenze che la biologia cominciò a sviluppare nei primi anni del novecento.

(la videolezione) La teoria dei sistemi nacque come risposta alle nuove conoscenze che la biologia cominciò a sviluppare nei primi anni del novecento. Uno dei primi esponenti di questo pensiero nuovo fu Ross Harrison che studiò il concetto di organizzazione identificando nella configurazione e nella relazione i due elementi più importanti degli oggetti che compongono un sistema.

Uno degli elementi fondamentali dell'organizzazione negli organismi viventi è la sua natura gerarchica, ovvero l'esistenza di più livelli di sistema all'interno di ogni sistema più ampio. Così le cellule si combinano per formare i tessuti, i tessuti per formare gli organi e gli organi per formare gli organismi. A loro volta gli organismi vivono in gruppi formanti sistemi sociali che vanno poi a formare attraverso l'interazione con altre specie gli ecosistemi. Ciò che risultò subito chiaro fu l'esistenza di diversi livelli di complessità e che ad ogni livello di complessità i fenomeni osservati mostrano proprietà che non esistono al livello inferiore. 

Semplificando molto, si definisce sistema un insieme di elementi interconnessi che lavorano insieme per raggiungere un obiettivo comune o svolgere una funzione specifica. Quattro parole chiave definiscono un sistema:

Elementi (o Componenti): Le parti individuali di cui il sistema è fatto (persone, atomi, circuiti, ecc.).

Interazioni (o Relazioni): I legami e le influenze reciproche tra gli elementi. Questa è la parte più importante! Un semplice mucchio di sassi non è un sistema; un orologio lo è, perché tutti gli ingranaggi (elementi) interagiscono tra loro.

Struttura: Il modo in cui gli elementi sono organizzati e interconnessi.

Obiettivo (o Funzione): Lo scopo per cui il sistema esiste (ad esempio, un sistema digestivo ha l'obiettivo di assimilare nutrienti).

Ogni sistema deve essere definito in modo chiaro per poterlo studiare. Questo avviene stabilendo il suo confine. Il confine è la linea immaginaria o reale che separa il sistema dal suo ambiente (o esterno). Tutto ciò che è all'interno del confine è parte del sistema; tutto ciò che è all'esterno è l'ambiente.

Quando studiamo un sistema, ci concentriamo su due proprietà fondamentali che lo rendono più della somma delle sue parti:

A. L'Emergenza (Proprietà Emergenti)

La proprietà di un sistema di manifestare caratteristiche che non sono presenti in nessuno dei suoi singoli elementi presi isolatamente. Queste proprietà emergono solo quando gli elementi interagiscono.

Esempio: Una singola molecola d'acqua non ha una pressione e non congela. Tutte queste sono proprietà che emergono solo da un grande sistema di molecole d'acqua.

B. Il Feedback

La capacità di un sistema di riutilizzare i risultati della sua attività (il suo output) come informazione per controllare e modificare il suo funzionamento futuro (il suo input).

Feedback Negativo:  In genere, tende a mantenere la stabilità e l'equilibrio. Esempio: Il termostato di casa. Se la temperatura sale (output), il termostato spegne il riscaldamento per farla scendere (controllo).

Feedback Positivo: in genere, tende ad amplificare un cambiamento, spingendo il sistema verso un nuovo stato. Esempio: La crescita di una popolazione. Più individui ci sono (output), più nascite ci saranno in futuro (controllo), accelerando la crescita.

L'approccio sistemico è una metodologia di studio e di risoluzione dei problemi che considera qualsiasi fenomeno non come un insieme di parti isolate, ma come un sistema integrato e interconnesso

I principi chiave di questo approccio sono:

Visione Olistica (Il Tutto è Più della Somma delle Parti): Questo è il principio centrale. Non si studiano solo i singoli elementi (come farebbe un approccio analitico o riduzionista), ma le relazioni e le interazioni tra di essi. Si riconoscono le proprietà emergenti che non sono spiegabili osservando le parti separatamente.

Focus sulle Interazioni: L'attenzione è spostata dai componenti ai flussi (di energia, materia, informazione) e alle retroazioni (feedback) che li collegano. Ad esempio, in un'azienda, l'approccio sistemico si concentra su come il reparto vendite influenza la produzione e viceversa, piuttosto che studiare un reparto da solo.

Contesto e Confini: Ogni sistema è sempre visto in relazione al suo ambiente. Studiare un sistema significa anche definire i suoi confini e analizzare gli scambi di input e output con l'esterno.

Circolarità e Causalità: L'approccio sistemico si oppone all'idea di una semplice causalità lineare (A causa B). Riconosce la causalità circolare, in cui B può a sua volta influenzare A attraverso cicli di feedback. Questo è essenziale per comprendere dinamiche complesse (come i cambiamenti climatici o i mercati finanziari).

L'approccio sistemico è ampiamente utilizzato in discipline complesse:

Informatica e Ingegneria: Progettazione di grandi sistemi software o di sistemi di controllo.

Biologia e Medicina: Analisi del corpo umano e degli ecosistemi 

Economia e Management: Analisi delle organizzazioni, delle catene di fornitura e delle dinamiche di mercato.

In sintesi, l'approccio sistemico è una lente concettuale che aiuta a gestire la complessità, a prevedere le conseguenze a lungo termine delle azioni e ad identificare i punti di leva per il cambiamento.